石天琪 吳玉德

摘要 采用不同型號的測畝儀，在陰天、雨天以及晴天等天氣狀況下，對地形不同、面積不同、形狀不同的不同區(qū)域進行多次測量，利用比測法將測畝儀測得的面積數(shù)據(jù)與更高精度儀器測量的數(shù)據(jù)進行比較，研究測畝儀在農(nóng)田面積測定中的精度。通過分析，總結(jié)出測畝儀在農(nóng)田面積測定中的誤差規(guī)律，為生產(chǎn)實踐提供參考，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理精準化。

關(guān)鍵詞 測畝儀；面積；誤差；精度

中圖分類號 S126 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）31-11189-02

Research on Mu Meter Precision in the Determination of Farmland Area

SHI Tianqi， WU Yude*

（Department of Horticulture and Landscape， Agricultural College of Yanbian University， Yanji， Jilin 133000）

Abstract Adopting different Mu meters， in cloudy， rainy and sunny weather conditions， regions with different terrain， area and shapes were measured. Using comparative measurement method， measured data obtained by mu instrument were compared with the measured data of higher precision instrument， the precision in the determination of mu meter in farmland area was studied. Through research， the error laws of mu meter in farmland area determination were summerized， which will provide reference for production practice and realize precision agriculture management.

Key words Mu meter； Area； Error； Precision

測畝儀又名土地面積測量儀、手持式測畝儀等，集成了高精度的GPS定位系統(tǒng)、精確的面積測算方法和智能化掌上電腦系統(tǒng)，能實現(xiàn)不規(guī)則面積實時測試、動態(tài)圖形顯示和數(shù)據(jù)智能化處理和儲存^[1]，適用于農(nóng)田、綠地、森林、水域、山坡等面積測量。測畝儀在農(nóng)業(yè)資源調(diào)查和監(jiān)測、林地勘驗、造林驗收、病蟲害評價及林業(yè)案件技術(shù)鑒定等方面都得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的羅盤儀測定面積相比，采用測畝儀測量面積省時、省工、省費用。利用測畝儀進行農(nóng)田面積的量測，成為近年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中農(nóng)田面積測量的重要手段之一和發(fā)展趨勢。但是由于一般的測畝儀單點定位的標稱精度為7～15 m^[2]，此精度并不能滿足實際測量要求，用其進行農(nóng)田面積測量時必然會產(chǎn)生一定的面積誤差，因而，只有對其誤差進行研究并糾正，才能使其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到真正的應(yīng)用。

分析現(xiàn)有的測畝儀對農(nóng)田面積測量方面的研究表明，其研究成果較難或不能直接應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。利用差分技術(shù)或秩虧自由網(wǎng)平差^[3]等方法進行面積誤差糾正，雖然精度較

高，但需要較為復(fù)雜的技術(shù)支撐，要求較高，在很多地方都難以實現(xiàn)，后者需要進行皮尺的輔助測量，且需要進行復(fù)雜的內(nèi)業(yè)計算，這些方法的可操作性都比較差；其他的一些研究則未能對誤差規(guī)律進行全面、系統(tǒng)的研究。為此，筆者對測畝儀在農(nóng)田面積測定中的誤差規(guī)律性進行初步研究，旨在為今后的生產(chǎn)實踐提供參考。

1 研究方法

1.1 實地光電導(dǎo)線測量

選擇不同面積、不同地形的A、B、C 3塊土地作為面積測量對象，用全站儀（徠卡TS02）和RTK（南方S86）分別對A、B、C 3個地塊進行多次測量，對多次測量結(jié)果取平均值作為3個地塊的面積真值。測得A區(qū)面積為1 188.09 m2，B區(qū)面積為6 673.12 m2，C區(qū)面積為17 540.52 m2。

為了進一步研究測畝儀在農(nóng)田面積測定中的誤差分布規(guī)律，另外再選擇20個面積不同、形狀不同的地塊，用相同的方法分別測量計算出面積真值。

1.2 測畝儀測量

用不同型號的測畝儀（南方S760，集思寶350，Garmin eTrex Venture 奇遇）在不同時間、不同天氣的條件下分別對A、B、C 3個地塊的面積進行測量（表1）。用測畝儀分別對20個地塊的面積進行多次測量，所得數(shù)據(jù)與已知面積進行對比，結(jié)果見表2。

