全站儀測(cè)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(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)，推廣農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)成為當(dāng)前時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。而農(nóng)業(yè)的規(guī)模性經(jīng)營(yíng)模式需要農(nóng)田基礎(chǔ)測(cè)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(cè)量采集完成農(nóng)田信息數(shù)字化測(cè)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(cè)量農(nóng)田方法難以解決的問(wèn)題，提出用全站儀測(cè)繪農(nóng)田地形圖，并對(duì)全站儀在農(nóng)田地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用方法和技巧等進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田測(cè)量；測(cè)量；地形圖；全站儀

中圖分類號(hào)：S28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2015）08-279-03

我國(guó)實(shí)行農(nóng)戶承包經(jīng)營(yíng)，集體擁有土地所有權(quán)，農(nóng)戶擁有承包經(jīng)營(yíng)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(dòng)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(wú)論是從激發(fā)農(nóng)民對(duì)農(nóng)業(yè)的態(tài)度還是科學(xué)種田的角度來(lái)說(shuō)，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(yíng)成為當(dāng)前時(shí)代必行的趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)的規(guī)模性經(jīng)營(yíng)模式需要農(nóng)田基礎(chǔ)測(cè)繪信息的完善，農(nóng)田基礎(chǔ)測(cè)繪信息為農(nóng)業(yè)的規(guī)模性經(jīng)營(yíng)、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(cè)量采集完成農(nóng)田信息數(shù)字化測(cè)量，更能滿足現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求。

1 常規(guī)測(cè)量農(nóng)田方法難以解決的問(wèn)題

農(nóng)田規(guī)劃常用測(cè)量方法主要有測(cè)繩、標(biāo)桿、測(cè)距儀、測(cè)積儀等方法，在測(cè)量過(guò)程和成果處理方面，通常容易產(chǎn)生以下難以解決的問(wèn)題：

（1）農(nóng)田邊長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，施行分段測(cè)量帶來(lái)誤差多次累積，對(duì)測(cè)量誤差的評(píng)估難以確定。

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

（3）對(duì)不規(guī)則形狀的地塊，測(cè)量其面積極為不方便，有的只能計(jì)算為大概面積值，達(dá)不到測(cè)量成果的精度要求。

（4）對(duì)于農(nóng)田長(zhǎng)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?jǐn)?，為土地承包等后續(xù)工作帶來(lái)不便。

（5）對(duì)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(cè)量時(shí)，給測(cè)量工作帶來(lái)大量麻煩。

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

2 測(cè)量大比例尺地形圖的要求

農(nóng)田地形圖測(cè)量屬于大比例尺地形圖測(cè)量，在測(cè)量時(shí)要嚴(yán)格按照大比例尺地形圖的要求經(jīng)行測(cè)量。大比例尺地形圖測(cè)繪對(duì)等高距和采樣地形點(diǎn)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(cè)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(shí)測(cè)范圍，配置相應(yīng)的符號(hào)表示。同一地段生長(zhǎng)有多種植物時(shí)，植被符號(hào)可配合表示，但不得超過(guò)3種（連同土質(zhì)符號(hào)）。如果種類很多，可舍去經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大或數(shù)量較小的。符號(hào)的配置應(yīng)與實(shí)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(jì)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(zhǔn)配置符號(hào)。

3 運(yùn)用全站儀測(cè)繪農(nóng)田地形圖方法

工作人員利用測(cè)量?jī)x器全站儀在測(cè)站上對(duì)地面點(diǎn)的坐標(biāo)、高程等參數(shù)進(jìn)行同時(shí)測(cè)量的方法稱為全站儀測(cè)量。由于全站儀能高精度、快捷地同時(shí)測(cè)量角度、距離、高程3要素，且迅速而精確地在現(xiàn)場(chǎng)得出所需的計(jì)算結(jié)果，并通過(guò)傳輸接口將全站儀在野外采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)連接起來(lái)，配以數(shù)據(jù)處理軟件和繪圖軟件，實(shí)現(xiàn)地形圖測(cè)繪的自動(dòng)化[1]。因此，全站儀測(cè)量廣泛應(yīng)用于各種測(cè)量工作中。而在農(nóng)田地形圖測(cè)量中，全站儀測(cè)繪主要分為以下5個(gè)步驟。

