GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測方面的應(yīng)用

韓國民

摘要：GPS技術(shù)具有優(yōu)越的定位性能，是近年來較為完善的新技術(shù)，在水文監(jiān)測、水資源管理工作中起著不可或缺的作用。社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生產(chǎn)、生活水平的提高，都需要充足的優(yōu)質(zhì)水資源，因此，加強(qiáng)水文監(jiān)測、水資源管理是非常必要的。下面著重介紹CPS技術(shù)，對水文監(jiān)測、水資源管理的意義；在該項工作中的具體運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；水文監(jiān)測；運(yùn)用

水是生命之源，水在自然界占據(jù)非常重要的作用，不僅能夠提供人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活所需，還能維持人體機(jī)能的平衡。隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口數(shù)量不斷增長，對水資源的需求量逐漸增大，因此，需要科學(xué)管理、合理開發(fā)利用水資源，對水資源的精準(zhǔn)監(jiān)測是水資源管理工作的重要內(nèi)容。GPS技術(shù)的使用有效提升監(jiān)測的精確性，GPS技術(shù)未來會向更多領(lǐng)域滲透，具有較強(qiáng)的發(fā)展空間。

一、監(jiān)測的意義和重要性

（一）意義概述

無論在哪個國家，水資源都是不可或缺的重要物質(zhì)，不僅動物需要充足的水分，植物的生長也離不開水資源的支持，因此水在社會生活中占據(jù)著非常重要的地位。工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使得全球的用水量直線上升，作為人口大國我國也是水資源緊缺的國家之一。為減少水資源的浪費，保證其較高的利用率，國家專門出臺水法，并根據(jù)時代的發(fā)展對其內(nèi)容多次修訂，最近一次的修訂將水資源納入可持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃范疇。對工業(yè)生產(chǎn)的污水排放制定出新的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)水資源開發(fā)過程中的生態(tài)規(guī)劃，提高對水文監(jiān)測工作的重視程度。

對水資源的有效監(jiān)測，可以使研究人員更好的了解水資源分布、質(zhì)量的變化等，水資源的變化是人類頻繁的生活、工業(yè)活動引起的，對其進(jìn)行監(jiān)測可對其采取一定的保護(hù)措施。由此可見對其有效監(jiān)測的重要性，GPS技術(shù)在水文監(jiān)測中的合理使用，使得水資源位置的探測更加精確。再加上對降雨量、溫度等外界因素的分析，科研人員就能精準(zhǔn)預(yù)測未來很長一段時間內(nèi)，水資源的變化走向，該項技術(shù)的使用使得水文監(jiān)測工作取得突破性的進(jìn)展。

（二）原理及優(yōu)點

在水資源監(jiān)測中使用GPS技術(shù)的主要原理：將水文地質(zhì)信息通過衛(wèi)星進(jìn)行搜索，多個衛(wèi)星同時進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和定位，再將信息以電磁波的形式發(fā)射到地面的接收裝置上。通過對水文地質(zhì)信息的分析就能大致確定該區(qū)域水資源的分布及含量，再通過精確的測繪技術(shù)對水資源的情況進(jìn)一步確定。在此過程中，要求衛(wèi)星定位準(zhǔn)確，且從發(fā)射信息到信息接收過程花費的時間較短，這樣能夠保證信息的真實性和實時性。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，我國的衛(wèi)星定位技術(shù)逐漸克服大氣層、電離層等對信息傳輸?shù)母蓴_，對水資源定位的精確性進(jìn)一步提高。隨著各國發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量的增多，全球的水文監(jiān)測工作基本可以保持晝夜不間斷，且全球范圍的土地只有很小一部分未被檢測到。根據(jù)長期的試驗和數(shù)據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在的定位技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)⒄`差范圍控制在一米左右，衛(wèi)星觀測時間也在不斷縮短。接收機(jī)的性能也在不斷改進(jìn)和提升當(dāng)中，使用新型的接收材料，可以自動撲捉衛(wèi)星反射回來的信號[1]。水文水資源監(jiān)測人員只需找好位置對接收裝置進(jìn)行固定和組裝即可，監(jiān)測起來會便捷高效。

二、GPS技術(shù)在水文監(jiān)測中的具體使用

（一）對水流速度的監(jiān)測

降雨量較大且頻繁的地區(qū)，河水流量會相應(yīng)增加，水流速度也隨之增大，此時對該區(qū)域的水資源進(jìn)行監(jiān)測和規(guī)劃尤為重要。若未進(jìn)行合理規(guī)劃，極易發(fā)生水災(zāi)，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用竦纳踩Ｔ趥鹘y(tǒng)的監(jiān)測過程中，使用基線輻射法，再加上六分儀對夾角進(jìn)行定位，就可以獲得最終的監(jiān)測數(shù)據(jù)。該方法存在視距較長的缺陷，監(jiān)測過程中遇到障礙物無法合理處理，這會對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生較大影響。GPS技術(shù)的使用，很好地解決了這一問題，實現(xiàn)對監(jiān)測斷面的精準(zhǔn)定位，排出障礙物對監(jiān)測干擾，流速監(jiān)測效率大大提升。

