全站儀測量農(nóng)田規(guī)劃地形圖的探討

韓興輝　馮翠芹

摘要：土地制度改革是目前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的新亮點，推廣農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營成為當(dāng)前時代發(fā)展的必然趨勢。而農(nóng)業(yè)的規(guī)模性經(jīng)營模式需要農(nóng)田基礎(chǔ)測繪信息的完善。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法相比，利用全站儀測量采集完成農(nóng)田信息數(shù)字化測量，更能滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。該研究總結(jié)了常測量農(nóng)田方法難以解決的問題，提出用全站儀測繪農(nóng)田地形圖，并對全站儀在農(nóng)田地形圖測繪中的應(yīng)用方法和技巧等進行分析。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田測量；測量；地形圖；全站儀

中圖分類號：S28 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）08-279-03

我國實行農(nóng)戶承包經(jīng)營，集體擁有土地所有權(quán)，農(nóng)戶擁有承包經(jīng)營權(quán)，“兩權(quán)分離”取得良好效果。隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的加速，大量人口和勞動力離開農(nóng)村走向城市和工廠，現(xiàn)有的土地承包政策已不能夠適應(yīng)現(xiàn)代化腳步的發(fā)展。農(nóng)業(yè)的發(fā)展惠及幾億人民大眾，無論是從激發(fā)農(nóng)民對農(nóng)業(yè)的態(tài)度還是科學(xué)種田的角度來說，土地制度的改革條件正在成熟，推廣農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營成為當(dāng)前時代必行的趨勢。農(nóng)業(yè)的規(guī)模性經(jīng)營模式需要農(nóng)田基礎(chǔ)測繪信息的完善，農(nóng)田基礎(chǔ)測繪信息為農(nóng)業(yè)的規(guī)模性經(jīng)營、土地的規(guī)劃發(fā)展提供了重要保障，是建設(shè)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)的重要依據(jù)。利用全站儀測量采集完成農(nóng)田信息數(shù)字化測量，更能滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。

1 常規(guī)測量農(nóng)田方法難以解決的問題

農(nóng)田規(guī)劃常用測量方法主要有測繩、標桿、測距儀、測積儀等方法，在測量過程和成果處理方面，通常容易產(chǎn)生以下難以解決的問題：

（1）農(nóng)田邊長過長時，施行分段測量帶來誤差多次累積，對測量誤差的評估難以確定。

（2）當(dāng)所測量的地塊地勢有斜坡或不平坦（田地邊的兩端點高程不一樣）時，所測得邊長距離是斜距，而不是實際水平邊長的距離；測得面積為傾斜面積，也不是正投影面積。

（3）對不規(guī)則形狀的地塊，測量其面積極為不方便，有的只能計算為大概面積值，達不到測量成果的精度要求。

（4）對于農(nóng)田長期規(guī)劃所開發(fā)修建的道路，灌溉渠道等公共設(shè)施所占用的面積難以公平分攤，為土地承包等后續(xù)工作帶來不便。

（5）對于現(xiàn)代化農(nóng)田種植的規(guī)劃發(fā)展，農(nóng)田地理信息更新完善工作量太大，投入太多。

（6）當(dāng)有障礙物（樹林、蘆葦、河流、房屋等）影響測量時，給測量工作帶來大量麻煩。

（7）傳統(tǒng)方法測量大面積農(nóng)田地塊，需要大量測量數(shù)據(jù)，這的數(shù)據(jù)計算和檢查工作繁重。

2 測量大比例尺地形圖的要求

農(nóng)田地形圖測量屬于大比例尺地形圖測量，在測量時要嚴格按照大比例尺地形圖的要求經(jīng)行測量。大比例尺地形圖測繪對等高距和采樣地形點最大間距都有基本要求，如表1和表2所示[1]。

農(nóng)田地形圖測繪要求應(yīng)正確繪出植被的類別特征和分布范圍。耕地、園地應(yīng)實測范圍，配置相應(yīng)的符號表示。同一地段生長有多種植物時，植被符號可配合表示，但不得超過3種（連同土質(zhì)符號）。如果種類很多，可舍去經(jīng)濟價值不大或數(shù)量較小的。符號的配置應(yīng)與實地植物的主次和稀密情況相適應(yīng)。旱地指除稻田以外的農(nóng)作物耕種地和撂荒未滿3年的輪歇地，包括種植小麥、雜糧、棉花、煙草、大豆、花生和油菜的田地，經(jīng)濟作物、油料作物應(yīng)加注品種名稱。菜地指較固定的常年種植、面積較大的菜地。有噴灌設(shè)備或節(jié)水灌溉設(shè)施的耕地應(yīng)加注“噴灌”、“滴灌”等。一年分幾季種植不同作物的耕地，應(yīng)以夏季主要作物為準配置符號。

