1、試論GPS在水文大斷面測量中的應(yīng)用【摘要】：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS全球定位系統(tǒng)在我國的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。尤其是GPS技術(shù)在水文大斷面測量中的應(yīng)用，極大的提高了我國水文地下測量工作的效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而促進(jìn)了水文測量技術(shù)的現(xiàn)代化發(fā)展。通過GPS技術(shù)的應(yīng)用，既能夠有效地降低水文測量工作的強(qiáng)度，又能夠方便水文測量數(shù)據(jù)的整理和檢查。因此，GPS技術(shù)在水文大斷面測量中的應(yīng)用越來越多的受到人們的關(guān)注。本文通過GPS技術(shù)的發(fā)展，對GPS在水文大斷面測量中的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析與研究?！娟P(guān)鍵詞】：GPS；大斷面；水文測量中圖分類號：P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：簡單來說，GPS就是

2、全球定位系統(tǒng)的簡稱。它是指通過利用GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的系統(tǒng)。GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，通過采用空間距離后方交會的方法，以此來確定待測點(diǎn)的位置。由于GPS技術(shù)在水文大斷面測量中的使用時(shí)只要求測站上空開闊，對測站之間互相通視要求不高，因此，在使用GPS進(jìn)行水文大斷面測量時(shí)就不再需要建造覘標(biāo)。GPS技術(shù)的這一優(yōu)點(diǎn)既可以大大減少水文測量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，同時(shí)也可以使選點(diǎn)工作變得非常靈活多變，省去了傳統(tǒng)水文測量中對傳算點(diǎn)以及過渡點(diǎn)的測量工作。由于GPS能夠在全球范圍內(nèi)提供準(zhǔn)確度極高的時(shí)間信息、三維坐標(biāo)以及三維速度等方面的信息數(shù)據(jù)，因此

3、GPS在水文大斷面中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。GPS全球定位系統(tǒng)分為空間衛(wèi)星群、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及衛(wèi)星接收設(shè)備三個(gè)部分。首先GPS的空間衛(wèi)星群是由24顆GPS衛(wèi)星組成，它們平均分布在六個(gè)軌道面上，能夠保證GPS接收設(shè)備在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)的地平線以上接收到衛(wèi)星發(fā)出的信號；其次GPS的地面監(jiān)控系統(tǒng)，它包括主控站、監(jiān)測站以及注入站，通過他們之間的相互配合，來進(jìn)行與衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)處理，接收和發(fā)送。最后是GPS用戶的接收設(shè)備，它主要是指GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件以及計(jì)算機(jī)等用戶設(shè)備，可以接受GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，然后利用這些信息數(shù)據(jù)進(jìn)行定位導(dǎo)航。因此，GPS在水文大斷面測量中的應(yīng)用可以極大的降低工作的難度，保

4、證測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，對水文大斷面測量工作的發(fā)展具有十分重要的意義1。水文大斷面測量中GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀GPS技術(shù)率先由20世紀(jì)70年代的美國研發(fā)，至今已經(jīng)在全球范圍能得到了廣泛而快速的發(fā)展。但是目前我國對GPS技術(shù)的應(yīng)用相對于國外來說起步比較晚，尤其是GPS技術(shù)在水文大斷面測量中的應(yīng)用，雖然取得了一定的成果，但是GPS技術(shù)在水文大斷面測量的實(shí)際應(yīng)用中還存在著一定的問題。水文上的河道斷面一般指設(shè)置測站的河段剖面，而水文測站一般設(shè)在上下游比較平順的河段。近年來，隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善以及相關(guān)軟件的不斷更新，我國的GPS全球定位系統(tǒng)在水文大斷面測量中的應(yīng)用取得了一定的進(jìn)步和發(fā)展。目前，我國通過G

5、PS技術(shù)對水文大斷面進(jìn)行測量時(shí)，對于20km以內(nèi)相對靜態(tài)的定位，僅需15-20分鐘；而對于快速靜態(tài)相對定位進(jìn)行測量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí)，流動站觀測時(shí)間只需1-2分鐘；采取實(shí)時(shí)動態(tài)定位模式時(shí)，每站觀測的時(shí)間只需要幾秒鐘。因此，GPS技術(shù)在水文大斷面中的應(yīng)用能夠提高水文測量工作的效率以及降低測量者的工作強(qiáng)度，使測量工作更加簡便。GPS技術(shù)在水文大斷面測量中應(yīng)用的特點(diǎn)GPS技術(shù)與傳統(tǒng)的水文大斷面測量方法相比較，具有很大的不同。其特點(diǎn)對水文測量具有十分重要的意義，通過對這些特點(diǎn)的研究可以使GPS技術(shù)更好地應(yīng)用于水文大斷面的測量工作中。一方面，使用GPS技術(shù)進(jìn)行水文測量時(shí)，測站之

