測(cè)畝儀在農(nóng)田面積測(cè)定中的精度研究

石天琪 吳玉德

摘要 采用不同型號(hào)的測(cè)畝儀，在陰天、雨天以及晴天等天氣狀況下，對(duì)地形不同、面積不同、形狀不同的不同區(qū)域進(jìn)行多次測(cè)量，利用比測(cè)法將測(cè)畝儀測(cè)得的面積數(shù)據(jù)與更高精度儀器測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，研究測(cè)畝儀在農(nóng)田面積測(cè)定中的精度。通過(guò)分析，總結(jié)出測(cè)畝儀在農(nóng)田面積測(cè)定中的誤差規(guī)律，為生產(chǎn)實(shí)踐提供參考，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理精準(zhǔn)化。

關(guān)鍵詞 測(cè)畝儀；面積；誤差；精度

中圖分類(lèi)號(hào) S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）31-11189-02

Research on Mu Meter Precision in the Determination of Farmland Area

SHI Tianqi， WU Yude*

（Department of Horticulture and Landscape， Agricultural College of Yanbian University， Yanji， Jilin 133000）

Abstract Adopting different Mu meters， in cloudy， rainy and sunny weather conditions， regions with different terrain， area and shapes were measured. Using comparative measurement method， measured data obtained by mu instrument were compared with the measured data of higher precision instrument， the precision in the determination of mu meter in farmland area was studied. Through research， the error laws of mu meter in farmland area determination were summerized， which will provide reference for production practice and realize precision agriculture management.

Key words Mu meter； Area； Error； Precision

測(cè)畝儀又名土地面積測(cè)量?jī)x、手持式測(cè)畝儀等，集成了高精度的GPS定位系統(tǒng)、精確的面積測(cè)算方法和智能化掌上電腦系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)不規(guī)則面積實(shí)時(shí)測(cè)試、動(dòng)態(tài)圖形顯示和數(shù)據(jù)智能化處理和儲(chǔ)存^[1]，適用于農(nóng)田、綠地、森林、水域、山坡等面積測(cè)量。測(cè)畝儀在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)、林地勘驗(yàn)、造林驗(yàn)收、病蟲(chóng)害評(píng)價(jià)及林業(yè)案件技術(shù)鑒定等方面都得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的羅盤(pán)儀測(cè)定面積相比，采用測(cè)畝儀測(cè)量面積省時(shí)、省工、省費(fèi)用。利用測(cè)畝儀進(jìn)行農(nóng)田面積的量測(cè)，成為近年來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中農(nóng)田面積測(cè)量的重要手段之一和發(fā)展趨勢(shì)。但是由于一般的測(cè)畝儀單點(diǎn)定位的標(biāo)稱(chēng)精度為7～15 m^[2]，此精度并不能滿足實(shí)際測(cè)量要求，用其進(jìn)行農(nóng)田面積測(cè)量時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生一定的面積誤差，因而，只有對(duì)其誤差進(jìn)行研究并糾正，才能使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到真正的應(yīng)用。

分析現(xiàn)有的測(cè)畝儀對(duì)農(nóng)田面積測(cè)量方面的研究表明，其研究成果較難或不能直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。利用差分技術(shù)或秩虧自由網(wǎng)平差^[3]等方法進(jìn)行面積誤差糾正，雖然精度較

高，但需要較為復(fù)雜的技術(shù)支撐，要求較高，在很多地方都難以實(shí)現(xiàn)，后者需要進(jìn)行皮尺的輔助測(cè)量，且需要進(jìn)行復(fù)雜的內(nèi)業(yè)計(jì)算，這些方法的可操作性都比較差；其他的一些研究則未能對(duì)誤差規(guī)律進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究。為此，筆者對(duì)測(cè)畝儀在農(nóng)田面積測(cè)定中的誤差規(guī)律性進(jìn)行初步研究，旨在為今后的生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

1 研究方法

1.1 實(shí)地光電導(dǎo)線測(cè)量

選擇不同面積、不同地形的A、B、C 3塊土地作為面積測(cè)量對(duì)象，用全站儀（徠卡TS02）和RTK（南方S86）分別對(duì)A、B、C 3個(gè)地塊進(jìn)行多次測(cè)量，對(duì)多次測(cè)量結(jié)果取平均值作為3個(gè)地塊的面積真值。測(cè)得A區(qū)面積為1 188.09 m2，B區(qū)面積為6 673.12 m2，C區(qū)面積為17 540.52 m2。

為了進(jìn)一步研究測(cè)畝儀在農(nóng)田面積測(cè)定中的誤差分布規(guī)律，另外再選擇20個(gè)面積不同、形狀不同的地塊，用相同的方法分別測(cè)量計(jì)算出面積真值。

