浅谈农田水利工程测量在土地平整工程中的应用

摘要：在分析了农田水利工程常规测量方法存在的局限性问题后，对基于GPS测量技术的农田土地地形测量模式方法进行了详细规划设计，最后结合一个工程实例，通过对RTK-GPS定点人工测量和基于全地形车ATV车载GPS测量两种方法所获的测量数据进行对比分析，验证了基于全地形车ATV车载GPS测量技术在农田水利工程测量中测量数据的准确可靠性，并对移动GPS车载系统在土地平整工程中的巨大应用前景进行了展望。

关键词：农田水利工程；土地平整；GPS移动车载测量

中图分类号：S29 文献标识码：A 文章编号：1674-0432（2011）-08-0046-1

土地精细化平整是农田土地高精度整理工作的重要内容，其对农田节水灌溉、杂草控制植被体系重组、以及农作物增收等方面均具有非常重要的促进作用。改善农田田面平整精度，可以有效提高农田地面的综合灌溉系统性能技术指标，从而达到节水增产的功能效果，在农田水利工程中发挥着至关重要的作用。以GPS技术为核心的农田土地精细化平整测绘技术，借助GPS技术与自动化设备相互匹配，可以自动、快速、准确地获得需要平整的农田土地田间中任意控制点的平面坐标和地面高程。在进行农田水利工程土地平整测量过程中，不仅可以利用GPS进行人工定点动态测量，同时可以利用GPS车载系统进行移动测量，这样可以大大提高测量地面高程的速率和测量数据的实时准确性，有利用加快农田水利工程测量综合效率水平，加快土地平整工程的作业进程，在大规模、跨区域、复杂农田土地平整测量工程中具有非常大的应用前景。

1 基于GPS的土地平整工程测量技术方法

1.1 农田土地地形测量模式

在进行土地精细化平整方法设计时，采用、车载移动GPS测量、以及常规定点水准仪2种测量方法分别测量该灌溉试验基地的地面高程。据基本测量可知两个试验田块的宽度大约为70m，长度分别为81m和70.7m，规划面积分别为5700m2和4949m2。在定点测量模式下获得测控点的方形网格间距为2.5m×2.5m（L×D）,这样可以在整个试验田块中布设10136个测点处。为了评估车载移动GPS测量技术中移动速度对GPS测量数据准确度的影响，分别选择30km/h和15km/h两种车载移动速度来测量土地平整试验田块各测点的高程数据。

1.2 基于全地形车ATV车载GPS测量系统基本结构

为了构筑全地形车ATV车载GPS测量系统，首先将车载终端自动化设备、RTK-GPS测量仪、以及辅助导航装置等部件功能单元安装在全地形三维控制ATV车辆上，然后根据试验田块规划路径，在辅助导航装置的自动导引下，对整个试验田块各测点的地面高程数据进行三维动态测量作业，且整个测点地面高程数据的采集频率设置为1HZ，并将RTK-GPS测量系统采集到的三维地形基本数据自动传输到车载系统终端自动分析运算系统中进行动态分析计算。

2 RTK-GPS定点人工测量技术基本参数设置

由于人工定点测量需要人工背负流动站进入到测点处进行定点静态测量，因此，其测量速率较移动车载系统要慢很多，因此其测绘地块边界按照10m×10m的测控网格进行测点布设，大约选择1053个待测点示。进行人工测量过程中，测量仪器选用RTK-GPS基准站，分别架设在试验田块中的基地办公区房顶上，然后通过人工背负5700RTKGPS到现场测点处进行试验田块测点地面数据的测量，采集到的地面数据信息通过Trimark III数传电台实时远传到RTK-GPS基准站中完成人工测点数据的测量。

3 测量数据结果分析

在将各测点数据进行统计分析后，根据测量数据的标准偏差值以及变差系数值可知，两种测量方法所获得的地面高程测量数据间的差异非常小，也就是说两种方法所测得的数据构成的三维田块地形走势、地形地貌、以及测点处的地面波动起伏状态几乎一样，具有非常好的相似性，其测量获得的三维地形如图1所示：

(a)人工RTK-GPS测量(b)基于 ATV车载GPS测量

图1 试验田块测区三维地形图

RTK-GPS定点人工测量方法和基于全地形车ATV车载GPS测量方法对于同一测点处其所获得的高程偏差统计数据结果如表1所示：

表1 两种测量方法对于同一测点其获得高程偏差数据统计结果

从表1可知，人工RTK-GPS测量装置和基于全地形车ATV车载GPS测量装置两种测量方法所获得的地面相对高程的最大值、最小值、以及平均值间的测量精度差异均在毫米级范围内，最大偏差值为11.5mm，最小为0mm。而且基于ATV车载GPS自动测量方法其最大偏差值小于10mm，平均偏差值和标准差值均比RTK-GPS定点人工测量方法测量数据小，也就是说基于 ATV车载GPS测量完全能够满足农田水利工程土地平整项目的测量精度需求。

4 结束语

利用基于 ATV车载GPS测量技术替代传统RTK-GPS人工定点测量技术对试验田块田面高程进行动态自动测量，其测量数据准确度、可靠度、以及实时性均较为优越，不仅大大提高了整个测量过程综合效率水平，同时还大大减少了测量所需消耗的人力、物力和财力，在农田水利工程土地平整测量项目中具有非常大的应用前景。

参考文献

[1] 姜德文.中国水土保持监测站点布局研究[J].水土保持通报,2008,28(5): 1-5.

[2] 杨中利.工程测量[M].北京:中国水利水电出版社,2007.