（二）對水源質(zhì)量實時監(jiān)測

環(huán)境污染嚴(yán)重，是現(xiàn)階段我國存在的主要問題，不同區(qū)域的水體污染原因，污染程度各不相同。水污染嚴(yán)重影響著人類的日常生活，未經(jīng)處理的自然水源很可能使人體出現(xiàn)各種疾病，因此，必須對污染水源進(jìn)行凈化。定位技術(shù)的使用，能夠?qū)λw質(zhì)量的變化實時監(jiān)測，通過對水源質(zhì)量的監(jiān)測及分析，即可找出水體污染的原因[2]。技術(shù)人員根據(jù)監(jiān)測分析結(jié)果，可以有針對性地對污染進(jìn)行治理和預(yù)防，同時也為環(huán)境的改善做出巨大貢獻(xiàn)。

（三）洪水調(diào)度中GPS技術(shù)的合理使用

當(dāng)發(fā)生洪水時，利用定位技術(shù)可以建立起完整的信息搜集和傳輸系統(tǒng)，并對發(fā)生洪水的原因進(jìn)行精確分析，系統(tǒng)的構(gòu)建主要包括以下幾個步驟：GPS技術(shù)測量出來的是大地高程，洪水監(jiān)測中需要對水位進(jìn)行監(jiān)測，因此首先需要構(gòu)建相應(yīng)的轉(zhuǎn)化模型，將測量出來的大地高程，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的1985國家高程基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)就能直接使用；在計算機(jī)上進(jìn)行相應(yīng)的軟件編制，可以實時獲得水位數(shù)據(jù)，此步驟將傳統(tǒng)水位監(jiān)測的滯后性徹底改善；得到完整的測量數(shù)據(jù)之后，需要對其進(jìn)行濾波處理。濾波模型的構(gòu)建，需要強(qiáng)大的算法做支撐，且算法是漸進(jìn)式的，能夠逐步消除誤差對測量結(jié)果的干擾。濾波軟件可以直接安裝到計算機(jī)中，在水位測量時運(yùn)轉(zhuǎn)可實時消減誤差。

在對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行校正之后，需要在計算機(jī)中嵌入高效的傳輸系統(tǒng)，信息傳遞是由GPRS通訊技術(shù)實現(xiàn)的。將通訊模塊植入到計算機(jī)中，并進(jìn)行相應(yīng)的編程，水位數(shù)據(jù)就能轉(zhuǎn)換成電信號，從而實現(xiàn)信息的無障礙傳輸；在監(jiān)測終端安裝精度較高的接收單元，通訊模塊發(fā)出的信息通過接收單元的接收和處理，將電信號恢復(fù)成原來的數(shù)據(jù)信息反饋給控制終端，終端會對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類整理并存儲到數(shù)據(jù)庫中；最后通過各類程序的編寫和軟件的組裝，實現(xiàn)對水位的智能化、自動化監(jiān)控。目前我國監(jiān)測技術(shù)的功能非常強(qiáng)大，可以實現(xiàn)對多處水資源的同時監(jiān)測，且能夠?qū)ζ溥h(yuǎn)程操控和管理[3]。

上述步驟既是洪水位監(jiān)測的重要過程，也是構(gòu)建數(shù)據(jù)收集、信息傳遞和處理系統(tǒng)的必要步驟，水位的變化情況最終通過曲線圖的方式表現(xiàn)出來。

三、結(jié)束語

綜上所述，GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測方面運(yùn)用的具體介紹，該技術(shù)的快速發(fā)展，為社會生活和生產(chǎn)帶來巨大便利。通過對水體質(zhì)量的監(jiān)測和分析，可以有效治理水體污染并做好相應(yīng)的防治措施。對水位、流速的實時監(jiān)測，使得防洪調(diào)度人員能夠及時做好泄洪、蓄滯洪調(diào)度工作，有效保證河流周圍居民的生命安全。GPS技術(shù)在未來的發(fā)展中，會向更多領(lǐng)域滲透。

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[2]周迎穎.現(xiàn)代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域的應(yīng)用研究[J].河南科技，2015，（16）：22-23.

[3]吳巍，劉梅群.解析水文測量中GPS RTK測量技術(shù)應(yīng)用[J].低碳世界，2015，（34）：67-68.

（作者單位：江蘇省水文水資源勘測局淮安分局）