浅析高标准农田土地平整计算方法适用性

萧燕子，许 昌

（黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003）

1 引言

近几年，国家为了保障粮食安全，全面实施藏粮于地、藏粮于技战略，加快推进高标准农田建设，提高粮食综合生产能力。在高标准农田建设中，土地平整是重要一环，是进行农业机械化生产和农田水利、道路等基本建设的实施基础。因地制宜地进行土地平整，通过坡改梯、土壤改良、归并田块等措施能够增加耕地面积，提高土壤质量，防止水土流失，提高灌溉效率、合理灌排、节约用水，有利于耕作、提高农作物产量及防止水土流失等。

土地平整的计算方法主要有方格网法、横断面法、DEM数据法等，虽计算方法多，但各种方法适用于不同的情形，不同的特定情况，也受到一定的外界条件的限制。不同的计算方法造成土方量相差较大，对工程投资影响也较大，且工作量也相差很多，所以选择一个适合的，能够准确、快速的计算土地平整的方法，对高标准农田项目的规划、实施有着重大的意义。文章结合芦溪2020 年高标准农田项目，针对常用的土地平整计算方法的适用性进行分析。

2 计算方法原理

2.1 方格网法

方格网法把要平整的土地分成若干方格，测出各方格点的高程，计算出它们的平均高程，根据平均高程和设计坡度，求出填挖边界和各方格点的填挖数，最后计算挖填土方量。

2.2 横断面法

断面法是在地形图上或碎部测量的平面图上，按一定的间距将场地划分为若干个相互平行的横截面，量出各横断面之间的距离，按照设计高程与地面线所组成的断面图，计算每条断面线所围成的面积，再由两端横断面的平均面积乘以两端横断面之间的距离求出土方量。

2.3 DEM数据法

三角网法即DEM 法。不规则三角网（TIN）是数字高程模型（DEM）表现形式之一，该法利用实测地形碎部点、特征点进行三角构网，对计算区域按三棱柱法计算土方。主要原理是通过连接现状地形图的原始高程点组成三角网，通过计算三角形各顶点的高程与设计高程的差值的加权平均值，然后乘以三角形的面积，其结果为此三角形内的土方填挖量。

3 计算方法对比分析

3.1 研究区域概况

芦溪县2020年度统筹整合资金推进高标准农田建设项目建设规模1 206.67 hm2，项目区位于芦溪县境内，项目涉及芦溪县下辖的芦溪镇、上埠镇、宣风镇、南坑镇、新泉乡、源南乡6个乡镇，33 个行政村。为了研究不同坡度区间土地平整计算方法的适用性，选择芦溪镇葛溪村作为研究区域，此区域面积为76.80 hm2，基本上涵盖了不同地面坡度。

3.2 基础数据情况

研究区域采用1∶1 000 数字化地形地貌现状测量图，2000国家大地坐标系，高程采用1985国家高程基准，等高距为1 m。

3.3 坡度等级划分

依据《高标准农田建设通则》规定，适合高标准农田土地平整的坡度控制在5°以内，为了合理的研究土地平整计算方法的适用性，将研究区土地坡度划分为4个等级（见表1所示）：极缓坡（≤0.5°）、微缓坡（0.6°～1°）、缓坡（1.1°～2°）、中缓坡（2.1°～5°）。

对于极缓坡、微缓坡的区域进行田面土地平整；缓坡的区域沿着等高线进行格田合并，相邻田块之间的高差一般控制在0.30～0.50 m；根据以往建成的高标准农田项目经验，中缓坡以上坡度区域因坡度陡，土地平整工程量大，此区域进行土地平整已然不满足经济性、水保等要求。

3.4 计算分析

极缓坡研究的区域面积为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，区域长约160 m，宽约148 m，坡度约0.27°；微缓坡研究的区域面积为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，区域长约140 m，宽约103 m，坡度约0.51°；缓坡研究的区域面积为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，区域长约181 m，宽约56 m，坡度约1.14°。

依次采用方格网法、横断面法、DEM数据法等方法计算土地平整工程量，参照工程量选取的是工程竣工决算的工程量，经过计算分析成果见表1。与参照工程量偏差计算成果见表2。与参照工程量偏差率计算采用公式（1），计算结果见表2及图1～图3。

图1 极缓坡区挖/填工程量偏差率对比图

图2 微缓坡区挖/填工程量偏差率对比图

图3 缓坡区挖/填工程量偏差率对比图

表2 不同计算方法成果偏差分析表

相对偏差率公式：

其中，V 是各种计算方法所计算得到的土方量，V参是参照工程量。

3.5 结果分析

经过对上述计算方法结果分析，发现以下特点：

①从工程量偏差及工程量偏差率分析（见表2及图1～图3）可看出，若土地平整计算方法相同的情况下，网格精度决定了计算准确性，网格划分越小，计算准确性越高，特别对于断面法影响尤其明显。②对于极缓坡区，各类计算方法偏差率基本控制在3%以内，偏差率较小，计算方法基本都适用，DEM数据法更接近参照工程量。③对于微缓坡区，横断面法和DEM 数据法挖（填）偏差率分别为2.42%（2.35%）、1.68%（1.64%），偏差率小，计算准确性较高；方格网法挖（填）偏差率则达到了4.85%（4.72%），其受方格边长取值及地形复杂度的影响造成计算结果误差较大。④对于缓坡区，横断面法和方格网法挖（填）偏差率分别为10.24%（8.91%）、13.21%（11.98%），两种方法对于缓坡区适应性较差，横断面法造成误差较大主要原因在于受断面之间间距及地形复杂度影响，方格网法造成误差较大主要原因在于受方格边长取值及地形复杂度影响；DEM 数据法挖（填）偏差率为2.38%（1.40%），其计算准确性较高，适应性较强。⑤对于不同坡度等级，DEM 数据法挖（填）偏差率平均值为1.63%（1.40%），偏差率稳定且小，计算结果与参照工程量相比基本吻合，计算准确性较高，适应性强。

4 结语

土地平整在高标准农田建设工程投资占比较高，不同的计算方法适应性不同，造成土方量相差较大，对工程投资影响也较大，且工作量也相差很多，所以选择一个适合的，能够准确、快速的计算土地平整的方法具有重要的现实意义。文章以芦溪县2020年度统筹整合资金推进高标准农田建设项目为研究对象，经过计算分析，得出以下结论：

①网格精度对不同计算方法影响较大，精度与计算准确性成正相关。②对于极缓坡区，方格网法、横断面法、DEM 数据法基本都适用。③对于微缓坡区，横断面法、DEM数据法计算准确性较高，适应性较强。④对于缓坡区，DEM数据法适应性较强；由于方格网法、横断面法计算原理决定了计算准确性，此区域不建议采用这两种方法。⑤对于不同区域，DEM 数据法计算结果最接近参照工程量值，其是根据高程数据文件建立三角网，使结果更接近实际地形，计算更为准确，若计算条件允许，DEM数据法是首选计算方法。