新时期水文水资源监测中GPS技术的应用探讨
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摘 要：GPS技术应用到水文水资源的监测中不仅降低了工作人员工作的劳动强度，提升了工作效率，而且应用GPS技术获取的监测数据精准度高，为相关部门做出科学决策提供了重要依据。文章从水文水资源监测的意义和GPS技术的原理和优点出发，分析了GPS技术在水位水资源中的应用。
关键词：GPS技术;水文水资源;监测;应用
1 水文水资源监测的意义
水是人类生存的基础。加强水资源监测，了解水体、水量、水质及其空间变化，具有重要意义。开发利用水资源，是保护水资源的基础。其中，传统的水文监测工作主要指对降水量、蒸发量和地表及地下径流的监测。而水资源监测的主要工作是对地下水、地表水及空中水进行分析以了解水体、水质和空间变化情况。对这些监测数据的分析可以预测未来水资源的变化趋势，为合理开发利用水资源、保护水资源提供了有利的依据。
1.1 GPS的定位原理
当GPS卫星正常工作时，使用由二进制符号组成的随机码向地面用户终端发送导航信息。在收到来自卫星的消息后，地面用户的终端将提取卫星的时间与其位置的时间进行比较，以确定导航消息所需的时间。而电磁波在空气中传播看作以光速匀速传播，所以，卫星与终端机的距离就是发射时间与光速的乘积。确定了卫星与用户的距离，再借助导航电文中的星历数据确定卫星的位置，便可以知道用户在大地坐标系的位置。当然由于卫星发射出的电磁波信号在传播过程中要通过大气层及电离层，速度会有所影响，所以通过此方法确定出的用户与卫星的距离不是真实距离而是伪距，但误差小，精度仍然相对较高。
1.2 GPS的应用优势
（1）GPS定位系统能够进行全球性、全天不间断定位服务。目前GPS卫星数量达到24颗，能实现98%地球覆盖率，所以，能保证任意时间任意地点同时观测，实现全球、全天不间断导航定位服务。
（2）GPS系统可以精准定位，相关数据表明，精确度能达到0.002%。
（3）GPS定位不仅精准，而且得出定位坐标所用的观测耗时短。由于GPS定位中观测耗时短，所以利用GPS建立起来的控制网能大大提高作业的效率。此外，随着GPS技术的不断发展，与之相关的其他技术也在不断发展壮大。比如接收机随着GPS技术的不断发展，其性能也在不断完善，设备的操作更加简单和方便。工作人员利用GPS进行观测作业时，在合适位置安装好仪器，调节好接收天线，接收机就能自动、高效地接收卫星发射的电磁波信号，从而在实现高效工作的同时减轻了工作人员的劳动强度。
2 水文水資源监测中GPS技术的应用
2.1 GPS水位采集与传输系统在洪水调度中的应用
GPS水位采集与传输系统能够实时监测水位的变化，并且计算机根据传输来的水位数据实时绘制出水位曲线和以动态的形式显示洪水推进及蓄洪区淹没等情况以帮助相关管理人员详细了解水资源信息并下达正确的防洪决策。
2.1.1 GPS水位采集与传输系统应用在洪水调度中的优点
GPS系统水位数据的自动采集和实时传输系统，不仅可以方便任何状态下水位监测的运行和实施，而且只需一步。工作人员在监控中心使用计算机完成监控工作，真正实现了监控的完全自动化和智能化。GPS水位采集及传输系统不仅灵活方便、全自动和智能化，而且GPS接收机以及滤波技术确保了水位数据的高质量。
2.1.2 水位的采集与传输
建立将大地高程转化为国家“85”高程的转换模型。利用GPS技术测量水位时，测出的高程是大地高程。而水位监测中一般以国家“85”高程为准。为了使大地高程转换成国家“85”高程需要建构转换模型。通过专业软件对水位数据进行编码，然后通过通用分组无线服务（General Packet Radio Service，GPRS）模块可以将数据传输给监控中心。
2.1.3 能实现对水位数据的接收、储存、管理
监控中心的接收单元接收GPRS模块传输过来的数据，然后由中央处理器对接收的数据进行储存和管理。
2.1.4 智能监控功能
水位采集和传输系统不仅可以实现水资源信息的收集、存储和管理，而且监控中心可以通过相关软件实现对野外观测单元的监测与管理，从而实现水位数据采集和传输的智能化和自动化。
2.2 GPS技术在水质监测中的应用
GPS技术应用到水质监测工作中，能迅速确定河道、湖面及海洋各采样点的坐标及水位数据、水体污染程度并且根据这些数据制成动态监测图。动态监测图能实时反映出水质污染的程度、面积及扩散方向等信息，为水资源的有效治理提供有效依据。
2.3 GPS技术在流量测验中的应用
在水流试验中，基线辐射棒六分仪的夹角定位一般采用河段位置。在观测过程中，不仅视距离长，障碍物多，而且标记的背景复杂，不可能看到原始的剖面标记。使得测试工作强度高，效率低，测试精度不高。为了保证水文巡检工作不受干扰，提高水文巡检的效率和精度，将GPS技术应用于流量测试中的意义重大。GPS卫星定位系统应用到水资源监测中，能提升对河流断面定位的准确性，从而能有效采集洪峰期的水文资料，大大提升了水文巡测的作业效率。
2.4 GPS技术在地下水的监测中的应用
除了地表水和空中水，还有地下水。掌握地下水的水位、水质和运移规律，对人类生活、工业和农业有着积极的作用。将GPS技术应用于地下水监测中，可以实时采集井口到邻近地面的地下水高程。根据地下水的高度和地下水埋深可计算地下水水位信息。因此，可以掌握地下水的迁移规律。
3 结语
GPS技术应用到水文水资源的监测中，不仅降低了工作人员工作的劳动强度和提升了工作效率，而且应用GPS技术获取的监测数据精准度高，为相关部门做出科学决策提供了重要依据。同时，有关监测部门需要引进更先进的技术，提高管理水平，提高水文监测的准确性和安全性，从而有效地促进了我国经济的发展。
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