淺析高標準農田土地平整計算方法適用性

蕭燕子，許 昌

（黃河勘測規劃設計研究院有限公司，河南 鄭州 450003）

1 引言

近幾年，國家為了保障糧食安全，全面實施藏糧于地、藏糧于技戰略，加快推進高標準農田建設，提高糧食綜合生產能力。在高標準農田建設中，土地平整是重要一環，是進行農業機械化生產和農田水利、道路等基本建設的實施基礎。因地制宜地進行土地平整，通過坡改梯、土壤改良、歸并田塊等措施能夠增加耕地面積，提高土壤質量，防止水土流失，提高灌溉效率、合理灌排、節約用水，有利于耕作、提高農作物產量及防止水土流失等。

土地平整的計算方法主要有方格網法、橫斷面法、DEM數據法等，雖計算方法多，但各種方法適用于不同的情形，不同的特定情況，也受到一定的外界條件的限制。不同的計算方法造成土方量相差較大，對工程投資影響也較大，且工作量也相差很多，所以選擇一個適合的，能夠準確、快速的計算土地平整的方法，對高標準農田項目的規劃、實施有著重大的意義。文章結合蘆溪2020 年高標準農田項目，針對常用的土地平整計算方法的適用性進行分析。

2 計算方法原理

2.1 方格網法

方格網法把要平整的土地分成若干方格，測出各方格點的高程，計算出它們的平均高程，根據平均高程和設計坡度，求出填挖邊界和各方格點的填挖數，最后計算挖填土方量。

2.2 橫斷面法

斷面法是在地形圖上或碎部測量的平面圖上，按一定的間距將場地劃分為若干個相互平行的橫截面，量出各橫斷面之間的距離，按照設計高程與地面線所組成的斷面圖，計算每條斷面線所圍成的面積，再由兩端橫斷面的平均面積乘以兩端橫斷面之間的距離求出土方量。

2.3 DEM數據法

三角網法即DEM 法。不規則三角網（TIN）是數字高程模型（DEM）表現形式之一，該法利用實測地形碎部點、特征點進行三角構網，對計算區域按三棱柱法計算土方。主要原理是通過連接現狀地形圖的原始高程點組成三角網，通過計算三角形各頂點的高程與設計高程的差值的加權平均值，然后乘以三角形的面積，其結果為此三角形內的土方填挖量。

3 計算方法對比分析

3.1 研究區域概況

蘆溪縣2020年度統籌整合資金推進高標準農田建設項目建設規模1 206.67 hm2，項目區位于蘆溪縣境內，項目涉及蘆溪縣下轄的蘆溪鎮、上埠鎮、宣風鎮、南坑鎮、新泉鄉、源南鄉6個鄉鎮，33 個行政村。為了研究不同坡度區間土地平整計算方法的適用性，選擇蘆溪鎮葛溪村作為研究區域，此區域面積為76.80 hm2，基本上涵蓋了不同地面坡度。

3.2 基礎數據情況

研究區域采用1∶1 000 數字化地形地貌現狀測量圖，2000國家大地坐標系，高程采用1985國家高程基準，等高距為1 m。

3.3 坡度等級劃分

依據《高標準農田建設通則》規定，適合高標準農田土地平整的坡度控制在5°以內，為了合理的研究土地平整計算方法的適用性，將研究區土地坡度劃分為4個等級（見表1所示）：極緩坡（≤0.5°）、微緩坡（0.6°～1°）、緩坡（1.1°～2°）、中緩坡（2.1°～5°）。

對于極緩坡、微緩坡的區域進行田面土地平整；緩坡的區域沿著等高線進行格田合并，相鄰田塊之間的高差一般控制在0.30～0.50 m；根據以往建成的高標準農田項目經驗，中緩坡以上坡度區域因坡度陡，土地平整工程量大，此區域進行土地平整已然不滿足經濟性、水保等要求。

3.4 計算分析

極緩坡研究的區域面積為1.46 hm2，最大高程161.75 m，最小高程161 m，高差0.75 m，南低北高，區域長約160 m，寬約148 m，坡度約0.27°；微緩坡研究的區域面積為1.42 hm2，最大高程147.09 m，最小高程145.68 m，高差1.41 m，南低北高，區域長約140 m，寬約103 m，坡度約0.51°；緩坡研究的區域面積為0.96 hm2，最大高程155.38 m，最小高程151.78 m，高差3.60 m，南低北高，區域長約181 m，寬約56 m，坡度約1.14°。

依次采用方格網法、橫斷面法、DEM數據法等方法計算土地平整工程量，參照工程量選取的是工程竣工決算的工程量，經過計算分析成果見表1。與參照工程量偏差計算成果見表2。與參照工程量偏差率計算采用公式（1），計算結果見表2及圖1～圖3。

圖1 極緩坡區挖/填工程量偏差率對比圖

圖2 微緩坡區挖/填工程量偏差率對比圖

圖3 緩坡區挖/填工程量偏差率對比圖

表2 不同計算方法成果偏差分析表

相對偏差率公式：

其中，V 是各種計算方法所計算得到的土方量，V參是參照工程量。

3.5 結果分析

經過對上述計算方法結果分析，發現以下特點：

①從工程量偏差及工程量偏差率分析（見表2及圖1～圖3）可看出，若土地平整計算方法相同的情況下，網格精度決定了計算準確性，網格劃分越小，計算準確性越高，特別對于斷面法影響尤其明顯。②對于極緩坡區，各類計算方法偏差率基本控制在3%以內，偏差率較小，計算方法基本都適用，DEM數據法更接近參照工程量。③對于微緩坡區，橫斷面法和DEM 數據法挖（填）偏差率分別為2.42%（2.35%）、1.68%（1.64%），偏差率小，計算準確性較高；方格網法挖（填）偏差率則達到了4.85%（4.72%），其受方格邊長取值及地形復雜度的影響造成計算結果誤差較大。④對于緩坡區，橫斷面法和方格網法挖（填）偏差率分別為10.24%（8.91%）、13.21%（11.98%），兩種方法對于緩坡區適應性較差，橫斷面法造成誤差較大主要原因在于受斷面之間間距及地形復雜度影響，方格網法造成誤差較大主要原因在于受方格邊長取值及地形復雜度影響；DEM 數據法挖（填）偏差率為2.38%（1.40%），其計算準確性較高，適應性較強。⑤對于不同坡度等級，DEM 數據法挖（填）偏差率平均值為1.63%（1.40%），偏差率穩定且小，計算結果與參照工程量相比基本吻合，計算準確性較高，適應性強。

4 結語

土地平整在高標準農田建設工程投資占比較高，不同的計算方法適應性不同，造成土方量相差較大，對工程投資影響也較大，且工作量也相差很多，所以選擇一個適合的，能夠準確、快速的計算土地平整的方法具有重要的現實意義。文章以蘆溪縣2020年度統籌整合資金推進高標準農田建設項目為研究對象，經過計算分析，得出以下結論：

①網格精度對不同計算方法影響較大，精度與計算準確性成正相關。②對于極緩坡區，方格網法、橫斷面法、DEM 數據法基本都適用。③對于微緩坡區，橫斷面法、DEM數據法計算準確性較高，適應性較強。④對于緩坡區，DEM數據法適應性較強；由于方格網法、橫斷面法計算原理決定了計算準確性，此區域不建議采用這兩種方法。⑤對于不同區域，DEM 數據法計算結果最接近參照工程量值，其是根據高程數據文件建立三角網，使結果更接近實際地形，計算更為準確，若計算條件允許，DEM數據法是首選計算方法。