GPS在农田土地平整地形测量中应用分析

　　所谓土地平整是指对第表层进行改造，去除土地中的明显高差，为农田水利工程建设奠定基础。土地平整测量是土地平整前的准备工作内容之一，和一般的地形测量工作有所差异，其为目的性较强的专题测绘。GPS 土地测绘技术是全球定位系统应用的重要表现，该技术以导航卫星为核心，实现了实时定位。在土地测绘过程中，可保证测绘数据的准确性。为此，需注重该技术的应用经验总结，为后期土地平整地形测量工作的优化提供依据。

　　

　　1　GPS 技术概述GPS（中文简称全球定位系统）是美国全球卫星导航系统再次发展的产物，向用户提供实时三维坐标及全天候高精度导航等服务，对于提高定位速度保证定位准确性具有不可比拟的积极作用。GPS 系统由用户设备、地面监控系统及GPS 空间卫星共同构成，并且应用GPS 技术能明显提高数据测量效率及软件处理水平，进一步增强用户导航设备性能，为用户提供更为高效快捷的导航服务。同时，用户应用GPS 技术能通过GPS 接收设备接收GPS 卫星信号，以交叉点距离测量原理为参照选择差分定位技术、计算机技术及相关软件向城市规划管理提供可行性较强的实践方案，满足不同城市规划管理的需求，向城市规划管理工作提供高精度数据支持。相较于传统测量方法，卫星导航使用性能及定位精度均存在较为显著的应用优势，对于提高计算机数据处理速度及加快软件开发效率具有显著价值作用。

　　

　　2　农田土地平整地形测量中GPS 技术的应用优势首先，提供准确的数据资料、操作简单。土地地形平整需有大量的数据支持，为此需就区域内的地形、坡度、位置等地物要素进行统计与测量。我国大多数农田土地多分布于山区，分布范围较广且分散，采用传统测绘技术的实施难度较高。应用GPS 技术开展土地测量工作，所携带的测量设备较少，携带移动设备就可实地测量数据，GPS 系统可依据坐标的具体变化对差值进行解算，外业作业效率较高。内业通过专业的软件如CASS7.0 等就可自动对数据进行处理并绘制地形图，汇总建立专项数据库。

　　

　　其次，覆盖范围广。因我国农田覆盖面积较大，其中有田埂、坎作为分界线，GPS 测系统应用时，可就现场地形设计测量路线，在保证测绘工作全面覆盖的同时也可保证测量所得数据的有效性。对于碎部点的平面位置和高程测量，需注细部处理，对角落、道路交叉点等特征点的地形，确保三维地形图的测量精度。测量过程中，需尽量将参考站置于视野开阔且比较空旷的地方，保证信号接收质量。

　　

　　然后，具有函数及随机模型。与传统观测方法相较，GPS技术具有函数、随机模型，可依据数据信息建立适宜的函数模型。但是由于函数建立计算数据误差可能较大，尽量选择随机模型开展计算工作，并对观测值进行修正。

　　

　　3　实例分析GPS 在农田平整地形测量中的应用某地区开展农田平整工作，该区域包括3 个自然村落，农田主要用于种植青储玉米。为提高农田水利灌溉效率，实现农村土地的集约化管理，提高农产，增加用户的经济收入，需将农田平整为激光平地。通常土地整理测量比例尺设定为1 ：2000，就其中的重点区域，采用1 ：500 的比例尺。本次测量工作的主要目的是：绘制待测区域1 ：500 比例尺的地形图，同时采集数据进行土石方量计算。

　　

　　3.1　作业方案结合该测区的实际情况，本次测量设备选用南方灵锐型双频GPS—RTK 接收机1+4 套，基于精测模式，RTK水平定位精度达1cm+2ppm，垂直定位精度达2cm+1ppm。本次工作共由5 个专业测绘人员共同完成。土地平整GPS 测量分为静态与实时动态测量两个工作阶段。前者提供图根控制点，后者完成地形碎部测量。

　　

　　3.2　测量方案静态测量因本次测区面积较小，本次测量选用假定平面直角坐标系与假定高程系。在待测区域内设置一校正点，保证该点周边交通便利，无遮挡物。在单次测量前，移动站需至基准点进行单点校正。这样在减少了工作量的同时，也保证了相对点位的测量精度，满足土地平整测量要求。

　　

　　　实时动态测量第一，基准站架设。该项目位于平原地区，需将基准点15° 内的障碍物清除。同时，基准点的设置需尽量避免电磁波感染，要求200m 内不得出校较强电磁波。

　　

　　第二，基准站与移动站的关联。移动站在基准站信号覆盖区内，二者的距离控制在设备允许值左右即可，可参考RTK的作业半径设置，不得大于5km。此时，移动站收手薄在测量界面显示为“固定解”。

　　

　　第三，地形碎部测量。本次测量的重点为地形碎部测量，需满足土石方测算的相关要求。对于平整区域，采用方格网法进行测量。若地形起伏较大，则采用加密方格网间距方法予以解决。需注意的是，不同比例尺的地形图对于测量格网的间距要求不同，1 ：500 比例尺地形图要求图上至少有3 个高程点，实地15~20m 内有高程点。碎部点布设如图1 所示。

　　

　　假设农田南北方向较为狭窄，东西方向宽度较大，那么4台GPS 移动站布设间距应控制在15m，同时设置1 个高程点，直至北边界，后从北至南依此进行。这样测量方法的应用可保证被测区域内碎部点的分布较为均匀、密度较大，可以满足内业阶段方格网法计算土石方量的数据需求。在测量过程中，若遇到地物（如水渠、出水口、电线杆）等必须覆盖测量，不得遗漏。对于坎的测量，要求需测量出坎的位置、高程。道路测量主要为被测区域内的农村道路，如“村村通”硬化路、交通土路等。电力设施测绘主要包括变压器、输电线路测绘，需明确线路的走向和分布。

　　

　　图1　方格网法布设碎部点3.3　草图绘制本次测量工作中要求测量员在手机中安装奥维互动地图，该软件可自动形成相应的地形图。实地测绘工作结束后采用对奥维互动地图进行修正。

　　

　　4　结语综上所述，GPS 在农田土地平整地形测量工作过中，需测量出土地平整前后的地面高度，为农田工程设计方案编制提供依据，也可对农田土地平整效果进行定量评价。传统测量方法因操作复杂，测量数据差异大，会造成工程设计与实际不符。

　　

　　GPS 测量方法操作便捷，数据采集效率高且准确，加快了农田土地平整作业进度，也实现了农田水利工程社会效益与经济效益的最大化。

　　

　　参考文献：[1] 王泷,刘刚,刘寅,等.基于GPS的农田坡面平整技术与试验[J].排灌机械工程学报[2] 李宏鹏,牛东岭,王岩,等.基于RTK-GNSS定位的农田地形快速测量技术[J].中国农业大学学报[3] 康熙,李笑,夏友祥,等.基于GNSS的农田快速平整系统设计与试验[J].农业机械学报