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摘要：土地制度改革是目前我国农业发展的新亮点，推广农业适度规模经营成为当前时代发展的必然趋势。而农业的规模性经营模式需要农田基础测绘信息的完善。与传统的数据采集方法相比，利用全站仪测量采集完成农田信息数字化测量，更能满足现代化农业发展的需求。该研究总结了常测量农田方法难以解决的问题，提出用全站仪测绘农田地形图，并对全站仪在农田地形图测绘中的应用方法和技巧等进行分析。
关键词：农田测量；测量；地形图；全站仪
中图分类号：S28 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-279-03
我国实行农户承包经营，集体拥有土地所有权，农户拥有承包经营权，“两权分离”取得良好效果。随着工业化、城镇化的加速，大量人口和劳动力离开农村走向城市和工厂，现有的土地承包政策已不能够适应现代化脚步的发展。农业的发展惠及几亿人民大众，无论是从激发农民对农业的态度还是科学种田的角度来说，土地制度的改革条件正在成熟，推广农业适度规模经营成为当前时代必行的趋势。农业的规模性经营模式需要农田基础测绘信息的完善，农田基础测绘信息为农业的规模性经营、土地的规划发展提供了重要保障，是建设生态循环农业的重要依据。利用全站仪测量采集完成农田信息数字化测量，更能满足现代化农业发展的需求。
1 常规测量农田方法难以解决的问题
农田规划常用测量方法主要有测绳、标杆、测距仪、测积仪等方法，在测量过程和成果处理方面，通常容易产生以下难以解决的问题：
（1）农田边长过长时，施行分段测量带来误差多次累积，对测量误差的评估难以确定。
（2）当所测量的地块地势有斜坡或不平坦（田地边的两端点高程不一样）时，所测得边长距离是斜距，而不是实际水平边长的距离；测得面积为倾斜面积，也不是正投影面积。
（3）对不规则形状的地块，测量其面积极为不方便，有的只能计算为大概面积值，达不到测量成果的精度要求。
（4）对于农田长期规划所开发修建的道路，灌溉渠道等公共设施所占用的面积难以公平分摊，为土地承包等后续工作带来不便。
（5）对于现代化农田种植的规划发展，农田地理信息更新完善工作量太大，投入太多。
（6）当有障碍物（树林、芦苇、河流、房屋等）影响测量时，给测量工作带来大量麻烦。
（7）传统方法测量大面积农田地块，需要大量测量数据，这的数据计算和检查工作繁重。
2 测量大比例尺地形图的要求
农田地形图测量属于大比例尺地形图测量，在测量时要严格按照大比例尺地形图的要求经行测量。大比例尺地形图测绘对等高距和采样地形点最大间距都有基本要求，如表1和表2所示[1]。
农田地形图测绘要求应正确绘出植被的类别特征和分布范围。耕地、园地应实测范围，配置相应的符号表示。同一地段生长有多种植物时，植被符号可配合表示，但不得超过3种（连同土质符号）。如果种类很多，可舍去经济价值不大或数量较小的。符号的配置应与实地植物的主次和稀密情况相适应。旱地指除稻田以外的农作物耕种地和撂荒未满3年的轮歇地，包括种植小麦、杂粮、棉花、烟草、大豆、花生和油菜的田地，经济作物、油料作物应加注品种名称。菜地指较固定的常年种植、面积较大的菜地。有喷灌设备或节水灌溉设施的耕地应加注“喷灌”、“滴灌”等。一年分几季种植不同作物的耕地，应以夏季主要作物为准配置符号。
3 运用全站仪测绘农田地形图方法
工作人员利用测量仪器全站仪在测站上对地面点的坐标、高程等参数进行同时测量的方法称为全站仪测量。由于全站仪能高精度、快捷地同时测量角度、距离、高程3要素，且迅速而精确地在现场得出所需的计算结果，并通过传输接口将全站仪在野外采集系统与计算机、自动绘图机连接起来，配以数据处理软件和绘图软件，实现地形图测绘的自动化[1]。因此，全站仪测量广泛应用于各种测量工作中。而在农田地形图测量中，全站仪测绘主要分为以下5个步骤。
