GPS在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

李鑫

摘 要：GPS具有操作簡(jiǎn)單、保密性強(qiáng)、精度高等眾多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的推廣和應(yīng)用在工程設(shè)計(jì)、測(cè)量以及導(dǎo)航等眾多領(lǐng)域。通過(guò)將GPS應(yīng)用在水土保持監(jiān)測(cè)中，利用GPS的各項(xiàng)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水土保持生態(tài)工程建設(shè)的全過(guò)程監(jiān)測(cè)，并且能夠顯著地提高工作效率，實(shí)現(xiàn)水土保持從定性監(jiān)測(cè)向定量監(jiān)測(cè)方向發(fā)展，為水土保持的監(jiān)測(cè)、調(diào)查以及規(guī)劃工作提供可靠地技術(shù)保障。因此，文章分析了GPS的功能，探析了GPS在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，旨在為水體保持監(jiān)測(cè)人員以及相關(guān)研究人員提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：GPS；水土保持監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

一、前言

GPS，即全球定位系統(tǒng)，目前有數(shù)十顆導(dǎo)航衛(wèi)星在距離地面2萬(wàn)km的太空軌道中圍繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)，為全球提供不間斷的定位訊號(hào)。GPS在平面測(cè)量控制中，能夠創(chuàng)建多等級(jí)的控制網(wǎng)，采用快速靜態(tài)、或者動(dòng)態(tài)處理的方式對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。對(duì)于水庫(kù)斷面測(cè)量、水土保持野外驗(yàn)收、高精度放樣以及勘測(cè)等的應(yīng)用，需要利用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的RTK測(cè)量技術(shù)，能夠顯著地提高水土保持測(cè)量精度，致使GPS被廣泛的推廣和應(yīng)用在水土保持監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。因此，文章針對(duì)GPS在水土保持監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、GPS功能介紹

（1）地圖功能。GPS具有儲(chǔ)存區(qū)域地圖的功能，并且能夠在地圖上準(zhǔn)確的顯示區(qū)域的位置數(shù)據(jù)。

（2）計(jì)算機(jī)下載數(shù)據(jù)域上傳數(shù)據(jù)。通過(guò)專業(yè)軟件和連線，能夠?qū)PS和計(jì)算機(jī)連接，并且能夠在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行路線分析與安排，同時(shí)還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)信息上傳、下載以及交換等。

（3）追蹤功能。GPS能夠?qū)σ欢〞r(shí)間間隔的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行記載，該項(xiàng)功能在沒(méi)有明確路線或者地圖的情況下，為使用者提供原路返回服務(wù)。

（4）導(dǎo)向功能。GPS能夠?yàn)橛脩籼峁┠骋粯?biāo)點(diǎn)或者地點(diǎn)的前進(jìn)方向，同時(shí)還能夠顯示正北方向的角度數(shù)。

（5）速度功能。GPS能夠?yàn)橛脩籼峁╊愃频姆较?，并且給出相應(yīng)的速度。

（6）方向功能。GPS開(kāi)機(jī)時(shí)，每隔2s會(huì)對(duì)地點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行一次更新，并指明運(yùn)動(dòng)的方向，并進(jìn)行前進(jìn)方向的計(jì)算。

（7）路線功能。路線的組成包括起點(diǎn)、中間點(diǎn)以及終點(diǎn)等部分，任何兩點(diǎn)之間的一段稱之為“一條腿”，由若干條“腿”構(gòu)成一條路線，通過(guò)輸入相應(yīng)的信息，能夠在地圖上準(zhǔn)確的找出相應(yīng)的點(diǎn)，并且能夠邊走邊記憶。

（8）路標(biāo)功能。將某個(gè)位置的信息記入GPS的內(nèi)存，位置可以是所經(jīng)過(guò)的點(diǎn)，也可以是輸入的坐標(biāo)，為了便于記錄，通常以若干字母表示這些點(diǎn)。

三、GPS在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

（1）GPS在水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析。GPS在水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用主要包括以下兩個(gè)方面：一方面，微觀方面，通過(guò)利用GPS技術(shù)能夠針對(duì)溝底、溝頭、坡面等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)溝底下切速度、溝頭前進(jìn)速度、坡面地形變化以及溝緣線后退速度等，同時(shí)還能夠監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)的水土流失量，包括堆積、滑坡以及崩塌等；另一方面，宏觀方面，針對(duì)一個(gè)區(qū)域或者大流域，創(chuàng)建GPS控制網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)范圍的監(jiān)控與測(cè)量，同時(shí)為航空遙感相片提供定向的加密點(diǎn)，這樣便于對(duì)區(qū)域內(nèi)的土地利用信息、水土流失信息等的采集與提取。采用GPS對(duì)水土流失進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)了解區(qū)域內(nèi)的破壞水土保持設(shè)施的面積、數(shù)量、毀林面積以及開(kāi)荒狀況等，具體應(yīng)用方法包括人為水土流失監(jiān)測(cè)和自然水土流失監(jiān)測(cè)兩種。

