GPS在農(nóng)田土地平整地形測量中應(yīng)用的初步研究

廣西柳州市三江侗族自治縣國土資源管理局

摘要：近年來，隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)步伐的逐漸加快，土地平整作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的一項(xiàng)作業(yè)，不僅可以保證灌溉水的有效利用，還能幫助農(nóng)田實(shí)現(xiàn)“節(jié)水增產(chǎn)”的目的。而地形測量是土地平整前后重要的作業(yè)環(huán)節(jié)之一，根據(jù)測量所得到的數(shù)據(jù)有助于制定切實(shí)可行平地方案，從而完善平地作業(yè)，提高土地的利用率。當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的人工測量技術(shù)已被GPS技術(shù)逐漸代替，該項(xiàng)技術(shù)主要具有精確度更高、可行性更強(qiáng)的特點(diǎn)。本文就GPS在農(nóng)田土地平整地形測量中的應(yīng)用進(jìn)行探究和分析，并作出相關(guān)總結(jié)，以供參考。

關(guān)鍵詞：GPS；農(nóng)田土地平整；地形測量；應(yīng)用研究

GPS是全球地位系統(tǒng)的一個(gè)簡稱，以目前來說GPS技術(shù)在人們生活當(dāng)中并不陌生，同時(shí)由于其具有保密性強(qiáng)以及連續(xù)性等特點(diǎn)，逐漸受到眾多科技工作者的關(guān)注?，F(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，GPS已延伸至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，其中GPS平地技術(shù)的應(yīng)用最為廣泛，除了可以提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度以外，還能降低因天氣等因素造成的影響，從而保障土地資源的使用率。

1.探討傳統(tǒng)人工測量方式的問題

⑴工作量大。隨著工程用地面積逐年擴(kuò)大，為人工測量的工作帶來了較大的難度，而地形測量大多是在施工現(xiàn)場執(zhí)行，再加上人工測量所完成的面積有一定的限制，因而較大地增加了測量工作量。在這樣的工作環(huán)境下，不僅會(huì)使得測量人員失去耐心，還會(huì)降低測量的準(zhǔn)確性。

⑵缺乏正確地測量工作意識(shí)。據(jù)目前而言，大多數(shù)地形測量人員的測量意識(shí)整體不高，甚至在實(shí)際測量當(dāng)中出現(xiàn)“走形式，走程序”等不良現(xiàn)象。同時(shí)，因?yàn)槭┕みM(jìn)度的約束，不合理設(shè)計(jì)測量工作方案，促使地形測量工作無秩序以及混亂等情況，繼而阻礙實(shí)地勘測工作的順利實(shí)施。

⑶測量精確度不高。原因包括以下兩點(diǎn)：第一，測量人員缺乏專業(yè)的測量知識(shí)，以及不重視測量相關(guān)要求，繼而影響測量水平。另外，在記錄測量數(shù)據(jù)時(shí)沒有全面考慮測量精度，加上工作責(zé)任意識(shí)不高等因素，導(dǎo)致測量精度得不到良好的保障。第二，在地形測量中，可使用的測量設(shè)備較少，且量具粗放，使得測量數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的誤差。同時(shí)，由于沒有制定統(tǒng)一規(guī)范的測量標(biāo)準(zhǔn)，從而嚴(yán)重影響了測量精度。

⑷測量難度偏大。對于一些地形復(fù)雜、地質(zhì)環(huán)境特殊的施工現(xiàn)場，很有可能產(chǎn)生影響測量工作順利的不利因素，而這些因素的存在則會(huì)對測量設(shè)備的使用要求逐漸升高。若想繼續(xù)進(jìn)行地形測量，則需要結(jié)合其他設(shè)備才能進(jìn)行作業(yè)，從而不斷增加測量的難度。

鑒于以上問題，推進(jìn)以GPS技術(shù)為主進(jìn)行農(nóng)田土地平整地形測量具有十分重要的意義。

2.探究GPS平地系統(tǒng)在農(nóng)田土地平整地形測量中應(yīng)用的意義

據(jù)了解，美國是最早將GPS技術(shù)應(yīng)用在在農(nóng)田平地測量當(dāng)中。但由于定點(diǎn)GPS測量和車載移動(dòng)GPS測量成本較高，因而在我國農(nóng)田平整土地中并沒有得到普及，從而直接影響了我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)與發(fā)展[1]。而隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展，GPS控制平地系統(tǒng)得到不斷改進(jìn)，一定程度下彌補(bǔ)了傳統(tǒng)人工測量儀的不足。一方面，利用自身操作簡單、快捷等優(yōu)勢，有效節(jié)約了人力和物力；另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，提高了土地的利用率，促進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)得到良好發(fā)展，從而使得農(nóng)業(yè)發(fā)展的改革具有巨大的意義。

