GPS技術在水文測量中的應用

馮荊州 曹勁松

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

【關鍵詞】GPS技術；水文測量；應用；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，如果操作不夠規范、缺乏高新設備，很容易導致測量結果不精確，影響水文測量工作的效果。當前，GPS技術得到了快速發展，在測量工程中得到了廣泛的應用，提高了水文測量的精確度和工作效率，使經濟效益和社會效益得到了最大限度的發揮。為了能夠更好地對GPS技術的應用進行了解，我們將對GPS技術的原理進行分析，并且探索GPS技術在水文測量整個工作流程中的應用。

1、GPS技術的組成及原理

GPS又稱為全球定位系統，是有美國開始研制和落實的，不僅能夠實現在地面上的定位，還能夠實現在海洋中和空間中的定位，能夠快速、準確地對地球上任何一個地點進行定位，并提供詳細的坐標及其他信息，具有高清晰度、全天候、自動化、高效的特點。GPS技術與各個領域的結合，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系統主要包括空間部分、地面控制部分、用戶設備部分這三大組成部分，空間部分為GPS衛星星座，由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成GPS衛星星座記作（21+3）GPS星座。24顆衛星均勻分布在6個軌道平面內軌道傾角為55度各個軌道平面之間相距60度即軌道的升交點赤經各相差60度。地面部分為地面監控系統，衛星上的各種設備是否正常工作以及衛星是否一直沿著預定軌道運行都要由地面設備進行監測和控制，同時，地面監控系統另一重要作用是保持各顆衛星處于同一時間標準—GPS時間系統。這就需要地面站監測各顆衛星的時間求出鐘差，然后由地面注入站發給衛星衛星再由導航電文發給用戶設備。用戶設置部分是GPS信號接收機，其任務是捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號并跟蹤這些衛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信號從衛星到接收機天線的傳播時間解譯出GPS衛星所發送的導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技術在水文測量中的應用

2.1 GPS技術在抗洪搶險中的應用

在抗洪搶險的過程中，測量任務較為緊急，通過對GPS技術的應用能夠有效對搶險路段進行檢測。由于險情較為嚴峻，傳統的水文測量方法無法對搶險情況進行實施監控。而GPS技術能夠實時測量大比例的水下地形圖，配合相關的程序軟件形成現場圖像，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的依據和保障。

2.2 GPS技術在江河水道和湖泊地形測量中的應用

對于江河水道地形測量，一般是每五年測量一次，枯水年適當增加測量次數。在對重點江段進行測量的時候，傳統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。在對地形復雜的湖泊進行測量的時候，GPS技術能夠在一年左右的時間中完成全部的內外業工作，并且形成完整的湖泊水下地形圖，為相關部門人員的工作提供科學依據。

2.3 GPS技術在大斷面測量中的應用

在傳統大斷面測量的過程中，一般采用鋼尺丈量、經緯儀或全站儀進行測量。在應用這些方法的時候，需要大量的測量人員參與，尤其是當地形比較復雜的時候，受周圍事物的影響較大，丈量的精確度會出現誤差，并且受到斷面規模的限制，容易影響測量效果。而采用GPS技術，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折點，從而提高斷面測量的精確度。

2.4 GPS技術在流量監控中的應用

對于水文巡測斷面的測量，過去采用常規測驗定位方法——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，標志背景復雜，原來設置的斷面標無法通視。當前水文測站的流量監控中，一般采用聲學多普勒流速剖面儀來對水流量進行檢測，改技術的應用基本上能滿足水文監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，當水文站的斷面存在河底走沙時，流量監測的準確性將出現問題，也無法提供動態的數據。因此，在流量監控中，可以采用加上GPS技術，能夠呈現出動態、實時的數據，使流量測驗的精確度得到提升，將聲學多普勒流速剖面儀的優勢進行凸顯，從而提高水文流量監測的準確性。

3、結語

總之，隨著時代的不斷發展，越來越多的水文站得到建設。在水文測量工作中，傳統的工作方法已經不適應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技術的出現，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確性。因此，我們應重視GPS技術在水文測量中的應用，并盡可能提高自己的技術水平，從而實現對GPS技術的應用，并使其在應用中得到創新和發展。

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