前言

高标准农田建设工程涵盖土地平整、灌溉排水、田间道路、农田防护等多个环节，是实现农业生产条件现代化的核心抓手。其中，土地平整工程量的科学计算是整个项目预算、设计与施工控制的关键环节。传统的地形测绘与土方量计算方式多依赖全站仪、水准仪及人工测点，其数据密度低、现场工作量大、计算周期长，难以满足当前农田工程对高精度、高效率测绘的需求^[1]。

轻型无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）凭借成本低、操作灵活、分辨率高的优势，在工程测绘领域得到了广泛应用。通过搭载高分辨率相机、RTK/PPK定位系统及倾斜摄影设备，无人机能够快速获取大范围农田地形影像数据，并通过数字摄影测量与三维重建技术生成高精度DEM/DSM模型，实现对地形起伏与土方变化的直观分析。在高标准农田建设中，无人机测绘技术可贯穿于前期勘测、设计优化、施工监理、竣工验收全周期，为土方计算、设计调整与决算提供可靠数据支撑，具有显著的技术与经济优势。

一、轻型无人机测绘技术概述

（一）系统组成与工作原理

轻型无人机测绘系统主要由无人机平台、遥感相机、定位导航系统（GNSS/IMU）、地面控制点（GCP）及后处理软件组成。其基本工作流程包括：

航线规划与数据采集：根据农田范围、地形起伏及分辨率要求规划航线，通过垂直起降或固定翼无人机进行低空影像采集。

像控点布设与坐标测定：在作业区布设控制点与检校点，通过RTK或CORS系统获取精确坐标，为模型定向与精度校正提供基准。

影像处理与三维建模：利用Pix4D、ContextCapture、Metashape等软件进行空三加密、匹配、稠密点云生成，输出正射影像（DOM）、数字高程模型（DEM）及数字表面模型（DSM）。

土方量与地形分析：通过三维模型对比不同施工阶段的高程数据，实现精确的土方差异计算与平衡分析。

（二）技术特点与优势

与传统测量方式相比，轻型无人机测绘具有以下突出优势：

①数据获取速度快：平均每天可完成数百公顷地形数据采集，效率是传统测绘的10倍以上；

②数据精度高：结合RTK/PPK定位与地面控制点，可实现水平精度优于±5cm，高程精度优于±8cm；

③建模直观：生成的三维模型可直观反映地形变化，为规划、设计与监理提供可视化依据；

④自动化计算：可通过软件快速进行土方量分析、剖面提取、坡度统计等操作，显著减少人工误差^[2]。

二、无人机测绘在高标准农田建设中的应用

（一）前期地形测绘与规划设计

在高标准农田建设前期，无人机测绘可快速获取区域地形、地貌、沟渠、道路及水系分布信息，为规划设计提供精准基础数据。利用无人机生成的高精度DEM，可准确计算地形起伏、坡度分布及排水方向，辅助确定分区布置、灌溉渠系走向与田块分级方案。通过数字化地形分析，可建立多种设计模型（如最小土方平衡模型、排水最优模型等），减少设计阶段的主观性，提高方案的科学性。

（二）土地平整与土方计算应用

土地平整工程是高标准农田建设的重点与难点。土方量的准确计算直接影响工程预算与施工组织。无人机测绘通过对比施工前后的DEM数据，可快速、精准地计算填挖方体积。其计算过程主要包括：

DEM叠加差分法：

通过将施工前后的数字高程模型叠加，对同一坐标点的高程差进行体积积分计算：

为网格面积。该方法计算速度快、精度高。

TIN（三角网）体积法：

通过生成地形三角网（TIN）模型，对填挖区域进行分层积分，适用于地形起伏大、地块不规则的农田。

模型化快速计算：

基于无人机高程数据，可利用ArcGIS、Civil 3D或CloudCompare软件建立自动化计算模型，实现土方量实时更新与预算联动。设计阶段即可模拟不同平整方案的土方平衡，筛选出“最经济模型”，有效降低后期变更成本。

在实际工程中，无人机土方计算结果与传统全站仪对比误差通常控制在±3%，完全满足施工设计与决算精度要求，可直接作为施工结算与财政审计的依据。

（三）施工过程监测与进度评估

在施工阶段，无人机可定期飞行采集数据，生成时序DSM模型，实时掌握各区域施工进度与平整效果。通过与设计模型比对，可识别未达标区域、超挖或欠填部位，为施工调整提供依据。此举大大提高了项目管理的可视化与透明度，避免了因人工记录不及时导致的工程量偏差^[3]。

三、经济效益与管理价值分析

（一）节约成本与时间

无人机测绘显著缩短了测量周期，一般500公顷范围的测绘任务可在2天内完成，成本仅为传统人工测量的1/4。土方计算的自动化处理减少了重复勘测和预算调整时间，提升项目资金使用效率。

（二）提高设计精度与预算准确性

利用无人机建立的三维地形模型，可在设计阶段直接进行多方案模拟与土方平衡分析，使预算与施工方案更为匹配。模型数据的高精度也为财政预算审查与工程招投标提供了可量化的依据。

（三）支撑数字化工程管理

无人机测绘成果可直接嵌入BIM+GIS平台，实现项目的全过程数字化管理。通过模型叠加、动态更新与可视化分析，实现设计、施工、监理、验收的一体化管理，提升项目监管与审计水平。

四、结论

轻型无人机测绘以其高精度、高效率、低成本的技术优势，正在成为高标准农田建设中不可或缺的重要工具。通过生成高精度DEM/DSM模型，可快速实现土方量精确计算，既满足预算与设计要求，又可作为施工决算的科学依据。无人机测绘技术的广泛应用，不仅优化了农田平整与工程管理流程，也为农业基础设施数字化、信息化和智能化发展奠定了坚实基础。未来，随着算法优化与设备升级，无人机测绘将在高标准农田建设乃至农业全领域发挥更大价值，为推进农业现代化建设提供强有力的技术支撑。

参考文献

[1]房龙,刘美艳,郑建伟.测绘技术在高标准基本农田建设中的应用[J].农机市场,2025,(06):106-108.

[2]廖昱颖.乐山加快推进高标准农田建设对策研究[J].广东蚕业,2025,59(01):81-83.

[3]韩佳.多传感器无人机遥测技术应用研究——以高标准农田建设为例[J].华北自然资源,2024,(06):82-84+90.