（2）GPS快速RTK技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析。GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)是數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和GPS測(cè)試技術(shù)相結(jié)合組成的系統(tǒng)，RTK技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)為：數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、工作效率高、沒(méi)有誤差積累、數(shù)據(jù)安全可靠、定位精度高、作業(yè)條件要求低、測(cè)繪功能強(qiáng)大、集成化程度高以及自動(dòng)化作業(yè)等。傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)測(cè)方法通常利用不同年份的衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行水土流失量以及水土流失面積的分析與計(jì)算，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取針對(duì)性的措施進(jìn)行保護(hù)。這種方法的更新速度相對(duì)較慢，成本相對(duì)較高，并且計(jì)算結(jié)果的精度相對(duì)較差，不能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的反應(yīng)監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際狀況。通過(guò)利用GPS快速RTK技術(shù)，能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)區(qū)域的信息進(jìn)行野外采集，并將采集的信息輸入GPS，使利用GPS管理水土保持工作變?yōu)榭赡堋Ｍ瑫r(shí)，GPS快速RTK技術(shù)能夠?yàn)樗帘３种卫砉ぷ魈峁?zhǔn)確、全面的數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并繪制土地利用圖，為地區(qū)水土保持管理信息系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)信息，為土壤侵蝕預(yù)測(cè)、水土流失治理效益評(píng)價(jià)、水土保持措施驗(yàn)收、水土保持決策、水土保持管理、修路棄土量以及工礦開(kāi)發(fā)等提供可靠地依據(jù)。

（3）GPS技術(shù)在水土保持信息系統(tǒng)中的應(yīng)用分析。GPS技術(shù)在水土保持信息系統(tǒng)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面，為水土保持信息采集、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量等提供完善的控制網(wǎng)，具體方法表現(xiàn)為：區(qū)域選擇、設(shè)計(jì)控制網(wǎng)、野外選點(diǎn)、埋石造標(biāo)、野外觀測(cè)、室內(nèi)解算，通過(guò)上述步驟能夠獲得給予計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的GPS控制網(wǎng)，通過(guò)利用GPS技術(shù)對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，然后通過(guò)室內(nèi)解算，能夠創(chuàng)建監(jiān)測(cè)區(qū)域的立體模型，然后通過(guò)半自動(dòng)DTM、自動(dòng)DTM軟件，創(chuàng)建數(shù)字地面模型，為GPS數(shù)據(jù)庫(kù)提供地形數(shù)據(jù)信息；另一方面，補(bǔ)繪、補(bǔ)測(cè)以及更新信息系統(tǒng)圖斑，由于水土保持地理信息在不斷的變化，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水土保持地理信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)更新，應(yīng)該利用GPS的PTK技術(shù)，對(duì)屬性變更的圖斑以及治理措施圖斑進(jìn)行觀測(cè)，并將觀測(cè)的數(shù)據(jù)信息錄入水土保持信息系統(tǒng)中，能夠?qū)D斑進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)充與更新。

（4）GPS技術(shù)在水土保持精度測(cè)試中的應(yīng)用分析。GPS技術(shù)在水土保持監(jiān)測(cè)精度是GPS需要關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題，GPS在水土保持精度測(cè)試中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：其一，GPS接收機(jī)能夠接受8顆以上的衛(wèi)星信號(hào)；其二，GPS接收機(jī)的內(nèi)存不能少于1M，坐標(biāo)記錄點(diǎn)不能少于500個(gè)；其三，靈敏度，定位冷啟動(dòng)的時(shí)間不能超過(guò)45s，熱啟動(dòng)時(shí)間不能超過(guò)15s；捕捉信號(hào)的時(shí)間不能超過(guò)15min；其四，定位精度，高程不超過(guò)1m，快速靜態(tài)測(cè)量水平為0.5m，垂直為3m，動(dòng)態(tài)定位水平為2m；其五，GPS衛(wèi)星必須具有消除山體遮擋的作用；其六，要求操作簡(jiǎn)單、方便，并且能夠?qū)崿F(xiàn)不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換與管理，同時(shí)配套效率高的軟件，以此保證監(jiān)測(cè)精度和準(zhǔn)確度。

四、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，GPS是一門應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)將GPS應(yīng)用在水土保持監(jiān)測(cè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)水土保持監(jiān)測(cè)從定性監(jiān)測(cè)想定量監(jiān)測(cè)方向發(fā)展，顯著地提高水土保持監(jiān)測(cè)工作水平與效率，為水土保持監(jiān)測(cè)、調(diào)查以及規(guī)劃工作等提供可靠地技術(shù)支持。當(dāng)然，GPS在水土保持監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用非常廣泛，文章只是提出了幾點(diǎn)簡(jiǎn)單、可行的操作方法，希望能夠?yàn)樗帘３直O(jiān)測(cè)工作人員提供一定的借鑒，而在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)具體的狀況，采用相應(yīng)的方法與技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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