（广东经纬工程咨询设计有限公司，广东广州市，510030） 李永洁
粮食问题关乎国计民生，我国是人口大国同时也是粮食消耗大国，对于粮食生产十分重视。2017年国务院印发了《关于建立粮食生产功能区和重要农产品生产保护区的指导意见》，对未来一段时期我国粮食生产工作做出了重要指示和战略部署，并进一步强调了关于“藏粮于地，藏粮于技”的相关战略理念，《意见》内容与《国家农业综合开发高标准农田建设规划》等相关文件内容具有高度契合性，由此高标准农田建设与国家长期粮食生产建设融为一体。而高标准农田建设的质量，决定于农田的精度和现代化水平，现代测量技术的应用，可以解决农田建设项目规划设计、施工放样、竣工验收等阶段的问题，提高项目建设质量。
高标准农田建设是通过对土地进行整治和规划再建，形成产量稳定且可观的农田，农田具备生产便利、设施齐备、成片集中、抗灾性强等特点。高标准农田建设项目中包含了农田规划与调整、田间道路建设、农田水利设施建设、绿化项目建设等工作，在建设前需要对目标区域进行调研分析，地理条件和建设需要进行区域划分、定点、空间布局规划等，在建设施工时需要根据设计要求，对所建设的项目进行测量放样，竣工后需要再次定位、测量判断建设效果，并且相关数据应进行搜集和建档便于后期管理，在项目投产过程中，需要不定期使用测量技术对农田或相关工程项目的规格参数进行考察，判断是否存在变形、损坏等问题或者风险，并提供处理或优化依据。
目前测量技术的类型较多，有部分传统测量技术仍在使用，也有基于传统测量技术下的改良型技术产生，还有新兴测量技术的出现，但整体上呈现数字化、自动化、智能化和综合性的发展趋势。目前主流的测量技术多以遥感(RS)、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）、无人机（UAV）为基础，通过多样化的技术和设备搭配提升测量效率和效果。
2.1 GPS测量技术
GPS（全球定位系统）在现代测量中的具有重要价值，以GPS为基础有较多的测量应用类型。一般情况下，该技术以信号接收器为基点，通过连接多颗卫星，接收来自不同卫星的载波相位波频，计算所接受波频的位置，并根据相应卫星的位置信息计算出较为准确的地面坐标，再通过不同坐标之间的距离计算便可得出受测目标的相关参数。基本原理如图1所示。
图1 GPS技术基本原理
GPS 测量技术在应用中具有的特点包括：①测量速度快。GPS测量时在接收卫星发出的载波时即同步计算坐标，载波传输的速度与光速相近，且依靠计算功能进行同步对比与计算，不需要中间操作过程，因此整个过程消耗的时间很短。如果地面所设的接收设备足够多，可以对测量标的进行一次性测量。如在RTK技术的支持下，还可以实现对工程项目的动态测量，实时获取工程周期内变化的相关数据，对于工程建设中的技术控制和风险防控具有重要意义。②使用便捷。GPS所需要的设备相对简单，工作人员仅需要设置接收设备并进行调试，确定各项参数的合理性即可开始测量，在完成初步工作之后，只需要开关运行便可完成测量，受天气、时间、现场环境的影响很小，且利用预设程序自动完成测量和计算，从终端输出信息，对人工需求也低，加快了测量速度。③测量结果可靠。以GPS 系统为基础的测量技术，可以实现大范围快速测量，并且多颗卫星同时参与定位测量，实现了测量数据的有效修正，在科学的计算程序保证下，计算的结果也更加有保障。④实用性强。从现有的GPS 测量经验和技术固有属性分析，GPS 测量技术不仅可以用于工程本身的测量，还可以对周边的地质环境、水文情况等进行动态监测评估灾害的危害程度和影响范围。
2.2 无人机航空测量技术
无人机航测技术是基于传统航测技术的一种创新和补充。无人机航测技术是基于“无人机”载体工具的一种测量技术种类，包括摄影测量和遥感测量等，无人机作为测量工具，搭载包括高清摄像机、高光谱遥感装置和相应的辅助装置，地面设置图片和数据信息接收平台以及无人机和测量设备控制端，由无人机进入目标区域，在飞行过程中对区域内的相关信息数据进行采集，通过无线信号传输导入平台识别、记录、分析和处理，通过科学计算获得测量结果。无人机航空测量技术基本原理如图2所示。
图2 无人机航空测量技术基本原理