3.1 導(dǎo)線控制測(cè)量 根據(jù)工程項(xiàng)目的寬度和長(zhǎng)度，及地物地貌的情況，設(shè)計(jì)一個(gè)閉合導(dǎo)線網(wǎng)，布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)時(shí)注意以下幾點(diǎn)：①導(dǎo)線點(diǎn)選在土質(zhì)堅(jiān)硬、穩(wěn)定的地方，以便于保存點(diǎn)的標(biāo)志和安置儀器。②等級(jí)導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)便于加密圖根點(diǎn)，應(yīng)選在地勢(shì)較高，視野開闊便于碎部點(diǎn)采集的地方。③導(dǎo)線各邊的長(zhǎng)度應(yīng)按規(guī)范規(guī)定盡是接近平均邊長(zhǎng)，且不同導(dǎo)線各邊長(zhǎng)不應(yīng)相差過(guò)大。導(dǎo)線點(diǎn)的數(shù)量要足夠，以便控制整修測(cè)區(qū)。④相鄰導(dǎo)線點(diǎn)之間要通視良好。經(jīng)過(guò)選點(diǎn)、埋石、測(cè)轉(zhuǎn)折角、測(cè)導(dǎo)線邊長(zhǎng)后，即可根據(jù)聯(lián)測(cè)將每個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)與高等級(jí)的控制點(diǎn)建立關(guān)系，從而求得出各個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)[2]。

3.2 外業(yè)碎部點(diǎn)的采集 在導(dǎo)線點(diǎn)上或轉(zhuǎn)點(diǎn)上架設(shè)儀器，經(jīng)過(guò)對(duì)中，整平，測(cè)站設(shè)置完成后，儀器采集記錄三維坐標(biāo)（x，y，z）和及其地理信息。選擇碎部點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇地物、地貌的特征點(diǎn)，對(duì)于地物，碎部點(diǎn)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(diǎn)、道路轉(zhuǎn)折點(diǎn)、交叉點(diǎn)、渠道的轉(zhuǎn)彎點(diǎn)，及獨(dú)立地物的中心點(diǎn)，連接這些特征點(diǎn)，便得到實(shí)體地物的形狀；對(duì)于地貌來(lái)說(shuō)，碎部點(diǎn)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(diǎn)及方向變化處，可根據(jù)這些特征點(diǎn)勾繪等高線即得到地貌圖。在測(cè)量地物、地貌時(shí)既要記錄測(cè)站的參數(shù)，還要記錄點(diǎn)號(hào)、編碼、連接點(diǎn)和連接線的信息（植被、地物），在采集碎部點(diǎn)的同時(shí)還要及時(shí)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(jī)，設(shè)置傳輸參數(shù)，在“存儲(chǔ)管理”界面下出現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊下傳輸碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)，每次傳輸數(shù)據(jù)要及時(shí)，以免文件丟失。通常測(cè)量數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化為相應(yīng)繪圖軟件識(shí)別的格式。如CASS系列繪圖軟件是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為點(diǎn)名、編碼、北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、高程.dat格式，或者直接保存為繪圖軟件識(shí)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(duì)野外采集的數(shù)據(jù)進(jìn)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(diǎn)號(hào)，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(cè)量成果應(yīng)用 將在軟件CASS9.0繪制好的測(cè)量成果經(jīng)行農(nóng)田信息的實(shí)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(jì)土地的利用面積等；在工程應(yīng)用菜單下查詢農(nóng)田點(diǎn)位、邊長(zhǎng)、面積、土方量，以及工作行走路線距離及方位；在檢查入庫(kù)菜單下可以檢查測(cè)量數(shù)據(jù)和繪圖成果的檢查情況，同時(shí)還可以進(jìn)入編輯菜單下經(jīng)行農(nóng)田信息的更新規(guī)劃[3]。

4 測(cè)量注意事項(xiàng)

在地形圖測(cè)量繪制中，不論采用什么測(cè)量方法，地物地貌特征點(diǎn)的準(zhǔn)確選擇是提高測(cè)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(cè)量技巧和繪圖方法，保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)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(cè)量過(guò)程中，應(yīng)特別注意下列工作環(huán)節(jié)的實(shí)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(jì)對(duì)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(duì)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(diǎn)布設(shè)支站點(diǎn)不允許超過(guò)3站，且每次支站測(cè)定時(shí)需要嚴(yán)格采用盤左，盤右測(cè)回法進(jìn)行測(cè)定，必要條件時(shí)還可以運(yùn)用多個(gè)測(cè)回求平均值得的方法，同時(shí)要求支站點(diǎn)架設(shè)時(shí)，注意控制點(diǎn)附和檢查要求誤差限定在毫米級(jí)，相對(duì)誤差達(dá)到1/10 000。

