GPS技術(shù)在水文測量中的應(yīng)用

馮荊州 曹勁松

【摘要】GPS技術(shù)是當(dāng)前較為成熟、應(yīng)用較為廣泛的定位技術(shù)，在軍事行業(yè)、煤炭生產(chǎn)、城市規(guī)劃、手機定位等領(lǐng)域中得到了使用和推廣。在水文測量中，GPS技術(shù)呈現(xiàn)出突出的特點，幫助測量人員降低工作量，提高工作效率，實現(xiàn)自動化、智能化測量。在本文中，我們將對GPS技術(shù)在水文測量中的應(yīng)用方法進行分析。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù)；水文測量；應(yīng)用；方法；措施

水文測量工作具有工作強度大、工作效率低等特點，如果操作不夠規(guī)范、缺乏高新設(shè)備，很容易導(dǎo)致測量結(jié)果不精確，影響水文測量工作的效果。當(dāng)前，GPS技術(shù)得到了快速發(fā)展，在測量工程中得到了廣泛的應(yīng)用，提高了水文測量的精確度和工作效率，使經(jīng)濟效益和社會效益得到了最大限度的發(fā)揮。為了能夠更好地對GPS技術(shù)的應(yīng)用進行了解，我們將對GPS技術(shù)的原理進行分析，并且探索GPS技術(shù)在水文測量整個工作流程中的應(yīng)用。

1、GPS技術(shù)的組成及原理

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，是有美國開始研制和落實的，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)在地面上的定位，還能夠?qū)崿F(xiàn)在海洋中和空間中的定位，能夠快速、準(zhǔn)確地對地球上任何一個地點進行定位，并提供詳細的坐標(biāo)及其他信息，具有高清晰度、全天候、自動化、高效的特點。GPS技術(shù)與各個領(lǐng)域的結(jié)合，使得測量更加精確，并且操作方式更加靈活、便捷，拓展了測量工作的深度和廣度。

GPS系統(tǒng)主要包括空間部分、地面控制部分、用戶設(shè)備部分這三大組成部分，空間部分為GPS衛(wèi)星星座，由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)軌道傾角為55度各個軌道平面之間相距60度即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60度。地面部分為地面監(jiān)控系統(tǒng)，衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制，同時，地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間求出鐘差，然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。用戶設(shè)置部分是GPS信號接收機，其任務(wù)是捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號并跟蹤這些衛(wèi)星的運行對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文實時地計算出測站的三維位置位置甚至三維速度和時間。

2、GPS技術(shù)在水文測量中的應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)在抗洪搶險中的應(yīng)用

在抗洪搶險的過程中，測量任務(wù)較為緊急，通過對GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠有效對搶險路段進行檢測。由于險情較為嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的水文測量方法無法對搶險情況進行實施監(jiān)控。而GPS技術(shù)能夠?qū)崟r測量大比例的水下地形圖，配合相關(guān)的程序軟件形成現(xiàn)場圖像，及時進行分析和比對，作出精確的抗洪搶險報告，對水下的淤泥深度、沖刷坑位置的變化等進行匯報，為搶救人員提供水下抗洪搶險的情況，為防汛指揮部門的工作提供了科學(xué)的依據(jù)和保障。

2.2 GPS技術(shù)在江河水道和湖泊地形測量中的應(yīng)用

對于江河水道地形測量，一般是每五年測量一次，枯水年適當(dāng)增加測量次數(shù)。在對重點江段進行測量的時候，傳統(tǒng)測量方法從測量到成圖需要兩至三年的時間，而利用GPS技術(shù)能夠大大縮短測量時間，僅需要半年時間就可以測量完畢，也使得水道地形圖保持較好的時效性。在對地形復(fù)雜的湖泊進行測量的時候，GPS技術(shù)能夠在一年左右的時間中完成全部的內(nèi)外業(yè)工作，并且形成完整的湖泊水下地形圖，為相關(guān)部門人員的工作提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 GPS技術(shù)在大斷面測量中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)大斷面測量的過程中，一般采用鋼尺丈量、經(jīng)緯儀或全站儀進行測量。在應(yīng)用這些方法的時候，需要大量的測量人員參與，尤其是當(dāng)?shù)匦伪容^復(fù)雜的時候，受周圍事物的影響較大，丈量的精確度會出現(xiàn)誤差，并且受到斷面規(guī)模的限制，容易影響測量效果。而采用GPS技術(shù)，就能夠解決如上幾個問題，較好地對斷面進行定點，使每一個測量點均勻分布在斷面線上，較好地控制住斷面變化的轉(zhuǎn)折點，從而提高斷面測量的精確度。

2.4 GPS技術(shù)在流量監(jiān)控中的應(yīng)用

對于水文巡測斷面的測量，過去采用常規(guī)測驗定位方法——基線輻射桿六分儀夾角定位法，靠測船在湖心來回游動。由于視距太長，標(biāo)志背景復(fù)雜，原來設(shè)置的斷面標(biāo)無法通視。當(dāng)前水文測站的流量監(jiān)控中，一般采用聲學(xué)多普勒流速剖面儀來對水流量進行檢測，改技術(shù)的應(yīng)用基本上能滿足水文監(jiān)測站的日常工作需求，并且測量精度較高，測量時間較短。不過，當(dāng)水文站的斷面存在河底走沙時，流量監(jiān)測的準(zhǔn)確性將出現(xiàn)問題，也無法提供動態(tài)的數(shù)據(jù)。因此，在流量監(jiān)控中，可以采用加上GPS技術(shù)，能夠呈現(xiàn)出動態(tài)、實時的數(shù)據(jù)，使流量測驗的精確度得到提升，將聲學(xué)多普勒流速剖面儀的優(yōu)勢進行凸顯，從而提高水文流量監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

3、結(jié)語

總之，隨著時代的不斷發(fā)展，越來越多的水文站得到建設(shè)。在水文測量工作中，傳統(tǒng)的工作方法已經(jīng)不適應(yīng)于新時代的測量工作，工作效率低下、測量效果不明顯，給水文測量工作帶來了極大的限制。而GPS技術(shù)的出現(xiàn)，給水文測量工作帶來了新的方法和舉措，不僅有效降低測量人員的勞動力，也顯著提升了工作水平，保障了水文測量工作的準(zhǔn)確性。因此，我們應(yīng)重視GPS技術(shù)在水文測量中的應(yīng)用，并盡可能提高自己的技術(shù)水平，從而實現(xiàn)對GPS技術(shù)的應(yīng)用，并使其在應(yīng)用中得到創(chuàng)新和發(fā)展。

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