6、間對通視性的要求不高。在水文測量中，測站之間的相互通視性一直是測量工作的難題。但是，由于GPS技術(shù)對這一要求不高，只要保證測站上空開闊不受干擾，便能對GPS衛(wèi)星信號進(jìn)行接收的特點(diǎn)使得這一問題得以充分解決，從而提高了水文測量中的選點(diǎn)靈活方便性。另一方面，GPS技術(shù)具有定位精度高的特點(diǎn)。通過對比常用的設(shè)備可以發(fā)現(xiàn)，雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，二者的測量精確度差不多。但是，在實(shí)際水文大斷面測量工作中可以分析得出，隨著測量距離的增長，使用GPS進(jìn)行水文測量的優(yōu)越性就會更加突出。此外，GPS技術(shù)在水文測量中還具有，觀測時(shí)間短，操作簡便以及能夠提供三維

7、坐標(biāo)等特點(diǎn)，通過快速靜態(tài)定位方法的方法使得測量時(shí)間縮短，并且能夠?qū)τ^測站平面位置進(jìn)行精確測定的同時(shí)，可以觀測站的大地高程進(jìn)行精確測定這些特點(diǎn)使得水文測量技術(shù)的操作極為簡便，極大的方便了測量工作。另外，GPS水文測量的自動化程度很高，能夠在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行全天候的水文測量，一般不受天氣狀況的影響2。GPS在水文大斷面測量應(yīng)用中存在的問題及措施根據(jù)GPS技術(shù)在實(shí)際水文大斷面中應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)GPS在水文測量工作中還存在著許多問題，通過對這些問題的研究與分析，在實(shí)際工作中不斷尋找解決的措施，以此來保證GPS技術(shù)在水文大斷面測量中的正常工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水文測量結(jié)果的有效性和準(zhǔn)確性。1

8、、GPS技術(shù)的經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性目前，我國的GPS技術(shù)起步比較晚，技術(shù)發(fā)展還存在著一定的不足，所以GPS技術(shù)在水文大斷面測量的應(yīng)用中的成本價(jià)格還存在著比較高的弊端。但是，由于不同的水文大斷面的測量內(nèi)容對其測量的精度要求也存在不同,因此，我們必須要在滿足測量精度要求的前提下,通過價(jià)值工程的原理從各方面對GPS技術(shù)在水文測量中的應(yīng)用進(jìn)行綜合考慮與分析,以此來盡可能地提高GPS技術(shù)在水文大斷面測量應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)適用性。2、GPS衛(wèi)星信號的接受由于GPS技術(shù)是通過接收GPS衛(wèi)星信號來實(shí)現(xiàn)對水文大斷面測量點(diǎn)的定位，因此，衛(wèi)星狀況的好壞對GPS技術(shù)定位的實(shí)現(xiàn)和水文測量的精度產(chǎn)生十分關(guān)鍵的影響。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行定

9、位時(shí)，會存在衛(wèi)星狀況不良的情況，導(dǎo)致設(shè)備對GPS信號的接收出現(xiàn)一定的問題，這時(shí)就會造成GPS技術(shù)定位誤差增大的現(xiàn)象出現(xiàn)，甚至GPS信號失鎖無法進(jìn)行定位，從而影響水文工作的進(jìn)行。所以，作為水文測量的工作者，就要在數(shù)據(jù)采集時(shí)對衛(wèi)星的狀況進(jìn)行密切的關(guān)注，發(fā)現(xiàn)所接收使用的衛(wèi)星數(shù)目過少或出現(xiàn)浮點(diǎn)解時(shí)應(yīng)作特別記錄或延長測量時(shí)間，以此來保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。3、測前準(zhǔn)備工作GPS基準(zhǔn)站設(shè)置與常規(guī)光電儀器設(shè)站相比存在著較大的區(qū)別，因此在應(yīng)用GPS對水文大斷面每次進(jìn)行設(shè)站測量時(shí)，要先到其他已知點(diǎn)上進(jìn)行測試比對,確認(rèn)無誤后才可以進(jìn)行后續(xù)工作，以此來防止設(shè)站出現(xiàn)的錯(cuò)誤，造成測量失誤。此外，要對測區(qū)的控制點(diǎn)資料進(jìn)行收

10、集，進(jìn)行參考站和流動站的設(shè)置。同時(shí)，還要根據(jù)差分GPS的工作原理嚴(yán)格控制基準(zhǔn)站與移動站之間的距離，從而有效地保證測量數(shù)據(jù)的精度以及差分?jǐn)?shù)據(jù)鏈的正常傳播需要。4、對測量數(shù)據(jù)的處理通過GPS技術(shù)對水文大斷面進(jìn)行測量后，要及時(shí)對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和處理。由于水文的所有測量數(shù)據(jù),尤其是水下地形測量數(shù)據(jù)，它們都是通過自動采集并以電子文件形式記錄在計(jì)算機(jī)或儀器內(nèi)存里的,因此要及時(shí)對水文大斷面測量的結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)備份和匯總工作,或者進(jìn)行拷貝提供內(nèi)業(yè)后處理和編輯成圖使用，以此來防止水文測量信息數(shù)據(jù)的丟失3?？偠灾?，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)在水文大斷面測量中的應(yīng)用，是水文測量工作發(fā)展的必然趨勢。我們要在實(shí)際水文大斷面的測量工作中，通過對GPS技術(shù)理論知識的深入研究，不斷總結(jié)測量工作中的經(jīng)驗(yàn)，使GPS能夠更好的應(yīng)用于水文大斷面的測量工作中，以此來降低