GPS技术在水文水资源监测方面的应用

邓凡　徐会青

摘 要：随着各种新技术的层出不穷，全球卫星定位技术也得到了前所未有的发展与进步，尤其是网络RTK技术的发展更是提高了我国水文水资源监测技术水平，从一定程度上保证了监测质量。文章主要针对现阶段我国GPS技术的使用进行简要的分析与总结，并就其存在地问题提出合理化的解决措施，仅供参考。

关键词：水文水资源；GPS；监测；应用

引言

随着人们生活水平的逐渐提高，对于环境保护意识也在不断加强。作为环境保护的重要组成部分之一，监测技术在水质监测中起到了不可替代的重要作用。文章主要针对现阶段我国水体污染现状及相关技术监测存在的一些问题进行简要的分析与总结，并为其他监测手段提供可靠的技术支持。加强水质监测技术质量控制，不仅仅可以有效的对数据进行分析对比，还能提升水环境的整体监测水平，通过一系列的监测行为及规范，可以将数据信息进行有效地整理，从而指导水文监测的正确性与相关的执法力度的实施。

从某种意义上而言，GPS技术不仅仅可以有效进行毫米精度定位，更具有其全球性、连续性和全天候等特点。其中RTK软件定位系统可以配合其他先进的监测系统及导航测量软件，实时定位监测并绘制成图。尤其是在河道、湖泊、水库等施工方面的应用，通过图纸分析能有效地做出各种险情预测，并对存在的问题能够清晰准确地上报，利于相关负责人做出有利的决策。

RTK技术虽然在使用地过程中带来了极大的便利，但是也应该看到其不足。20世纪90年代中期，就有人提出了将这项技术与网络相结合，利用信息网络可以弥补GPS对水文监测的不足，真正意义上实现全面覆盖，可以拟设置一个虚拟网络来对水文监测进行实时掌控，通过对某一地区的水质进行检测来估算其正确的计算方法。

1 目前网络RTK系统具备主要功能

（1）采用VRS作为系统实时定位技术，提供实时定位差分数据服务。（2）采用GPRS或GSM数据通信方式提供实时数据访问，通过Internet实现事后精密定位的数据服务。（3）永久性的基准站网络系统，可升级为国家级GPS跟踪站、国家地壳形变监测站。（4）服务范围：导航陆上和海上导航，地理信息采集、更新、定位；测绘、地籍、规划、工程建设、变形监测、地壳形变监测等。

2 GPS技术在水文水资源监测方面的应用

2.1 GPS水位数据自动采集及实时传输系统的含义

2.1.1 系统的研制

（1）局部精密高程转换模型的建立。GPS实测的是大地高程，而水位测量中通常采用的是国家“85”高程，这就需要通过建立高程转换模型，实现大地高程向国家“85”高程的转换。（2）实时水位的提取。在手掌机（PDA）上编制软件，实时提取RTK高程数据，并利用已经建立的高程转换模型，获取以国家“85”高程表达的水位。（3）渐进式水位数据的滤波算法研究。为确保水位数据的精度，研制一定的滤波模型，对短时间内水位数据进行渐进式滤波处理，以消除观测误差的影响。研制模型，编制软件并镶入PDA中，确保水位数据的正确无误。（4）野外观测单元子系统的合成。PDA收集到了水位数据以后，需要将数据发送到监控中心。数据发送可以采用手机中的GPRS通讯模式实现（也可采用网络或别的传输系统）。要实现整个系统，首先需要将PDA系统与手机系统实现合成，在此基础上，将水位数据进行编码并向手机中输送。（5）监控单元。数据发送出去后，在监控单元需要实现数据的接收。数据的接收由接收单元（手机/手机模块/固定电话）以及数据管理单元（中央计算机）组成。编制程序对加密的编码进行解密处理，并对水位数据进行管理。（6）智能监控系统的建立。水位数据的自动采集以及实时传送实现智能化。通过编写软件，实现监控中心对野外观测单元的工作状态监测和管理（GPS开关机操纵、采样间隔设置、以及数据传输内容、频率和模式选择）、数据质量管理（设置选择不同的滤波参数或模型）。真正实现对野外测量单元的智能监控。

2.1.2 GPS水位数据自动采集及实时传输系统的特点

（1）方便灵活。可方便地移动到任何位置、在任何状态下进行水位测量。（2）全自动化。无须进行任何参数设置，实现水位数据的自动提取、发送、接收、数据的管理和初步分析。（3）智能化。参数设置，指令发布、执行等整个操作在監控中心通过计算机实现，无需到野外执行。（4）高质量的水位数据。网络RTK技术、GPS接收机以及滤波技术，确保了对水位数据的质量控制。

2.1.3 洪水调度

借助该系统可以实现实时监测水位的变化，并将各个位置的水位数据传输到领导决策层的办公室，计算机中的信息系统将根据实施监控的水位，绘制水位曲线，并动态的显示实际的洪水推进、蓄洪区淹没，并给出可能涉及的迁移人口、需要转移得可能位置和可能造成的经济损失等信息。领导决策层根据这些信息，在办公室中对水情就会又一个全面的掌握，并能够准确的下达防洪决策指令。

2.2 GPS技术在水文水资源监测其他方面的应用

2.2.1 流量测验中的应用

独流减河河口水文巡测断面，高洪期水面宽，同时要考虑潮位的影响，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，靠测船在抢测。由于视距长，障碍物多，标志背景复杂，原来设置的断面标已无法通视。为了保证水文巡测工作不中断，利用GPS施测独流减河断面，收集高洪期水文资料。从测验的情况看，GPS系统运行正常，解决了水文巡测中断面测验定位难的问题。

2.2.2 水质监测方面的应用

从一定程度上而言，水库中的水质其污染程度相对比较严重，所以利用GPS技术能够对水库中的水质进行采样定位、信息搜集。然后将这些信息进行合理化验分析，从中得出水库中各种水质的监测结果，可以以不同形式的直线图呈现出来，这样就可以依据显示的信息总结水质污染规律。

3 GPS应用展望

近年来，为了有效降低防洪灾害、雨洪资源的不合理使用，依据实际发展需要而建立的蓄水洪区在很大程度上缓解了这一问题。利用GPS技术能够有效的将信息资源进行整合、分类并加以利用。以往信息的掌握并不能准确的体现出蓄滞洪区的水资源状况，从而限制了水文监测的范围，并在一定程度上也影响其质量。但网络RTK技术的出现却大大改变了这一现状，它不仅仅可以远距离的进行监测，更能对地貌、土壤以及管线等各种信息进行准确的测量与采集，进而完善了蓄滞洪区的信息监测系统，并对其他相关部门提供了可靠的科学依据。

4 结束语

综上所述，各种技术的层出不穷在很大程度上推动了我国水文监测技术的发展，但是也应该认识到其不足。在未来的发展过程中，必须依据实际情况，不断引进先进的技术及管理水平，从多个方面来提升水文监测信息采集的准确性以及安全性。相信在未来的发展过程中，我国水文水资源监测技术将得到长久的发展与进步，从根本上推动我国经济建设的发展。

参考文献

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[2]曹小红.论水环境监测质量保证工作的实施[J].北方环境，2011，9.

[3]蒋树艳.水质监测的质量控制探析[J].中国资源综合利用，2010，7.