GPS在水土保持監測中的應用研究

李鑫

摘 要：GPS具有操作簡單、保密性強、精度高等眾多優點，被廣泛的推廣和應用在工程設計、測量以及導航等眾多領域。通過將GPS應用在水土保持監測中，利用GPS的各項功能，能夠實現對水土保持生態工程建設的全過程監測，并且能夠顯著地提高工作效率，實現水土保持從定性監測向定量監測方向發展，為水土保持的監測、調查以及規劃工作提供可靠地技術保障。因此，文章分析了GPS的功能，探析了GPS在水土保持監測中的應用，旨在為水體保持監測人員以及相關研究人員提供一定的參考。

關鍵詞：GPS；水土保持監測；應用

一、前言

GPS，即全球定位系統，目前有數十顆導航衛星在距離地面2萬km的太空軌道中圍繞地球轉動，為全球提供不間斷的定位訊號。GPS在平面測量控制中，能夠創建多等級的控制網，采用快速靜態、或者動態處理的方式對采集到的數據信息進行處理。對于水庫斷面測量、水土保持野外驗收、高精度放樣以及勘測等的應用，需要利用GPS實時動態測量的RTK測量技術，能夠顯著地提高水土保持測量精度，致使GPS被廣泛的推廣和應用在水土保持監測領域。因此，文章針對GPS在水土保持監測中應用的研究具有非常重要的現實意義。

二、GPS功能介紹

（1）地圖功能。GPS具有儲存區域地圖的功能，并且能夠在地圖上準確的顯示區域的位置數據。

（2）計算機下載數據域上傳數據。通過專業軟件和連線，能夠將GPS和計算機連接，并且能夠在計算機上進行路線分析與安排，同時還能夠進行數據信息上傳、下載以及交換等。

（3）追蹤功能。GPS能夠對一定時間間隔的運動軌跡進行記載，該項功能在沒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。

（4）導向功能。GPS能夠為用戶提供某一標點或者地點的前進方向，同時還能夠顯示正北方向的角度數。

（5）速度功能。GPS能夠為用戶提供類似的方向，并且給出相應的速度。

（6）方向功能。GPS開機時，每隔2s會對地點坐標進行一次更新，并指明運動的方向，并進行前進方向的計算。

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

（8）路標功能。將某個位置的信息記入GPS的內存，位置可以是所經過的點，也可以是輸入的坐標，為了便于記錄，通常以若干字母表示這些點。

三、GPS在水土保持監測中的應用分析

（1）GPS在水土流失動態監測中的應用分析。GPS在水土流失動態監測中的應用主要包括以下兩個方面：一方面，微觀方面，通過利用GPS技術能夠針對溝底、溝頭、坡面等進行監測，監測溝底下切速度、溝頭前進速度、坡面地形變化以及溝緣線后退速度等，同時還能夠監測樣點的水土流失量，包括堆積、滑坡以及崩塌等；另一方面，宏觀方面，針對一個區域或者大流域，創建GPS控制網，能夠實現對整個范圍的監控與測量，同時為航空遙感相片提供定向的加密點，這樣便于對區域內的土地利用信息、水土流失信息等的采集與提取。采用GPS對水土流失進行動態監測，能夠在最短的時間內了解區域內的破壞水土保持設施的面積、數量、毀林面積以及開荒狀況等，具體應用方法包括人為水土流失監測和自然水土流失監測兩種。

（2）GPS快速RTK技術在水土保持監測中的應用分析。GPS實時動態測量系統是數據傳輸技術和GPS測試技術相結合組成的系統，RTK技術的優點表現為：數據處理能力強、操作簡單、工作效率高、沒有誤差積累、數據安全可靠、定位精度高、作業條件要求低、測繪功能強大、集成化程度高以及自動化作業等。傳統的水土保持監測方法通常利用不同年份的衛星遙感影像進行水土流失量以及水土流失面積的分析與計算，然后根據計算結果采取針對性的措施進行保護。這種方法的更新速度相對較慢，成本相對較高，并且計算結果的精度相對較差，不能夠及時、準確的反應監測區域的實際狀況。通過利用GPS快速RTK技術，能夠對監測區域的信息進行野外采集，并將采集的信息輸入GPS，使利用GPS管理水土保持工作變為可能。同時，GPS快速RTK技術能夠為水土保持治理工作提供準確、全面的數據信息，并通過計算機對監測的數據信息進行處理，并繪制土地利用圖，為地區水土保持管理信息系統提供準確、科學的數據信息，為土壤侵蝕預測、水土流失治理效益評價、水土保持措施驗收、水土保持決策、水土保持管理、修路棄土量以及工礦開發等提供可靠地依據。

（3）GPS技術在水土保持信息系統中的應用分析。GPS技術在水土保持信息系統中的應用主要表現在以下兩個方面：一方面，為水土保持信息采集、全數字攝影測量等提供完善的控制網，具體方法表現為：區域選擇、設計控制網、野外選點、埋石造標、野外觀測、室內解算，通過上述步驟能夠獲得給予計算機網絡的GPS控制網，通過利用GPS技術對像控點進行測量，然后通過室內解算，能夠創建監測區域的立體模型，然后通過半自動DTM、自動DTM軟件，創建數字地面模型，為GPS數據庫提供地形數據信息；另一方面，補繪、補測以及更新信息系統圖斑，由于水土保持地理信息在不斷的變化，為了實現對水土保持地理信息系統的實時更新，應該利用GPS的PTK技術，對屬性變更的圖斑以及治理措施圖斑進行觀測，并將觀測的數據信息錄入水土保持信息系統中，能夠對圖斑進行及時的補充與更新。

（4）GPS技術在水土保持精度測試中的應用分析。GPS技術在水土保持監測精度是GPS需要關注的關鍵問題，GPS在水土保持精度測試中的應用主要包括以下幾個方面：其一，GPS接收機能夠接受8顆以上的衛星信號；其二，GPS接收機的內存不能少于1M，坐標記錄點不能少于500個；其三，靈敏度，定位冷啟動的時間不能超過45s，熱啟動時間不能超過15s；捕捉信號的時間不能超過15min；其四，定位精度，高程不超過1m，快速靜態測量水平為0.5m，垂直為3m，動態定位水平為2m；其五，GPS衛星必須具有消除山體遮擋的作用；其六，要求操作簡單、方便，并且能夠實現不同坐標系的轉換與管理，同時配套效率高的軟件，以此保證監測精度和準確度。

四、結束語

總而言之，GPS是一門應用技術，通過將GPS應用在水土保持監測中，能夠實現水土保持監測從定性監測想定量監測方向發展，顯著地提高水土保持監測工作水平與效率，為水土保持監測、調查以及規劃工作等提供可靠地技術支持。當然，GPS在水土保持監測中的應用非常廣泛，文章只是提出了幾點簡單、可行的操作方法，希望能夠為水土保持監測工作人員提供一定的借鑒，而在實際應用中應該根據具體的狀況，采用相應的方法與技術。

參考文獻

[1]付曉婷，曹佳云，賀丹.GPS在水土保持監測中的應用[J].地下水，2011，33（3）：200-202.

[2]孫長安.國內外應用“3S”技術開展水土流失監測的發展狀況[J].中國水土保持.2008，（6）：54-57.