3.1 导线控制测量 根据工程项目的宽度和长度，及地物地貌的情况，设计一个闭合导线网，布设导线点时注意以下几点：①导线点选在土质坚硬、稳定的地方，以便于保存点的标志和安置仪器。②等级导线点应便于加密图根点，应选在地势较高，视野开阔便于碎部点采集的地方。③导线各边的长度应按规范规定尽是接近平均边长，且不同导线各边长不应相差过大。导线点的数量要足够，以便控制整修测区。④相邻导线点之间要通视良好。经过选点、埋石、测转折角、测导线边长后，即可根据联测将每个导线点与高等级的控制点建立关系，从而求得出各个导线点的坐标[2]。
3.2 外业碎部点的采集 在导线点上或转点上架设仪器，经过对中，整平，测站设置完成后，仪器采集记录三维坐标（x，y，z）和及其地理信息。选择碎部点时，应选择地物、地貌的特征点，对于地物，碎部点应选在地物的轮廓线的方向变化处，如农田地头的端点、道路转折点、交叉点、渠道的转弯点，及独立地物的中心点，连接这些特征点，便得到实体地物的形状；对于地貌来说，碎部点应选在最能反映地貌特征的地形线上，如土堆顶部、斜坡顶部、斜坡底部、山谷、山脊等坡度变化点及方向变化处，可根据这些特征点勾绘等高线即得到地貌图。在测量地物、地貌时既要记录测站的参数，还要记录点号、编码、连接点和连接线的信息（植被、地物），在采集碎部点的同时还要及时精确绘制草图。
3.3 数据传输 用串口数据线把全站仪与电脑连接，然后仪器开机，设置传输参数，在“存储管理”界面下出现数据通讯下传输碎部点数据，每次传输数据要及时，以免文件丢失。通常测量数据的格式转化为相应绘图软件识别的格式。如CASS系列绘图软件是将数据转化为点名、编码、北坐标、东坐标、高程.dat格式，或者直接保存为绘图软件识别的格式；否则为数据处理不彻底，不能成功转化。 3.4 数据处理 以使用软件CASS9.0对野外采集的数据进行处理为例（其他相关绘图软件也可以），打开软件CASS9.0绘图处理菜单下的展外业点号，将野外采集的数据展在显示区，根据屏幕菜单的地物地貌经行选择绘画出农田、鱼池、河渠、边界、房屋、道路等，并备注属性，生成平面图，建立图形文件。
3.5 测量成果应用 将在软件CASS9.0绘制好的测量成果经行农田信息的实际应用，在土地利用菜单下查询地块的地界、地类的属性、统计土地的利用面积等；在工程应用菜单下查询农田点位、边长、面积、土方量，以及工作行走路线距离及方位；在检查入库菜单下可以检查测量数据和绘图成果的检查情况，同时还可以进入编辑菜单下经行农田信息的更新规划[3]。
4 测量注意事项
在地形图测量绘制中，不论采用什么测量方法，地物地貌特征点的准确选择是提高测绘效率和保证成图质量的关键。合理采用地形图碎部测量技巧和绘图方法，保证测绘数据的有效性和准确性，为更精确绘制大比例尺地形图提供依据和保障。为了确保地形图的质量，在农田地形图测量过程中，应特别注意下列工作环节的实施。
4.1 布设支站的要求 工程的地形图必须满足符合工程设计对精度和范围的要求，所以工程的地形图的精度要求较高，误差控制的要小，对支站的布设要求更高一些，为了减小控制误差的传递累加，要做到从控制点布设支站点不允许超过3站，且每次支站测定时需要严格采用盘左，盘右测回法进行测定，必要条件时还可以运用多个测回求平均值得的方法，同时要求支站点架设时，注意控制点附和检查要求误差限定在毫米级，相对误差达到1/10 000。
4.2 架设仪器的要求 严格运用光学（电子）对中的方法，然后进行整平，这个过程通过以下步骤来完成：通过仪器脚架腿的伸缩经行粗平，将圆水准气泡完全进入中心区域。运用仪器基座上的3个脚螺旋进行精平，以管状水准气泡处于中间位置为准，完成整平后，并不能马上进行仪器测站设置操作，而是再次检查对中、整平情况，均达要求方可以进入测站设置、定向测量程序。此时应注意测站坐标、定向坐标检查，同时定向完成以后，还要以第三已知坐标点进行检核，确保测站无误，才能为数据采集的精确性提供保障。
4.3 地物地貌数据点的采集 为了工程规划设计所用的地形图，多为大比例尺地形图，其地物点、地貌点的采集要得当，往往一个地物（如高压线塔、地下堡垒、甚至坟地等）的遗漏，或描述不当，都会影响整个工程的设计方案。另外，地貌点的采集疏密要恰当。对数字化成图后，能够恰当反映出真实地貌形态。