1.2 測(cè)畝儀測(cè)量

用不同型號(hào)的測(cè)畝儀（南方S760，集思寶350，Garmin eTrex Venture 奇遇）在不同時(shí)間、不同天氣的條件下分別對(duì)A、B、C 3個(gè)地塊的面積進(jìn)行測(cè)量（表1）。用測(cè)畝儀分別對(duì)20個(gè)地塊的面積進(jìn)行多次測(cè)量，所得數(shù)據(jù)與已知面積進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表2。

2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析

2.1 誤差計(jì)算

將用測(cè)畝儀測(cè)定的A、B、C的面積與已知的面積對(duì)照，計(jì)算出相對(duì)誤差，相對(duì)誤差=（測(cè)畝儀測(cè)量值-面積真值）/面積真值（表3、4、5）。

2.2 誤差分析

2.2.1 數(shù)據(jù)分析。

為了更加直觀地表現(xiàn)測(cè)畝儀測(cè)量面積的相對(duì)誤差（%）與測(cè)量區(qū)域面積（m2）大小之間的規(guī)律性，將選取的20個(gè)地塊真實(shí)面積與測(cè)畝儀的相對(duì)誤差繪成折線圖（圖1）。

的變化和平均值，天氣的不同對(duì)測(cè)量結(jié)果影響均為隨機(jī)影響。從表3～5可以看出，利用測(cè)畝儀測(cè)量面積時(shí)相對(duì)誤差在0.2%～7.5%，基本上在農(nóng)田面積測(cè)量誤差允許范圍內(nèi)，將所有觀測(cè)的數(shù)據(jù)取平均值后相對(duì)誤差較穩(wěn)定，基本滿足實(shí)際生產(chǎn)中相對(duì)誤差5%的要求，說(shuō)明測(cè)畝儀測(cè)量面積時(shí)，需要多次重復(fù)測(cè)量，才能消除或者降低誤差，提高觀測(cè)的精度，保證面積數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。從圖1可以看出，實(shí)際面積與用測(cè)畝儀測(cè)量的面積的相對(duì)誤差隨著實(shí)際測(cè)量區(qū)域面積的增大而減小，在實(shí)測(cè)面積小于0.27 hm2時(shí)，相對(duì)誤差較大，多數(shù)都在15%以上，當(dāng)?shù)貕K面積在0.27～1.00 hm2時(shí)誤差開(kāi)始下降，當(dāng)面積大于1.00 hm2時(shí)，誤差基本穩(wěn)定在5%左右，表明在此范圍內(nèi)測(cè)畝儀的單次測(cè)量結(jié)果與實(shí)際面積非常接近，基本滿足在實(shí)際生產(chǎn)中的測(cè)量面積的精度要求。

2.2.2 理論分析。

2.2.2.1

來(lái)自衛(wèi)星的誤差。

（1）衛(wèi)星鐘差。在衛(wèi)星測(cè)定與發(fā)射定位信息的時(shí)候，均要求其時(shí)鐘與地面時(shí)鐘同步，它們與理想的GPS時(shí)之間存在著難以避免的偏差，約1 ns以內(nèi)（1 ns=10^-6s）。在相對(duì)定位中，可以通過(guò)觀測(cè)量差的方法消除[ 4]。

線相位中心誤差和載波相位^[5]觀測(cè)的整周不定性影響等。

2.2.2.3

人為因素造成的誤差。主要有觀測(cè)誤差、選取路線不恰當(dāng)造成的誤差和測(cè)畝儀放置的位置方向不到位等，一系列無(wú)規(guī)律可尋的隨機(jī)誤差。人為誤差可以通過(guò)試驗(yàn)前充分的準(zhǔn)備和試驗(yàn)中的謹(jǐn)慎操作盡量避免。

3 結(jié)論

測(cè)畝儀所測(cè)得數(shù)據(jù)相對(duì)誤差可達(dá)到5%，滿足農(nóng)田面積測(cè)量的精度要求。建議當(dāng)測(cè)量面積小于0.27 hm2時(shí)應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；面積接近以及大于0.27 hm2時(shí)測(cè)量誤差較為穩(wěn)定，可以進(jìn)行幾次或一次測(cè)量即可。測(cè)畝儀在雨、陰、晴等氣候條件下，測(cè)量數(shù)據(jù)受天氣的無(wú)規(guī)律影響，還與地形和設(shè)備本身的配置有關(guān)。在使用測(cè)畝儀測(cè)量農(nóng)田面積的時(shí)候，要考慮農(nóng)田面積的大小和對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度的要求是否適合測(cè)畝儀的測(cè)量，且考慮到來(lái)自衛(wèi)星的誤差，建議選擇場(chǎng)地較為開(kāi)闊天氣狀況較好的情況下使用。

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