湖北省潜江市水文水资源勘测局湖北潜江433100
摘要：现阶段，随着我国社会的不断发展，科技的不断进步，我国各个领域均得到了很好的发展。文章结合GPS在水文测量中的应用,探讨在仪器设备先进的情况下,如何更有效地提高水下地形测量的精度和工作效率,介绍流态观测和流量测量定位的新方法,总结GPS在水文测量中应用。
关键词：GPS技术；水文测量；应用
引言
GPS技术作为一种水文监测领域先进的测量技术，具有高精准度、实时快速的优点。它主要由地面控制、空间构造和硬件设备构成，通过联合信息通讯技术将地表三维坐标以图画方式展现出来的科技手段。该技术因其计量准确、操作方式简单等优点对测绘行业具有重要作用。
1GPS概述
GPS（GlobalPositioningSystem）又称全球定位系统，是美国从20世纪70年代开始研制，于上世纪九十年代建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经过近10年在我国多部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大科技工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科。
2GPS在水文测量中的优势
2.1水下地形测量
2.1.1在如何提高测量精度方面
由于GPS测深系统能够实现数据采集的自动化,平面定位与水深测量的不同步问题已经得到很好解决,所以影响水下地形测量精度的主要因素为测深船航行姿态(船航速、横摇与纵倾)和水位改正等。因此在测量工作中,我们有针对性地采取相应的办法和技术处理措施。①为克服测深船航行姿态对测量精度的影响,选用稳定性较好、灵活的船只作为测量船;测量航行速度尽量保持均匀。②正确安装测深仪,测深前后对测深仪进行严格检校,根据检校结果,在后处理中进行修正。③控制基准站与测深船(移动站)之间的距离,确保测量的精度和差分数据链的正常传播。④为防止漏点,对碍航礁石或疑似礁石区域沿特征边线进行加密测量。⑤根据水情变化和水尺的配布情况,在内业水位改正中选用合理改正方案和方法。⑥内业编辑成图时,舍去延长测线长度段,因为该部分成果因受测深艇调头时产生的横摇、纵倾影响,误差可能比较大。
2.1.2在如何提高工作效率方面
根据GPS测深系统可以对测深船的精确导航定位,实现有规律、有目的的水深测量工作的特点,可采取以下措施。①认真了解所要施测的范围,外业工作前在计算机内划定测量区域和规划布设好测量计划航迹线,保证测量时测线间距均匀并满足规范要求。②针对测量河段中地形、流态等不同特点,采取相应的测量布线工艺。③选择有经验的测量船舶驾驶员,使实际测量线与计划测量线得到较好的吻合,主观上避免不必要的重测、超测。④作业时对测深船船位(即测量轨迹)进行实时监控,发现航迹偏移立刻修正,尽量避免不必要的重测、超测,防止漏测。⑤根据不同的测量区域,选择不同的仪器和测量方法。如:对半淹没状态的碍航礁石区域,若采用GPS测深系统,测深船很难正常运作,所以选取RTK-GPS小测艇载人去探测作业方式比DGPS测深法更有效。
2.2大断面测量
大断面测量也是水文测量中常见的一种测量情况，在过去一般会使用到水准仪、钢尺、全站仪和经纬仪。水准仪能够测量高程协助进行高程控制点的布置，钢尺能够丈量各个测点之间的距离，全站仪和经纬仪的作用是进行测点方位确认，这些仪器进行测量对于人员要求也很高，需要三位以上的工作人员合作。特别是一些复杂的地形情况，比如一些植被茂密的林地、灌木丛、水面很宽的河道等，靠传统的测量仪器与测量方法的难度和工作量都是非常大的。现在使用GPS技术进行动态测量，这些工作的难度就大大降低了，只需要派一位测量人员带上移动站，按照规范流程对移动站输入基本数据，进行测点校正，再根据导航提示，在断面线上直接施测，或在另外的测点上进行测量就可以完成。采用实时动态测量技术进行大断面测量，每一个测点均在断面线上，测点密集数据量大，断面测量精度高。
3GPS技术在水文测量过程中的应用
为避免传统水文测量方法的弊端，充分发挥GPS技术优越性，研究人员将该技术充分应用在水文测量系统中，以求最大限度的提高测量工作的效率。具体操作方法如下：在水文测量区域内放置GPS地面接收器，对定位的监测位置建立相应的坐标，找出对应的数值参数，然后根据数据确定参考模式。GPS水文测量系统将根据参考模式的类别自动改变操作方法。GPS地面接收器可移动的天线必须处于坐标系的几何中心位置，根据国家“85”海拔标准，直接通过天线和确定的表面水位来获取水文高度的实际参数。不过需要注意的是，地球高程也必须以“85”海拔标准的方式进行转换，并将转化出的参数输入到计算机系统中获取高程数据，再结合相关测量模型，获得当地的水位信息。为了确保所测得的水位信息准确无误，需要根据实际情况建立合适的滤波模型，采用滤波对水位数据进行专业处理，在此过程中要结合渐进算法减少外界因素的不良干扰。此外，需要在计算机系统中安装专业过滤软件保证计算结果的精准，工作人员利用计算机接收GPS发射的水位数据，及时将数据传递到监控系统，从而快速获取水位数据、污染程度以及采样点坐标等信息。技术人员将采集到的数据信息输入到监测地图中，及时准确地掌握水质、水体污染等情况的具体信息，为水资源的科学管理提供了依据。总而言之，GPS技术通过计算机编程对监测单元进行控制，为提高水文测量工作的效率提供了专业的技术支持，有利于达到智能化管理的目标。
结束语
实践证明,利用GPS进行水下地形测量和各种水文测量的导航与定位,不仅操作简便、效率高,而且精度比其他常规仪器和方法有较大的提高,完全实现了外业数据采集的自动化和数字化。同时,根据水文测量不同内容的精度要求,运用价值工程的原理进行综合分析,尽可能地提高GPS在水文测量中应用的经济性和适用性是今后值得探讨的问题。
参考文献
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