3.淺析GPS平地系統(tǒng)的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

3.1工作原理

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，隨著GPS平地系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，使得農(nóng)田土地平整地形測量收獲了較大的成功。GPS平地系統(tǒng)包含包含多個(gè)組成部分，其中三維地形測量系統(tǒng)、控制作業(yè)系統(tǒng)等占據(jù)著重要的位置。三維地形測量系統(tǒng)指的是在接收GPS觀測點(diǎn)上的坐標(biāo)信息后，進(jìn)行坐標(biāo)變換、錯(cuò)誤處理、數(shù)據(jù)校正等相關(guān)操作，從而形成簡單易懂的農(nóng)田三維地形圖?？刂谱鳂I(yè)主要通過計(jì)算農(nóng)田實(shí)際地表面積等信息來獲得平地基準(zhǔn)高程，然后利用液壓控制實(shí)現(xiàn)平地作業(yè)。在控制平地系統(tǒng)中，GPS技術(shù)的應(yīng)用可以概括為兩個(gè)方面，即定點(diǎn)測量和車載移動(dòng)測量，后者主要是在現(xiàn)代汽車定位系統(tǒng)基礎(chǔ)下實(shí)施。據(jù)了解，這兩種應(yīng)用都具有一定的局限性，只有在其他設(shè)施的配合下才能發(fā)揮其最大的作用?？偟膩碚f，以GPS系統(tǒng)代替人工測量技術(shù)，不僅可以節(jié)約測量時(shí)間、減少不必要的財(cái)力和人力，還能有效解決大規(guī)模農(nóng)田實(shí)地測量的難題，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)更好的發(fā)展和進(jìn)步。

3.2測量技術(shù)特點(diǎn)

⑴縱觀當(dāng)前，GPS測量系統(tǒng)在定位領(lǐng)域中是應(yīng)用最多且最常見的系統(tǒng)，并且存在高效率、精度高等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因而具有較大的發(fā)展?jié)撃堋Ｍ瑫r(shí)，GPS測量系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)化測量，也就是說測量人員只需要進(jìn)行幾項(xiàng)簡單的操作便可，如監(jiān)視儀器工作狀態(tài)、量取天線高度等內(nèi)容，像衛(wèi)星記錄、觀察等內(nèi)容則均由儀器完成[2]。

⑵GPS衛(wèi)星在全球范圍內(nèi)有較高的覆蓋率，且不受任何時(shí)間、地點(diǎn)的限制，進(jìn)而有效完成觀測工作。通常來說，只有較為嚴(yán)重的雷雨天氣才會(huì)影響觀測工作。具體而言，GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展，對傳統(tǒng)測量技術(shù)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的沖擊，同時(shí)還加強(qiáng)了測量學(xué)理論學(xué)科的交流和發(fā)展，進(jìn)而推動(dòng)了相關(guān)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展步伐。

⑶GPS接收機(jī)的標(biāo)稱分辨率極為之高，甚至與紅外儀器相提并論，很大一方面促使GPS測量技術(shù)具有更高的可行性和優(yōu)越性。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的改革，GPS技術(shù)推出全球性質(zhì)的三維地心坐標(biāo)，其在實(shí)際測量過程中，不僅對觀測站的大地高程進(jìn)行精確測量，還能對觀測站的平面位置進(jìn)行有效測量。因此，在這樣的特點(diǎn)下，可為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展提供更有力地發(fā)展條件。

4.GPS控制平地系統(tǒng)中三維地形測量系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)

三維地形測量系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)處理終端、GPS接收系統(tǒng)以及姿態(tài)方位校正系統(tǒng)等3個(gè)部分組成，其中數(shù)據(jù)處理終端由全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)提取和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊、三維地形圖的顯示模塊及姿態(tài)方位校正模塊等功能模塊組成。數(shù)據(jù)處理終端是三維地形測量的重要組成部分，具有采集數(shù)據(jù)、保存數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)顯示三維地圖等相關(guān)作用。GPS接收系統(tǒng)由電臺(tái)、天線桿、移動(dòng)站、基準(zhǔn)等多個(gè)設(shè)備組成，其主要利用移動(dòng)站來接收GPS定位信息，并且在詳細(xì)分析定位數(shù)據(jù)之后，還能建立三維坐標(biāo)（X、Y、Z）[3]。姿態(tài)方位校正系統(tǒng)具有更加明顯的作用，如：第一，在確定GPS天線定位環(huán)節(jié)中，能夠降低農(nóng)田復(fù)雜的地形環(huán)境對其的影響，并且還能及時(shí)補(bǔ)充GPS天線航向角、俯仰角的相關(guān)信息。第二，具有較高的精準(zhǔn)度，從而與GPS定位實(shí)現(xiàn)良好的補(bǔ)充，有效提高定位的準(zhǔn)確性。

5.計(jì)算平地土方量與GPS測量分析

在平地土方量計(jì)算過程中，一般都會(huì)使用專業(yè)的地形處理軟件，如SURFER。由于車載移動(dòng)GPS的測量變動(dòng)性與隨機(jī)性都比較大，無論是進(jìn)行水準(zhǔn)儀下的高程測點(diǎn)，還是定點(diǎn)GPS下的高程測點(diǎn)，都不能得到良好的效果，進(jìn)而在計(jì)算統(tǒng)一平地土方量中存在較高的難度。因此，在這樣的情況下，利用專業(yè)的地形處理軟件可以高效處理不同測量方法的高程數(shù)據(jù)，以及實(shí)施Kriging差值處理。另外，為了保證測量數(shù)據(jù)的精確性，在結(jié)合以上兩種測量方式進(jìn)行高程數(shù)據(jù)平地工程的過程中，應(yīng)將田面的坡度值設(shè)置為零[4]?？偠灾?，在GPS平地系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)總結(jié)以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以及利用當(dāng)前的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來加強(qiáng)各種方式的配合，從而不斷完善測量數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮其積極作用，有效保證平地作業(yè)的順利開展。

結(jié)語

綜上所述，在農(nóng)田土地平整地形測量中，應(yīng)當(dāng)積極應(yīng)用GPS技術(shù)，從而提高地形測量相關(guān)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提升土地的利用率，以及確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的有序性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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