2 數(shù)據(jù)處理與誤差分析

2.1 誤差計算

將用測畝儀測定的A、B、C的面積與已知的面積對照，計算出相對誤差，相對誤差=（測畝儀測量值-面積真值）/面積真值（表3、4、5）。

2.2 誤差分析

2.2.1 數(shù)據(jù)分析。

為了更加直觀地表現(xiàn)測畝儀測量面積的相對誤差（%）與測量區(qū)域面積（m2）大小之間的規(guī)律性，將選取的20個地塊真實面積與測畝儀的相對誤差繪成折線圖（圖1）。

的變化和平均值，天氣的不同對測量結(jié)果影響均為隨機影響。從表3～5可以看出，利用測畝儀測量面積時相對誤差在0.2%～7.5%，基本上在農(nóng)田面積測量誤差允許范圍內(nèi)，將所有觀測的數(shù)據(jù)取平均值后相對誤差較穩(wěn)定，基本滿足實際生產(chǎn)中相對誤差5%的要求，說明測畝儀測量面積時，需要多次重復(fù)測量，才能消除或者降低誤差，提高觀測的精度，保證面積數(shù)據(jù)的準確性。從圖1可以看出，實際面積與用測畝儀測量的面積的相對誤差隨著實際測量區(qū)域面積的增大而減小，在實測面積小于0.27 hm2時，相對誤差較大，多數(shù)都在15%以上，當?shù)貕K面積在0.27～1.00 hm2時誤差開始下降，當面積大于1.00 hm2時，誤差基本穩(wěn)定在5%左右，表明在此范圍內(nèi)測畝儀的單次測量結(jié)果與實際面積非常接近，基本滿足在實際生產(chǎn)中的測量面積的精度要求。

2.2.2 理論分析。

2.2.2.1

來自衛(wèi)星的誤差。

（1）衛(wèi)星鐘差。在衛(wèi)星測定與發(fā)射定位信息的時候，均要求其時鐘與地面時鐘同步，它們與理想的GPS時之間存在著難以避免的偏差，約1 ns以內(nèi)（1 ns=10^-6s）。在相對定位中，可以通過觀測量差的方法消除[ 4]。

線相位中心誤差和載波相位^[5]觀測的整周不定性影響等。

2.2.2.3

人為因素造成的誤差。主要有觀測誤差、選取路線不恰當造成的誤差和測畝儀放置的位置方向不到位等，一系列無規(guī)律可尋的隨機誤差。人為誤差可以通過試驗前充分的準備和試驗中的謹慎操作盡量避免。

3 結(jié)論

測畝儀所測得數(shù)據(jù)相對誤差可達到5%，滿足農(nóng)田面積測量的精度要求。建議當測量面積小于0.27 hm2時應(yīng)進行多次測量，提高數(shù)據(jù)的準確性；面積接近以及大于0.27 hm2時測量誤差較為穩(wěn)定，可以進行幾次或一次測量即可。測畝儀在雨、陰、晴等氣候條件下，測量數(shù)據(jù)受天氣的無規(guī)律影響，還與地形和設(shè)備本身的配置有關(guān)。在使用測畝儀測量農(nóng)田面積的時候，要考慮農(nóng)田面積的大小和對數(shù)據(jù)準確度的要求是否適合測畝儀的測量，且考慮到來自衛(wèi)星的誤差，建議選擇場地較為開闊天氣狀況較好的情況下使用。

參考文獻

[1] 吳明亮.使用導(dǎo)航定位手持機勘測山林過火面積[J].刑事技術(shù)，2005（2）：53.

[2] 周科亮，馮仲科，張學(xué)培，等.林地面積的手持GPS量測[J].測繪科學(xué)，2003（2）：48-49，62-71.

[3] 羅六偉，康敬國，杜利勤，等.GPS接收機在退耕還林工程實施中的應(yīng)用[J].河南林業(yè)科技，2005（2）：46-54.

[4] 鄭成才，黃亮，吳建林，等.GPS在森林調(diào)查及面積勘測上的應(yīng)用[J].武夷科學(xué)，2010（00）：69-75.

[5] 張麗娜，楊志強，歐龍，等.手持式GPS定位誤差的研究[J].工程地球物理學(xué)報，2006（6）：478-483.