摘 要：GPS技術(shù)應(yīng)用到水文水資源的監(jiān)測(cè)中不僅降低了工作人員工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了工作效率，而且應(yīng)用GPS技術(shù)獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高，為相關(guān)部門做出科學(xué)決策提供了重要依據(jù)。文章從水文水資源監(jiān)測(cè)的意義和GPS技術(shù)的原理和優(yōu)點(diǎn)出發(fā)，分析了GPS技術(shù)在水位水資源中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：GPS技術(shù);水文水資源;監(jiān)測(cè);應(yīng)用
1 水文水資源監(jiān)測(cè)的意義
水是人類生存的基礎(chǔ)。加強(qiáng)水資源監(jiān)測(cè)，了解水體、水量、水質(zhì)及其空間變化，具有重要意義。開發(fā)利用水資源，是保護(hù)水資源的基礎(chǔ)。其中，傳統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)工作主要指對(duì)降水量、蒸發(fā)量和地表及地下徑流的監(jiān)測(cè)。而水資源監(jiān)測(cè)的主要工作是對(duì)地下水、地表水及空中水進(jìn)行分析以了解水體、水質(zhì)和空間變化情況。對(duì)這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析可以預(yù)測(cè)未來水資源的變化趨勢(shì)，為合理開發(fā)利用水資源、保護(hù)水資源提供了有利的依據(jù)。
1.1 GPS的定位原理
當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，使用由二進(jìn)制符號(hào)組成的隨機(jī)碼向地面用戶終端發(fā)送導(dǎo)航信息。在收到來自衛(wèi)星的消息后，地面用戶的終端將提取衛(wèi)星的時(shí)間與其位置的時(shí)間進(jìn)行比較，以確定導(dǎo)航消息所需的時(shí)間。而電磁波在空氣中傳播看作以光速勻速傳播，所以，衛(wèi)星與終端機(jī)的距離就是發(fā)射時(shí)間與光速的乘積。確定了衛(wèi)星與用戶的距離，再借助導(dǎo)航電文中的星歷數(shù)據(jù)確定衛(wèi)星的位置，便可以知道用戶在大地坐標(biāo)系的位置。當(dāng)然由于衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波信號(hào)在傳播過程中要通過大氣層及電離層，速度會(huì)有所影響，所以通過此方法確定出的用戶與衛(wèi)星的距離不是真實(shí)距離而是偽距，但誤差小，精度仍然相對(duì)較高。
1.2 GPS的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
（1）GPS定位系統(tǒng)能夠進(jìn)行全球性、全天不間斷定位服務(wù)。目前GPS衛(wèi)星數(shù)量達(dá)到24顆，能實(shí)現(xiàn)98%地球覆蓋率，所以，能保證任意時(shí)間任意地點(diǎn)同時(shí)觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)全球、全天不間斷導(dǎo)航定位服務(wù)。
（2）GPS系統(tǒng)可以精準(zhǔn)定位，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，精確度能達(dá)到0.002%。
�。�3）GPS定位不僅精準(zhǔn)，而且得出定位坐標(biāo)所用的觀測(cè)耗時(shí)短。由于GPS定位中觀測(cè)耗時(shí)短，所以利用GPS建立起來的控制網(wǎng)能大大提高作業(yè)的效率。此外，隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，與之相關(guān)的其他技術(shù)也在不斷發(fā)展壯大。比如接收機(jī)隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，其性能也在不斷完善，設(shè)備的操作更加簡(jiǎn)單和方便。工作人員利用GPS進(jìn)行觀測(cè)作業(yè)時(shí)，在合適位置安裝好儀器，調(diào)節(jié)好接收天線，接收機(jī)就能自動(dòng)、高效地接收衛(wèi)星發(fā)射的電磁波信號(hào)，從而在實(shí)現(xiàn)高效工作的同時(shí)減輕了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2 水文水資源監(jiān)測(cè)中GPS技術(shù)的應(yīng)用
2.1 GPS水位采集與傳輸系統(tǒng)在洪水調(diào)度中的應(yīng)用
GPS水位采集與傳輸系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水位的變化，并且計(jì)算機(jī)根據(jù)傳輸來的水位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)繪制出水位曲線和以動(dòng)態(tài)的形式顯示洪水推進(jìn)及蓄洪區(qū)淹沒等情況以幫助相關(guān)管理人員詳細(xì)了解水資源信息并下達(dá)正確的防洪決策。
2.1.1 GPS水位采集與傳輸系統(tǒng)應(yīng)用在洪水調(diào)度中的優(yōu)點(diǎn)
