GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

廖瑋燦

（河南省信陽水文水資源勘測(cè)局，河南 信陽 464000）

GPS技術(shù)是我國(guó)當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)，它是一種精確度高、效率高的快速測(cè)量技術(shù)，而且能把動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o態(tài)定位測(cè)量，達(dá)到毫米精度。RTK技術(shù)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，測(cè)量的精度一般達(dá)到厘米，它與先進(jìn)的導(dǎo)航測(cè)量系統(tǒng)軟件和測(cè)深系統(tǒng)相配合，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)成圖，大大縮短了水下地形的成圖周期，同時(shí)也提高了水文水資源的質(zhì)量。

1 目前網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)具備的主要功能

1.1 采用vrs系統(tǒng)技術(shù)來實(shí)時(shí)定位，然后為實(shí)時(shí)定位提供差分?jǐn)?shù)據(jù)。

1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問時(shí)可以采用GPS技術(shù)數(shù)據(jù)通信方式，然后再通過internet進(jìn)行精密定位，為用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

1.3 把基準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦呒?jí)性能的GPS跟蹤站，然后對(duì)國(guó)家的地殼形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1.4 服務(wù)范圍:對(duì)陸地或者海上導(dǎo)航等各個(gè)位置進(jìn)行定位、采集、更新、測(cè)繪、地殼監(jiān)測(cè)、規(guī)劃、變形監(jiān)測(cè)等。

2 GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

水位數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng):水位是水面漲落的具體反應(yīng)，對(duì)抗?jié)晨购橛兄浅Ｖ卮蟮挠绊憽?/p>

2.1 系統(tǒng)的研制

2.1.1 局部精密高程轉(zhuǎn)換模型的建立

GPS技術(shù)的監(jiān)測(cè)主要目標(biāo)是對(duì)高程的監(jiān)測(cè)，對(duì)水位測(cè)量時(shí)最好采用建立高程轉(zhuǎn)換模型的國(guó)家“85”高程，這樣才會(huì)讓大地高程轉(zhuǎn)換為“85”高程。

2.1.2 實(shí)時(shí)水位的提取

提取RTK高程數(shù)據(jù)時(shí)，可以在PDA上編制軟件，然后建立高程轉(zhuǎn)換模型，這樣就可以得到國(guó)家的“85”高程所表達(dá)的水位。

2.1.3 漸進(jìn)式水位數(shù)據(jù)的濾波算法研究

為了使水位的數(shù)據(jù)更精確，我國(guó)科學(xué)家研究了濾波模型，這樣可以在短時(shí)間內(nèi)將水位的數(shù)據(jù)進(jìn)行高程轉(zhuǎn)換，然后可以利用國(guó)家的“85”高程表達(dá)的水位。

2.1.4 野外觀測(cè)單元子系統(tǒng)的合成

PDA可以把手機(jī)的水位數(shù)據(jù)采用GPRS的通訊模式直接傳遞給監(jiān)控中心，為了實(shí)現(xiàn)一整個(gè)系統(tǒng)，我們必須讓手機(jī)系統(tǒng)和PDA系統(tǒng)結(jié)合在一起，然后我們才可以向手機(jī)傳輸水位數(shù)據(jù)［1］。

2.1.5 監(jiān)控單元

數(shù)據(jù)傳輸后，需要用監(jiān)控單元來接收這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的接收由數(shù)據(jù)管理單元（固定電話、手機(jī)模塊）或者數(shù)據(jù)管理單位（中央計(jì)算機(jī)）組成，然后對(duì)這些數(shù)據(jù)的編碼進(jìn)行妥善管理，并在其過程中管理好水位數(shù)據(jù)。

2.1.6 智能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的建立

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)野外測(cè)量單位的智能監(jiān)控，我們必須采集水位數(shù)據(jù)并及時(shí)傳遞實(shí)現(xiàn)智能化，通過采樣間隔設(shè)置、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心對(duì)野外單元工作的狀態(tài)監(jiān)測(cè)［2］。

2.1.7 GPS與水文模擬

大部分的水文學(xué)問題都有很明顯的三維空間性質(zhì)，而水文模擬的作用就是調(diào)節(jié)復(fù)雜空間的模型,GPS不僅可以管理空間模型，還可以根據(jù)水文模塊的空間數(shù)據(jù)供用戶進(jìn)行界面操作，而傳統(tǒng)的方法是根據(jù)降水量、水位、城市規(guī)劃等一些情況的描述來模擬水文水資源的特性，隨著科技信息逐漸發(fā)達(dá)，我們?cè)诶玫貓D功能的同時(shí)引用信息技術(shù)將地形等地理因素變成數(shù)字化的理論，為監(jiān)測(cè)水文水資源提供了新的思維方法，然后加一些傳統(tǒng)的水文模型并根據(jù)流域參數(shù)進(jìn)行水文模擬。