3 運用全站儀測繪農(nóng)田地形圖方法

工作人員利用測量儀器全站儀在測站上對地面點的坐標、高程等參數(shù)進行同時測量的方法稱為全站儀測量。由于全站儀能高精度、快捷地同時測量角度、距離、高程3要素，且迅速而精確地在現(xiàn)場得出所需的計算結(jié)果，并通過傳輸接口將全站儀在野外采集系統(tǒng)與計算機、自動繪圖機連接起來，配以數(shù)據(jù)處理軟件和繪圖軟件，實現(xiàn)地形圖測繪的自動化[1]。因此，全站儀測量廣泛應(yīng)用于各種測量工作中。而在農(nóng)田地形圖測量中，全站儀測繪主要分為以下5個步驟。

3.1 導(dǎo)線控制測量 根據(jù)工程項目的寬度和長度，及地物地貌的情況，設(shè)計一個閉合導(dǎo)線網(wǎng)，布設(shè)導(dǎo)線點時注意以下幾點：①導(dǎo)線點選在土質(zhì)堅硬、穩(wěn)定的地方，以便于保存點的標志和安置儀器。②等級導(dǎo)線點應(yīng)便于加密圖根點，應(yīng)選在地勢較高，視野開闊便于碎部點采集的地方。③導(dǎo)線各邊的長度應(yīng)按規(guī)范規(guī)定盡是接近平均邊長，且不同導(dǎo)線各邊長不應(yīng)相差過大。導(dǎo)線點的數(shù)量要足夠，以便控制整修測區(qū)。④相鄰導(dǎo)線點之間要通視良好。經(jīng)過選點、埋石、測轉(zhuǎn)折角、測導(dǎo)線邊長后，即可根據(jù)聯(lián)測將每個導(dǎo)線點與高等級的控制點建立關(guān)系，從而求得出各個導(dǎo)線點的坐標[2]。

3.2 外業(yè)碎部點的采集 在導(dǎo)線點上或轉(zhuǎn)點上架設(shè)儀器，經(jīng)過對中，整平，測站設(shè)置完成后，儀器采集記錄三維坐標（x，y，z）和及其地理信息。選擇碎部點時，應(yīng)選擇地物、地貌的特征點，對于地物，碎部點應(yīng)選在地物的輪廓線的方向變化處，如農(nóng)田地頭的端點、道路轉(zhuǎn)折點、交叉點、渠道的轉(zhuǎn)彎點，及獨立地物的中心點，連接這些特征點，便得到實體地物的形狀；對于地貌來說，碎部點應(yīng)選在最能反映地貌特征的地形線上，如土堆頂部、斜坡頂部、斜坡底部、山谷、山脊等坡度變化點及方向變化處，可根據(jù)這些特征點勾繪等高線即得到地貌圖。在測量地物、地貌時既要記錄測站的參數(shù)，還要記錄點號、編碼、連接點和連接線的信息（植被、地物），在采集碎部點的同時還要及時精確繪制草圖。

3.3 數(shù)據(jù)傳輸 用串口數(shù)據(jù)線把全站儀與電腦連接，然后儀器開機，設(shè)置傳輸參數(shù)，在“存儲管理”界面下出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊下傳輸碎部點數(shù)據(jù)，每次傳輸數(shù)據(jù)要及時，以免文件丟失。通常測量數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)繪圖軟件識別的格式。如CASS系列繪圖軟件是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為點名、編碼、北坐標、東坐標、高程.dat格式，或者直接保存為繪圖軟件識別的格式；否則為數(shù)據(jù)處理不徹底，不能成功轉(zhuǎn)化。

3.4 數(shù)據(jù)處理 以使用軟件CASS9.0對野外采集的數(shù)據(jù)進行處理為例（其他相關(guān)繪圖軟件也可以），打開軟件CASS9.0繪圖處理菜單下的展外業(yè)點號，將野外采集的數(shù)據(jù)展在顯示區(qū)，根據(jù)屏幕菜單的地物地貌經(jīng)行選擇繪畫出農(nóng)田、魚池、河渠、邊界、房屋、道路等，并備注屬性，生成平面圖，建立圖形文件。

3.5 測量成果應(yīng)用 將在軟件CASS9.0繪制好的測量成果經(jīng)行農(nóng)田信息的實際應(yīng)用，在土地利用菜單下查詢地塊的地界、地類的屬性、統(tǒng)計土地的利用面積等；在工程應(yīng)用菜單下查詢農(nóng)田點位、邊長、面積、土方量，以及工作行走路線距離及方位；在檢查入庫菜單下可以檢查測量數(shù)據(jù)和繪圖成果的檢查情況，同時還可以進入編輯菜單下經(jīng)行農(nóng)田信息的更新規(guī)劃[3]。