GPS系統(tǒng)水位數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)，不僅可以方便任何狀態(tài)下水位監(jiān)測(cè)的運(yùn)行和實(shí)施，而且只需一步。工作人員在監(jiān)控中心使用計(jì)算機(jī)完成監(jiān)控工作，真正實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控的完全自動(dòng)化和智能化。GPS水位采集及傳輸系統(tǒng)不僅靈活方便、全自動(dòng)和智能化，而且GPS接收機(jī)以及濾波技術(shù)確保了水位數(shù)據(jù)的高質(zhì)量。
2.1.2 水位的采集與傳輸
建立將大地高程轉(zhuǎn)化為國(guó)家“85”高程的轉(zhuǎn)換模型。利用GPS技術(shù)測(cè)量水位時(shí)，測(cè)出的高程是大地高程。而水位監(jiān)測(cè)中一般以國(guó)家“85”高程為準(zhǔn)。為了使大地高程轉(zhuǎn)換成國(guó)家“85”高程需要建構(gòu)轉(zhuǎn)換模型。通過專業(yè)軟件對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，然后通過通用分組無線服務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）模塊可以將數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控中心。
2.1.3 能實(shí)現(xiàn)對(duì)水位數(shù)據(jù)的接收、儲(chǔ)存、管理
監(jiān)控中心的接收單元接收GPRS模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)，然后由中央處理器對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存和管理。
2.1.4 智能監(jiān)控功能
水位采集和傳輸系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)水資源信息的收集、存儲(chǔ)和管理，而且監(jiān)控中心可以通過相關(guān)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)野外觀測(cè)單元的監(jiān)測(cè)與管理，從而實(shí)現(xiàn)水位數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)闹悄芑妥詣?dòng)化。
2.2 GPS技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
GPS技術(shù)應(yīng)用到水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作中，能迅速確定河道、湖面及海洋各采樣點(diǎn)的坐標(biāo)及水位數(shù)據(jù)、水體污染程度并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)制成動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)圖。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)圖能實(shí)時(shí)反映出水質(zhì)污染的程度、面積及擴(kuò)散方向等信息，為水資源的有效治理提供有效依據(jù)。
2.3 GPS技術(shù)在流量測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用
在水流試驗(yàn)中，基線輻射棒六分儀的夾角定位一般采用河段位置。在觀測(cè)過程中，不僅視距離長(zhǎng)，障礙物多，而且標(biāo)記的背景復(fù)雜，不可能看到原始的剖面標(biāo)記。使得測(cè)試工作強(qiáng)度高，效率低，測(cè)試精度不高。為了保證水文巡檢工作不受干擾，提高水文巡檢的效率和精度，將GPS技術(shù)應(yīng)用于流量測(cè)試中的意義重大。GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用到水資源監(jiān)測(cè)中，能提升對(duì)河流斷面定位的準(zhǔn)確性，從而能有效采集洪峰期的水文資料，大大提升了水文巡測(cè)的作業(yè)效率。
2.4 GPS技術(shù)在地下水的監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
除了地表水和空中水，還有地下水。掌握地下水的水位、水質(zhì)和運(yùn)移規(guī)律，對(duì)人類生活、工業(yè)和農(nóng)業(yè)有著積極的作用。將GPS技術(shù)應(yīng)用于地下水監(jiān)測(cè)中，可以實(shí)時(shí)采集井口到鄰近地面的地下水高程。根據(jù)地下水的高度和地下水埋深可計(jì)算地下水水位信息。因此，可以掌握地下水的遷移規(guī)律。
3 結(jié)語(yǔ)
GPS技術(shù)應(yīng)用到水文水資源的監(jiān)測(cè)中，不僅降低了工作人員工作的勞動(dòng)強(qiáng)度和提升了工作效率，而且應(yīng)用GPS技術(shù)獲取的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高，為相關(guān)部門做出科學(xué)決策提供了重要依據(jù)。同時(shí)，有關(guān)監(jiān)測(cè)部門需要引進(jìn)更先進(jìn)的技術(shù)，提高管理水平，提高水文監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和安全性，從而有效地促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
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