GPS技术在水文测量中的应用

冯荆州 曹劲松

【摘要】GPS技术是当前较为成熟、应用较为广泛的定位技术，在军事行业、煤炭生产、城市规划、手机定位等领域中得到了使用和推广。在水文测量中，GPS技术呈现出突出的特点，帮助测量人员降低工作量，提高工作效率，实现自动化、智能化测量。在本文中，我们将对GPS技术在水文测量中的应用方法进行分析。

【关键词】GPS技术；水文测量；应用；方法；措施

水文测量工作具有工作强度大、工作效率低等特点，如果操作不够规范、缺乏高新设備，很容易导致测量结果不精确，影响水文测量工作的效果。当前，GPS技术得到了快速发展，在测量工程中得到了广泛的应用，提高了水文测量的精确度和工作效率，使经济效益和社会效益得到了最大限度的发挥。为了能够更好地对GPS技术的应用进行了解，我们将对GPS技术的原理进行分析，并且探索GPS技术在水文测量整个工作流程中的应用。

1、GPS技术的组成及原理

GPS又称为全球定位系统，是有美国开始研制和落实的，不仅能够实现在地面上的定位，还能够实现在海洋中和空间中的定位，能够快速、准确地对地球上任何一个地点进行定位，并提供详细的坐标及其他信息，具有高清晰度、全天候、自动化、高效的特点。GPS技术与各个领域的结合，使得测量更加精确，并且操作方式更加灵活、便捷，拓展了测量工作的深度和广度。

GPS系统主要包括空间部分、地面控制部分、用户设备部分这三大组成部分，空间部分为GPS卫星星座，由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内轨道倾角为55度各个轨道平面之间相距60度即轨道的升交点赤经各相差60度。地面部分为地面监控系统，卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行都要由地面设备进行监测和控制，同时，地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差，然后由地面注入站发给卫星卫星再由导航电文发给用户设备。用户设置部分是GPS信号接收机，其任务是捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号并跟踪这些卫星的运行对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间解译出GPS卫星所发送的导航电文实时地计算出测站的三维位置位置甚至三维速度和时间。

2、GPS技术在水文测量中的应用

2.1 GPS技术在抗洪抢险中的应用

在抗洪抢险的过程中，测量任务较为紧急，通过对GPS技术的应用能够有效对抢险路段进行检测。由于险情较为严峻，传统的水文测量方法无法对抢险情况进行实施监控。而GPS技术能够实时测量大比例的水下地形图，配合相关的程序软件形成现场图像，及时进行分析和比对，作出精确的抗洪抢险报告，对水下的淤泥深度、冲刷坑位置的变化等进行汇报，为抢救人员提供水下抗洪抢险的情况，为防汛指挥部门的工作提供了科学的依据和保障。

2.2 GPS技术在江河水道和湖泊地形测量中的应用

对于江河水道地形测量，一般是每五年测量一次，枯水年适当增加测量次数。在对重点江段进行测量的时候，传统测量方法从测量到成图需要两至三年的时间，而利用GPS技术能够大大缩短测量时间，仅需要半年时间就可以测量完毕，也使得水道地形图保持较好的时效性。在对地形复杂的湖泊进行测量的时候，GPS技术能够在一年左右的时间中完成全部的内外业工作，并且形成完整的湖泊水下地形图，为相关部门人员的工作提供科学依据。

2.3 GPS技术在大断面测量中的应用

在传统大断面测量的过程中，一般采用钢尺丈量、经纬仪或全站仪进行测量。在应用这些方法的时候，需要大量的测量人员参与，尤其是当地形比较复杂的时候，受周围事物的影响较大，丈量的精确度会出现误差，并且受到断面规模的限制，容易影响测量效果。而采用GPS技术，就能够解决如上几个问题，较好地对断面进行定点，使每一个测量点均匀分布在断面线上，较好地控制住断面变化的转折点，从而提高断面测量的精确度。

2.4 GPS技术在流量监控中的应用

对于水文巡测断面的测量，过去采用常规测验定位方法——基线辐射杆六分仪夹角定位法，靠测船在湖心来回游动。由于视距太长，标志背景复杂，原来设置的断面标无法通视。当前水文测站的流量监控中，一般采用声学多普勒流速剖面仪来对水流量进行检测，改技术的应用基本上能满足水文监测站的日常工作需求，并且测量精度较高，测量时间较短。不过，当水文站的断面存在河底走沙时，流量监测的准确性将出现问题，也无法提供动态的数据。因此，在流量监控中，可以采用加上GPS技术，能够呈现出动态、实时的数据，使流量测验的精确度得到提升，将声学多普勒流速剖面仪的优势进行凸显，从而提高水文流量监测的准确性。

3、结语

总之，随着时代的不断发展，越来越多的水文站得到建设。在水文测量工作中，传统的工作方法已经不适应于新时代的测量工作，工作效率低下、测量效果不明显，给水文测量工作带来了极大的限制。而GPS技术的出现，给水文测量工作带来了新的方法和举措，不仅有效降低测量人员的劳动力，也显著提升了工作水平，保障了水文测量工作的准确性。因此，我们应重视GPS技术在水文测量中的应用，并尽可能提高自己的技术水平，从而实现对GPS技术的应用，并使其在应用中得到创新和发展。

参考文献：

[1]黄毅.GPS-RTK测量技术在水文测量中的应用[J].气象水文海洋仪器，2013，03：53-55+60.

[2]邹平静.GPS-RTK测量技术在水文测量中的应用研究[J].吉林水利，2013，09：38-40.

[3]方辉兵.GPS RTK在水文测量中的应用[J].地理空间信息，2005，02：23-24.

[4]张智旺.GPS技术在水文测量中的应用探讨研究[J].河南科技，2014，13：116.

[5]孙振勇，包波，樊晓涛. GPS-RTK技术在河道演变观测中的应用探讨[A].湖北省测绘科技信息站.全国测绘科技信息网中南分网第二十一次学术信息交流会论文集[C].湖北省测绘科技信息站：，2007：4.