4.4 数字成图 除了用恰当得地物地貌符号表示工程的现场情况外，还要将工程场地周围相关的地物地貌与场地区域的关系准确描绘出来。特别注意以下几点：①在特殊地貌时等高线的情况，如陡坎、土堆、深坑、山谷等，既能将地貌的起伏形态真实反映出来，又不能跑线变形。②地貌的特征点，属性都要准确绘制出来，如楼房的形状、名称、层数、材料等均要表达出来。③地形图文字注记也很重要，要求使用宋体字体，不论地物、地貌何种形状、走向，注记文字都要朝向正北，同时河流、道路注记文字可以随线状弯曲走向排列[4]。
4.5 对地物中心点的采集 对与一些特殊地物如电线杆、旗杆、路灯、不依比例门墩等，这些地物中心点位置无法直接采集，对于采集多点画出地物形状再确定中心，虽然可以能够准确地绘出地物，但外业多余点采集和内业辅助图的绘制浪费不必要的劳动和时间，特别是很多此类地物时，更能感觉费力费时。遇到这种情况时，可以采用偏心采集，也就是将棱镜立到地物的边缘处，要求全站仪与圆柱体中心的连线，跟置镜点与圆柱体中心的连线需要基本垂直相交。对置镜点进行测量后，水平转动望远镜，使望远镜十字丝中心对准圆柱体的中心位置，基于新的转动角度，全站仪可以采集出地物中心的坐标，完成对地物中心点的采集，同时内业绘图时使用点号定位，既可以快速绘出地物，又可以保证此类地物无遗漏。
5 结语
全站仪测绘农田地形图虽然不及遥感航飞测摄快捷，不及RTK测量轻便，也没有测距仪器等工具操作简单经济实惠，但兼顾人力、物力、经济等因素综合评估，全站仪测量有诸多优势，不仅能够解决传统方法测量土地时难以解决的问题，而且将常规测量的繁琐抽象数据化解为直观易懂图形，且此种土地测量方法的操作简便，方便实施，数据的精确性高，便于土地规划和实况更新。立足长远规划发展，全站仪测量农用规划地形图能为实现农业现代化提供有效保障。
参考文献
[1] 李刚.工程测量[M].北京：化学工业出版社，2011：51，169-171.
[2] 邹永廉.土木工程测量[M].北京：高等教育出版社，2013：148-149.
[3] 李德仁.智慧地球时代测绘地理信息的新使命[J].地理信息世界，2013，20（2）：3-7.
[4] 唐桂彬，周波.大比例数字测图内业绘图技巧及质量控制[J].信息科技，2011（5）：212-215.
关键词：农田测量；测量；地形图；全站仪
中图分类号：S28 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）08-279-03
我国实行农户承包经营，集体拥有土地所有权，农户拥有承包经营权，“两权分离”取得良好效果。随着工业化、城镇化的加速，大量人口和劳动力离开农村走向城市和工厂，现有的土地承包政策已不能够适应现代化脚步的发展。农业的发展惠及几亿人民大众，无论是从激发农民对农业的态度还是科学种田的角度来说，土地制度的改革条件正在成熟，推广农业适度规模经营成为当前时代必行的趋势。农业的规模性经营模式需要农田基础测绘信息的完善，农田基础测绘信息为农业的规模性经营、土地的规划发展提供了重要保障，是建设生态循环农业的重要依据。利用全站仪测量采集完成农田信息数字化测量，更能满足现代化农业发展的需求。
1 常规测量农田方法难以解决的问题
农田规划常用测量方法主要有测绳、标杆、测距仪、测积仪等方法，在测量过程和成果处理方面，通常容易产生以下难以解决的问题：
（1）农田边长过长时，施行分段测量带来误差多次累积，对测量误差的评估难以确定。
（2）当所测量的地块地势有斜坡或不平坦（田地边的两端点高程不一样）时，所测得边长距离是斜距，而不是实际水平边长的距离；测得面积为倾斜面积，也不是正投影面积。
（3）对不规则形状的地块，测量其面积极为不方便，有的只能计算为大概面积值，达不到测量成果的精度要求。
（4）对于农田长期规划所开发修建的道路，灌溉渠道等公共设施所占用的面积难以公平分摊，为土地承包等后续工作带来不便。
（5）对于现代化农田种植的规划发展，农田地理信息更新完善工作量太大，投入太多。