无人机航测技术在应用中的特点包括：①技术含量高，可操作性强。无人机可以搭载多种测量设备，例如高清摄像头、激光测量仪器、红外测量仪器、紫外测量仪器等，根据不同的测量任务和环境状况合理配置仪器以确保任务完成，在获取初始数据后传输至地面系统，经深度计算和处理之后形成DEM、三维图像模型、可视化数据等，并由终端直接输出为成型文件格式，可应用于高标准农田建设的各个方面。②应用成本低。无人机航测技术中移动和损耗最为频繁的是无人机机体，目前无人机生产和维护技术成熟，多数情况下仅需更换电池或依靠充电即可保证无人机的正常运行，而相应的测量技术如数码影像技术、导航技术、遥感技术等均为成型技术，基本不存在测量结果错误或搭载适用故障的问题，也不需要现场进行布置，减少了人工消耗和设备成本。③精准度高。无人机可以实现自动飞行，也可以通过地面操作飞行，在基础测量技术方面以高性能的测量设备为保障做到了数据信息的采集优化，如有关键测量任务或测量数据异常，可操作无人机至目标点进行精准补测，弥补了测量中参数异常的缺陷。④受环境影响较大。无人机与地面控制平台关联，且受到续航时间的限制，需要在区域内进行测量，且基于无线遥控和数据传输技术的影响，信号在传输过程中可能因为雾、山体、磁场而出现衰减，影响测量效果，此外无人机自身重量和通电等因素下，对于雨雪、高空气湿度、大风等条件也可能出现不同程度的不适应表现。
3.1 应用思路的设定
在高标准农田建设项目中，现代测量技术的应用主要包括：①前期设计规划时目标区域的考察，对目标地区的地形地貌、水文等信息进行搜集，为规划设计提供依据。②建设施工时的核实与监测，通过现代测量技术对设计方案进行放样，并按照既定的范围和方向进行施工作业，也为施工过程提供动态测量，为监理和施工管理提供评价参考，防范一些自然灾害。③竣工时核准实测数据与前期设计数据的差异，判断工程建设的质量。④竣工后运行维护阶段，提供农田项目与周边环境变化依据，判断项目是否存在异变，对农作物生产进行测量，获取作物生长参数以判断作物的健康度。
3.2 应用要点的把握
3.2.1 准备工作
开展测量任务调研，做好人员、技术、设备的准备工作，设计测量工作计划方案，预设无人机航线、测点、比例尺、高度等参数，其中无人机飞行高度的计算公式为：，其中h为无人机飞行高度，f为摄像镜头的焦距，GSD为预设的地面分辨率，m为相机的单像元尺寸。
3.2.2 测量优化
在影像的初步处理中，部分地物在颜色、形状等特征上具有高度相似性，会导致常规分类办法无法有效完成影像分析和处理任务，可采取“最近邻分类法”进行监督分类，采用标准化的差值作为区分不同地物的主要指标，该方法的主要流程见图3所示。
图3 最近邻分类法实施流程
3.2.3 图像分类提取与表达
依据《高标准农田建设标准》（NY/T2148）、《高标准农田建设通则》（GB/T30600-2014）和《土地利用现状分类》（GB/T21010-2017）等，结合高标准农田建设项目的现场情况对图像信息进行分类，构建分类表达图像，分类体系构建如表1所示。
表1 分类体系构建标准
3.3 应用效果的保障
现代测量技术在高标准农田建设中的应用，应当充分考虑技术适用中的各类影响因素，采取合理的综合控制保障措施。一是要以国家相关规范或技术标准为基础，如《中华人民共和国测绘行业标准化指导性技术文件(CH/Z 3003～2010)·低空数字航空摄影测量内业规范》、按《全球定位系统（GPS）测量规范》（GBIT l8314～2009）等相关文件。二是应做好测量的基础性工作，如设备的选型、调试和功能检测，选择载波相位差分技术（RTK）、连续运行参考站系统（CORS）等保证技术水平，同时需要做好实地考察核实工作，降低测量偏差性。三是做好测量管理工作，建立与高标准农田建设项目相匹配的测量管理和责任制度，提高测量流程中工作人员的积极性。
高标准农田建设对于地理条件和农田前期规划要求较高，需要依靠测量技术为相关工作提供支持，以满足高标准农田高精度、高科技含量的要求。结合现代测量技术，是基于科技条件下高标准农田建设的必然选择，在应用过程中除了要重视相关技术控制之外，还需要注意对周边环境的了解，并重视测量工作的细节管理和人员优化，从多个方面保证高标准农田建设效果。
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