GPS技术在水文水资源监测方面的应用

韩国民

摘要：GPS技术具有优越的定位性能，是近年来较为完善的新技术，在水文监测、水资源管理工作中起着不可或缺的作用。社会经济的发展，人民生产、生活水平的提高，都需要充足的优质水资源，因此，加强水文监测、水资源管理是非常必要的。下面着重介绍CPS技术，对水文监测、水资源管理的意义；在该项工作中的具体运用。

关键词：GPS技术；水文监测；运用

水是生命之源，水在自然界占据非常重要的作用，不仅能够提供人们日常生产、生活所需，还能维持人体机能的平衡。随着社会经济发展，人口数量不断增长，对水资源的需求量逐渐增大，因此，需要科学管理、合理开发利用水资源，对水资源的精准监测是水资源管理工作的重要内容。GPS技术的使用有效提升监测的精确性，GPS技术未来会向更多领域渗透，具有较强的发展空间。

一、监测的意义和重要性

（一）意义概述

无论在哪个国家，水资源都是不可或缺的重要物质，不仅动物需要充足的水分，植物的生长也离不开水资源的支持，因此水在社会生活中占据着非常重要的地位。工业、农业的发展，使得全球的用水量直线上升，作为人口大国我国也是水资源紧缺的国家之一。为减少水资源的浪费，保证其较高的利用率，国家专门出台水法，并根据时代的发展对其内容多次修订，最近一次的修订将水资源纳入可持续发展的规划范畴。对工业生产的污水排放制定出新的标准，加强水资源开发过程中的生态规划，提高对水文监测工作的重视程度。

对水资源的有效监测，可以使研究人员更好的了解水资源分布、质量的变化等，水资源的变化是人类频繁的生活、工业活动引起的，对其进行监测可对其采取一定的保护措施。由此可见对其有效监测的重要性，GPS技术在水文监测中的合理使用，使得水资源位置的探测更加精确。再加上对降雨量、温度等外界因素的分析，科研人员就能精准预测未来很长一段时间内，水资源的变化走向，该项技术的使用使得水文监测工作取得突破性的进展。

（二）原理及优点

在水资源监测中使用GPS技术的主要原理：将水文地质信息通过卫星进行搜索，多个卫星同时进行数据收集和定位，再将信息以电磁波的形式发射到地面的接收装置上。通过对水文地质信息的分析就能大致确定该区域水资源的分布及含量，再通过精确的测绘技术对水资源的情况进一步确定。在此过程中，要求卫星定位准确，且从发射信息到信息接收过程花费的时间较短，这样能够保证信息的真实性和实时性。

随着科学技术的发展和进步，我国的卫星定位技术逐渐克服大气层、电离层等对信息传输的干扰，对水资源定位的精确性进一步提高。随着各国发射卫星数量的增多，全球的水文监测工作基本可以保持昼夜不间断，且全球范围的土地只有很小一部分未被检测到。根据长期的试验和数据统计，现在的定位技术已经能够将误差范围控制在一米左右，卫星观测时间也在不断缩短。接收机的性能也在不断改进和提升当中，使用新型的接收材料，可以自动扑捉卫星反射回来的信号[1]。水文水资源监测人员只需找好位置对接收装置进行固定和组装即可，监测起来会便捷高效。

二、GPS技术在水文监测中的具体使用

（一）对水流速度的监测

降雨量较大且频繁的地区，河水流量会相应增加，水流速度也随之增大，此时对该区域的水资源进行监测和規划尤为重要。若未进行合理规划，极易发生水灾，严重威胁当地居民的生命安全。在传统的监测过程中，使用基线辐射法，再加上六分仪对夹角进行定位，就可以获得最终的监测数据。该方法存在视距较长的缺陷，监测过程中遇到障碍物无法合理处理，这会对监测结果产生较大影响。GPS技术的使用，很好地解决了这一问题，实现对监测断面的精准定位，排出障碍物对监测干扰，流速监测效率大大提升。

（二）对水源质量实时监测

环境污染严重，是现阶段我国存在的主要问题，不同区域的水体污染原因，污染程度各不相同。水污染严重影响着人类的日常生活，未经处理的自然水源很可能使人体出现各种疾病，因此，必须对污染水源进行净化。定位技术的使用，能够对水体质量的变化实时监测，通过对水源质量的监测及分析，即可找出水体污染的原因[2]。技术人员根据监测分析结果，可以有针对性地对污染进行治理和预防，同时也为环境的改善做出巨大贡献。

（三）洪水调度中GPS技术的合理使用

当发生洪水时，利用定位技术可以建立起完整的信息搜集和传输系统，并对发生洪水的原因进行精确分析，系统的构建主要包括以下几个步骤：GPS技术测量出来的是大地高程，洪水监测中需要对水位进行监测，因此首先需要构建相应的转化模型，将测量出来的大地高程，转化成标准的1985国家高程基准，数据就能直接使用；在计算机上进行相应的软件编制，可以实时获得水位数据，此步骤将传统水位监测的滞后性彻底改善；得到完整的测量数据之后，需要对其进行滤波处理。滤波模型的构建，需要强大的算法做支撑，且算法是渐进式的，能够逐步消除误差对测量结果的干扰。滤波软件可以直接安装到计算机中，在水位测量时运转可实时消减误差。

在对监测结果进行校正之后，需要在计算机中嵌入高效的传输系统，信息传递是由GPRS通讯技术实现的。将通讯模块植入到计算机中，并进行相应的编程，水位数据就能转换成电信号，从而实现信息的无障碍传输；在监测终端安装精度较高的接收单元，通讯模块发出的信息通过接收单元的接收和处理，将电信号恢复成原来的数据信息反馈给控制终端，终端会对数据进行分类整理并存储到数据库中；最后通过各类程序的编写和软件的组装，实现对水位的智能化、自动化监控。目前我国监测技术的功能非常强大，可以实现对多处水资源的同时监测，且能够对其远程操控和管理[3]。

上述步骤既是洪水位监测的重要过程，也是构建数据收集、信息传递和处理系统的必要步骤，水位的变化情况最终通过曲线图的方式表现出来。

三、结束语

综上所述，GPS技术在水文水资源监测方面运用的具体介绍，该技术的快速发展，为社会生活和生产带来巨大便利。通过对水体质量的监测和分析，可以有效治理水体污染并做好相应的防治措施。对水位、流速的实时监测，使得防洪调度人员能够及时做好泄洪、蓄滞洪调度工作，有效保证河流周围居民的生命安全。GPS技术在未来的发展中，会向更多领域渗透。

参考文献：

[1]许峰. 水文水资源领域技术需求及其实践应用[J]. 河南水利与南水北调，2015，（17）：61-62.

[2]周迎颖.现代信息技术在水文领域的应用研究[J].河南科技，2015，（16）：22-23.

[3]吴巍，刘梅群.解析水文测量中GPS RTK测量技术应用[J].低碳世界，2015，（34）：67-68.

（作者单位：江苏省水文水资源勘测局淮安分局）