（6）当有障碍物（树林、芦苇、河流、房屋等）影响测量时，给测量工作带来大量麻烦。
（7）传统方法测量大面积农田地块，需要大量测量数据，这的数据计算和检查工作繁重。
2 测量大比例尺地形图的要求
农田地形图测量属于大比例尺地形图测量，在测量时要严格按照大比例尺地形图的要求经行测量。大比例尺地形图测绘对等高距和采样地形点最大间距都有基本要求，如表1和表2所示[1]。
农田地形图测绘要求应正确绘出植被的类别特征和分布范围。耕地、园地应实测范围，配置相应的符号表示。同一地段生长有多种植物时，植被符号可配合表示，但不得超过3种（连同土质符号）。如果种类很多，可舍去经济价值不大或数量较小的。符号的配置应与实地植物的主次和稀密情况相适应。旱地指除稻田以外的农作物耕种地和撂荒未满3年的轮歇地，包括种植小麦、杂粮、棉花、烟草、大豆、花生和油菜的田地，经济作物、油料作物应加注品种名称。菜地指较固定的常年种植、面积较大的菜地。有喷灌设备或节水灌溉设施的耕地应加注“喷灌”、“滴灌”等。一年分几季种植不同作物的耕地，应以夏季主要作物为准配置符号。
3 运用全站仪测绘农田地形图方法
工作人员利用测量仪器全站仪在测站上对地面点的坐标、高程等参数进行同时测量的方法称为全站仪测量。由于全站仪能高精度、快捷地同时测量角度、距离、高程3要素，且迅速而精确地在现场得出所需的计算结果，并通过传输接口将全站仪在野外采集系统与计算机、自动绘图机连接起来，配以数据处理软件和绘图软件，实现地形图测绘的自动化[1]。因此，全站仪测量广泛应用于各种测量工作中。而在农田地形图测量中，全站仪测绘主要分为以下5个步骤。
3.1 导线控制测量 根据工程项目的宽度和长度，及地物地貌的情况，设计一个闭合导线网，布设导线点时注意以下几点：①导线点选在土质坚硬、稳定的地方，以便于保存点的标志和安置仪器。②等级导线点应便于加密图根点，应选在地势较高，视野开阔便于碎部点采集的地方。③导线各边的长度应按规范规定尽是接近平均边长，且不同导线各边长不应相差过大。导线点的数量要足够，以便控制整修测区。④相邻导线点之间要通视良好。经过选点、埋石、测转折角、测导线边长后，即可根据联测将每个导线点与高等级的控制点建立关系，从而求得出各个导线点的坐标[2]。
3.2 外业碎部点的采集 在导线点上或转点上架设仪器，经过对中，整平，测站设置完成后，仪器采集记录三维坐标（x，y，z）和及其地理信息。选择碎部点时，应选择地物、地貌的特征点，对于地物，碎部点应选在地物的轮廓线的方向变化处，如农田地头的端点、道路转折点、交叉点、渠道的转弯点，及独立地物的中心点，连接这些特征点，便得到实体地物的形状；对于地貌来说，碎部点应选在最能反映地貌特征的地形线上，如土堆顶部、斜坡顶部、斜坡底部、山谷、山脊等坡度变化点及方向变化处，可根据这些特征点勾绘等高线即得到地貌图。在测量地物、地貌时既要记录测站的参数，还要记录点号、编码、连接点和连接线的信息（植被、地物），在采集碎部点的同时还要及时精确绘制草图。
3.3 数据传输 用串口数据线把全站仪与电脑连接，然后仪器开机，设置传输参数，在“存储管理”界面下出现数据通讯下传输碎部点数据，每次传输数据要及时，以免文件丢失。通常测量数据的格式转化为相应绘图软件识别的格式。如CASS系列绘图软件是将数据转化为点名、编码、北坐标、东坐标、高程.dat格式，或者直接保存为绘图软件识别的格式；否则为数据处理不彻底，不能成功转化。 3.4 数据处理 以使用软件CASS9.0对野外采集的数据进行处理为例（其他相关绘图软件也可以），打开软件CASS9.0绘图处理菜单下的展外业点号，将野外采集的数据展在显示区，根据屏幕菜单的地物地貌经行选择绘画出农田、鱼池、河渠、边界、房屋、道路等，并备注属性，生成平面图，建立图形文件。
3.5 测量成果应用 将在软件CASS9.0绘制好的测量成果经行农田信息的实际应用，在土地利用菜单下查询地块的地界、地类的属性、统计土地的利用面积等；在工程应用菜单下查询农田点位、边长、面积、土方量，以及工作行走路线距离及方位；在检查入库菜单下可以检查测量数据和绘图成果的检查情况，同时还可以进入编辑菜单下经行农田信息的更新规划[3]。