4 測量注意事項

在地形圖測量繪制中，不論采用什么測量方法，地物地貌特征點的準確選擇是提高測繪效率和保證成圖質(zhì)量的關(guān)鍵。合理采用地形圖碎部測量技巧和繪圖方法，保證測繪數(shù)據(jù)的有效性和準確性，為更精確繪制大比例尺地形圖提供依據(jù)和保障。為了確保地形圖的質(zhì)量，在農(nóng)田地形圖測量過程中，應(yīng)特別注意下列工作環(huán)節(jié)的實施。

4.1 布設(shè)支站的要求 工程的地形圖必須滿足符合工程設(shè)計對精度和范圍的要求，所以工程的地形圖的精度要求較高，誤差控制的要小，對支站的布設(shè)要求更高一些，為了減小控制誤差的傳遞累加，要做到從控制點布設(shè)支站點不允許超過3站，且每次支站測定時需要嚴格采用盤左，盤右測回法進行測定，必要條件時還可以運用多個測回求平均值得的方法，同時要求支站點架設(shè)時，注意控制點附和檢查要求誤差限定在毫米級，相對誤差達到1/10 000。

4.2 架設(shè)儀器的要求 嚴格運用光學(xué)（電子）對中的方法，然后進行整平，這個過程通過以下步驟來完成：通過儀器腳架腿的伸縮經(jīng)行粗平，將圓水準氣泡完全進入中心區(qū)域。運用儀器基座上的3個腳螺旋進行精平，以管狀水準氣泡處于中間位置為準，完成整平后，并不能馬上進行儀器測站設(shè)置操作，而是再次檢查對中、整平情況，均達要求方可以進入測站設(shè)置、定向測量程序。此時應(yīng)注意測站坐標、定向坐標檢查，同時定向完成以后，還要以第三已知坐標點進行檢核，確保測站無誤，才能為數(shù)據(jù)采集的精確性提供保障。

4.3 地物地貌數(shù)據(jù)點的采集 為了工程規(guī)劃設(shè)計所用的地形圖，多為大比例尺地形圖，其地物點、地貌點的采集要得當(dāng)，往往一個地物（如高壓線塔、地下堡壘、甚至墳地等）的遺漏，或描述不當(dāng)，都會影響整個工程的設(shè)計方案。另外，地貌點的采集疏密要恰當(dāng)。對數(shù)字化成圖后，能夠恰當(dāng)反映出真實地貌形態(tài)。

4.4 數(shù)字成圖 除了用恰當(dāng)?shù)玫匚锏孛卜柋硎竟こ痰默F(xiàn)場情況外，還要將工程場地周圍相關(guān)的地物地貌與場地區(qū)域的關(guān)系準確描繪出來。特別注意以下幾點：①在特殊地貌時等高線的情況，如陡坎、土堆、深坑、山谷等，既能將地貌的起伏形態(tài)真實反映出來，又不能跑線變形。②地貌的特征點，屬性都要準確繪制出來，如樓房的形狀、名稱、層數(shù)、材料等均要表達出來。③地形圖文字注記也很重要，要求使用宋體字體，不論地物、地貌何種形狀、走向，注記文字都要朝向正北，同時河流、道路注記文字可以隨線狀彎曲走向排列[4]。

4.5 對地物中心點的采集 對與一些特殊地物如電線桿、旗桿、路燈、不依比例門墩等，這些地物中心點位置無法直接采集，對于采集多點畫出地物形狀再確定中心，雖然可以能夠準確地繪出地物，但外業(yè)多余點采集和內(nèi)業(yè)輔助圖的繪制浪費不必要的勞動和時間，特別是很多此類地物時，更能感覺費力費時。遇到這種情況時，可以采用偏心采集，也就是將棱鏡立到地物的邊緣處，要求全站儀與圓柱體中心的連線，跟置鏡點與圓柱體中心的連線需要基本垂直相交。對置鏡點進行測量后，水平轉(zhuǎn)動望遠鏡，使望遠鏡十字絲中心對準圓柱體的中心位置，基于新的轉(zhuǎn)動角度，全站儀可以采集出地物中心的坐標，完成對地物中心點的采集，同時內(nèi)業(yè)繪圖時使用點號定位，既可以快速繪出地物，又可以保證此類地物無遺漏。

5 結(jié)語

全站儀測繪農(nóng)田地形圖雖然不及遙感航飛測攝快捷，不及RTK測量輕便，也沒有測距儀器等工具操作簡單經(jīng)濟實惠，但兼顧人力、物力、經(jīng)濟等因素綜合評估，全站儀測量有諸多優(yōu)勢，不僅能夠解決傳統(tǒng)方法測量土地時難以解決的問題，而且將常規(guī)測量的繁瑣抽象數(shù)據(jù)化解為直觀易懂圖形，且此種土地測量方法的操作簡便，方便實施，數(shù)據(jù)的精確性高，便于土地規(guī)劃和實況更新。立足長遠規(guī)劃發(fā)展，全站儀測量農(nóng)用規(guī)劃地形圖能為實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供有效保障。

參考文獻

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