4.2 架設(shè)儀器的要求 嚴(yán)格運(yùn)用光學(xué)（電子）對(duì)中的方法，然后進(jìn)行整平，這個(gè)過(guò)程通過(guò)以下步驟來(lái)完成：通過(guò)儀器腳架腿的伸縮經(jīng)行粗平，將圓水準(zhǔn)氣泡完全進(jìn)入中心區(qū)域。運(yùn)用儀器基座上的3個(gè)腳螺旋進(jìn)行精平，以管狀水準(zhǔn)氣泡處于中間位置為準(zhǔn)，完成整平后，并不能馬上進(jìn)行儀器測(cè)站設(shè)置操作，而是再次檢查對(duì)中、整平情況，均達(dá)要求方可以進(jìn)入測(cè)站設(shè)置、定向測(cè)量程序。此時(shí)應(yīng)注意測(cè)站坐標(biāo)、定向坐標(biāo)檢查，同時(shí)定向完成以后，還要以第三已知坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行檢核，確保測(cè)站無(wú)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(diǎn)的采集 為了工程規(guī)劃設(shè)計(jì)所用的地形圖，多為大比例尺地形圖，其地物點(diǎn)、地貌點(diǎn)的采集要得當(dāng)，往往一個(gè)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(huì)影響整個(gè)工程的設(shè)計(jì)方案。另外，地貌點(diǎn)的采集疏密要恰當(dāng)。對(duì)數(shù)字化成圖后，能夠恰當(dāng)反映出真實(shí)地貌形態(tài)。

4.4 數(shù)字成圖 除了用恰當(dāng)?shù)玫匚锏孛卜?hào)表示工程的現(xiàn)場(chǎng)情況外，還要將工程場(chǎng)地周圍相關(guān)的地物地貌與場(chǎng)地區(qū)域的關(guān)系準(zhǔn)確描繪出來(lái)。特別注意以下幾點(diǎn)：①在特殊地貌時(shí)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(shí)反映出來(lái)，又不能跑線變形。②地貌的特征點(diǎn)，屬性都要準(zhǔn)確繪制出來(lái)，如樓房的形狀、名稱、層數(shù)、材料等均要表達(dá)出來(lái)。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(shí)河流、道路注記文字可以隨線狀彎曲走向排列[4]。

4.5 對(duì)地物中心點(diǎn)的采集 對(duì)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(diǎn)位置無(wú)法直接采集，對(duì)于采集多點(diǎn)畫出地物形狀再確定中心，雖然可以能夠準(zhǔn)確地繪出地物，但外業(yè)多余點(diǎn)采集和內(nèi)業(yè)輔助圖的繪制浪費(fèi)不必要的勞動(dòng)和時(shí)間，特別是很多此類地物時(shí)，更能感覺(jué)費(fèi)力費(fèi)時(shí)。遇到這種情況時(shí)，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(diǎn)與圓柱體中心的連線需要基本垂直相交。對(duì)置鏡點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量后，水平轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡，使望遠(yuǎn)鏡十字絲中心對(duì)準(zhǔn)圓柱體的中心位置，基于新的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，全站儀可以采集出地物中心的坐標(biāo)，完成對(duì)地物中心點(diǎn)的采集，同時(shí)內(nèi)業(yè)繪圖時(shí)使用點(diǎn)號(hào)定位，既可以快速繪出地物，又可以保證此類地物無(wú)遺漏。

5 結(jié)語(yǔ)

全站儀測(cè)繪農(nóng)田地形圖雖然不及遙感航飛測(cè)攝快捷，不及RTK測(cè)量輕便，也沒(méi)有測(cè)距儀器等工具操作簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但兼顧人力、物力、經(jīng)濟(jì)等因素綜合評(píng)估，全站儀測(cè)量有諸多優(yōu)勢(shì)，不僅能夠解決傳統(tǒng)方法測(cè)量土地時(shí)難以解決的問(wèn)題，而且將常規(guī)測(cè)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(cè)量方法的操作簡(jiǎn)便，方便實(shí)施，數(shù)據(jù)的精確性高，便于土地規(guī)劃和實(shí)況更新。立足長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃發(fā)展，全站儀測(cè)量農(nóng)用規(guī)劃地形圖能為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供有效保障。

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