4 测量注意事项
在地形图测量绘制中，不论采用什么测量方法，地物地貌特征点的准确选择是提高测绘效率和保证成图质量的关键。合理采用地形图碎部测量技巧和绘图方法，保证测绘数据的有效性和准确性，为更精确绘制大比例尺地形图提供依据和保障。为了确保地形图的质量，在农田地形图测量过程中，应特别注意下列工作环节的实施。
4.1 布设支站的要求 工程的地形图必须满足符合工程设计对精度和范围的要求，所以工程的地形图的精度要求较高，误差控制的要小，对支站的布设要求更高一些，为了减小控制误差的传递累加，要做到从控制点布设支站点不允许超过3站，且每次支站测定时需要严格采用盘左，盘右测回法进行测定，必要条件时还可以运用多个测回求平均值得的方法，同时要求支站点架设时，注意控制点附和检查要求误差限定在毫米级，相对误差达到1/10 000。
4.2 架设仪器的要求 严格运用光学（电子）对中的方法，然后进行整平，这个过程通过以下步骤来完成：通过仪器脚架腿的伸缩经行粗平，将圆水准气泡完全进入中心区域。运用仪器基座上的3个脚螺旋进行精平，以管状水准气泡处于中间位置为准，完成整平后，并不能马上进行仪器测站设置操作，而是再次检查对中、整平情况，均达要求方可以进入测站设置、定向测量程序。此时应注意测站坐标、定向坐标检查，同时定向完成以后，还要以第三已知坐标点进行检核，确保测站无误，才能为数据采集的精确性提供保障。
4.3 地物地貌数据点的采集 为了工程规划设计所用的地形图，多为大比例尺地形图，其地物点、地貌点的采集要得当，往往一个地物（如高压线塔、地下堡垒、甚至坟地等）的遗漏，或描述不当，都会影响整个工程的设计方案。另外，地貌点的采集疏密要恰当。对数字化成图后，能够恰当反映出真实地貌形态。
4.4 数字成图 除了用恰当得地物地貌符号表示工程的现场情况外，还要将工程场地周围相关的地物地貌与场地区域的关系准确描绘出来。特别注意以下几点：①在特殊地貌时等高线的情况，如陡坎、土堆、深坑、山谷等，既能将地貌的起伏形态真实反映出来，又不能跑线变形。②地貌的特征点，属性都要准确绘制出来，如楼房的形状、名称、层数、材料等均要表达出来。③地形图文字注记也很重要，要求使用宋体字体，不论地物、地貌何种形状、走向，注记文字都要朝向正北，同时河流、道路注记文字可以随线状弯曲走向排列[4]。
4.5 对地物中心点的采集 对与一些特殊地物如电线杆、旗杆、路灯、不依比例门墩等，这些地物中心点位置无法直接采集，对于采集多点画出地物形状再确定中心，虽然可以能够准确地绘出地物，但外业多余点采集和内业辅助图的绘制浪费不必要的劳动和时间，特别是很多此类地物时，更能感觉费力费时。遇到这种情况时，可以采用偏心采集，也就是将棱镜立到地物的边缘处，要求全站仪与圆柱体中心的连线，跟置镜点与圆柱体中心的连线需要基本垂直相交。对置镜点进行测量后，水平转动望远镜，使望远镜十字丝中心对准圆柱体的中心位置，基于新的转动角度，全站仪可以采集出地物中心的坐标，完成对地物中心点的采集，同时内业绘图时使用点号定位，既可以快速绘出地物，又可以保证此类地物无遗漏。
5 结语
全站仪测绘农田地形图虽然不及遥感航飞测摄快捷，不及RTK测量轻便，也没有测距仪器等工具操作简单经济实惠，但兼顾人力、物力、经济等因素综合评估，全站仪测量有诸多优势，不仅能够解决传统方法测量土地时难以解决的问题，而且将常规测量的繁琐抽象数据化解为直观易懂图形，且此种土地测量方法的操作简便，方便实施，数据的精确性高，便于土地规划和实况更新。立足长远规划发展，全站仪测量农用规划地形图能为实现农业现代化提供有效保障。
参考文献
[1] 李刚.工程测量[M].北京：化学工业出版社，2011：51，169-171.
[2] 邹永廉.土木工程测量[M].北京：高等教育出版社，2013：148-149.
[3] 李德仁.智慧地球时代测绘地理信息的新使命[J].地理信息世界，2013，20（2）：3-7.
[4] 唐桂彬，周波.大比例数字测图内业绘图技巧及质量控制[J].信息科技，2011（5）：212-215.