2.2 系統(tǒng)特色

2.2.1 方便靈活

可以在任何情況和任何狀態(tài)下測(cè)量水位。

2.2.2 全自動(dòng)化

不需要工作人員的介入，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、接收和發(fā)送水位數(shù)據(jù)。

2.2.3 智能化

指令發(fā)布和參數(shù)設(shè)置不需要在野外執(zhí)行，只需在計(jì)算機(jī)完成即可。

2.2.4 高質(zhì)量的水位數(shù)據(jù)

濾波技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)可以保障水位數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。

2.3 洪水調(diào)度

洪水調(diào)度可以檢測(cè)水位的實(shí)時(shí)變化，把水位變化的各個(gè)數(shù)據(jù)傳送給辦公室，這時(shí)計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)信息進(jìn)行控制和處理，并測(cè)繪出水位的曲線圖，動(dòng)態(tài)地顯示洪水的泛濫等情況，給遷移人口傳遞相關(guān)信息。

3 GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)其他方面的應(yīng)用

3.1 流量監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

早期我們經(jīng)常采用基線輻射桿六分儀夾角定位法去監(jiān)測(cè)水文斷面等問題，由于獨(dú)流河口的距離較長(zhǎng)，定性特別的復(fù)雜。而且對(duì)以前編制的斷面標(biāo)志無法視看，為了使水文工作保持連續(xù)性，河南省信陽水文水資源勘測(cè)局利用GPS施測(cè)獨(dú)流減河斷面，手機(jī)高洪期水文資料，從監(jiān)測(cè)的情況來看，GPS系統(tǒng)運(yùn)行正常，可以解決水文巡測(cè)定位難等問題［3］。

3.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

在對(duì)河水中水質(zhì)量監(jiān)測(cè)的過程中，我們可以利用GPS技術(shù)在監(jiān)測(cè)船上進(jìn)行采樣并確定準(zhǔn)確的水位信息和數(shù)據(jù)，最后對(duì)水庫水質(zhì)量的監(jiān)測(cè)結(jié)果測(cè)繪成直線圖，并反映出各個(gè)物質(zhì)對(duì)水資源的污染程度和規(guī)律，這為科學(xué)的治理提供了很好的依據(jù)。

4 GPS應(yīng)用展望

GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄滯洪區(qū)的水文水資源的監(jiān)測(cè)。蓄滯洪區(qū)是為防洪抗災(zāi)而建立的一個(gè)蓄水區(qū)域，準(zhǔn)確地掌握蓄滯洪區(qū)水文水資源的數(shù)據(jù)信息，對(duì)抗洪抗?jié)场⒂旰橘Y源化利用有很大的幫助，由于以前的科技不發(fā)達(dá)，很難控制蓄滯洪區(qū)的各種信息，而現(xiàn)在我們可以利用網(wǎng)絡(luò)RKT技術(shù)測(cè)量這些信息，可以高效地把握了水文水資源、土壤、管線水利工程、人口、經(jīng)濟(jì)等各類信息，利用專業(yè)的計(jì)算機(jī)處理軟件建立完善的蓄滯洪區(qū)信息，為各類相關(guān)部門提供了科學(xué)的信息，在地下水應(yīng)用方面，我們可以對(duì)地下水進(jìn)行監(jiān)測(cè)采集，與地下水埋深相結(jié)合，計(jì)算出地下水的水位信息，解決了地下水遷移的困難。

5 結(jié)語

GPS技術(shù)的快速發(fā)展使我國(guó)信息采集和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確精度得到保障，信息技術(shù)在我們生活的方方面面都產(chǎn)生了很大的影響，因此，我們必須大力發(fā)展GPS技術(shù)，能更好地利用GPS技術(shù)治理我國(guó)的水質(zhì)問題，讓GPS技術(shù)應(yīng)用到我們生活的方方面面。

［1］李先永.淺談GPS手提機(jī)及野外定位科［J］.協(xié)論壇，2012（11）：99-110.

［2］李變.GPS測(cè)資中載波相位差分技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)中［J］.國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào)，2012（19）:23-49.

［3］吳志華.GPS技術(shù)在水文水資源檢測(cè)的應(yīng)用［J］.全球定位系統(tǒng)，2013（22）:56-70.