试论GPS在水文大断面测量中的应用

【摘要】：随着我国科学技术的不断发展，GPS全球定位系统在我国的各个领域得到了广泛的应用。尤其是GPS技术在水文大断面测量中的应用，极大的提高了我国水文地下测量工作的效率和数据的准确性，从而促进了水文测量技术的现代化发展。通过GPS技术的应用，既能够有效地降低水文测量工作的强度，又能够方便水文测量数据的整理和检查。因此，GPS技术在水文大断面测量中的应用越来越多的受到人们的关注。本文通过GPS技术的发展，对GPS在水文大断面测量中的应用进行深入的分析与研究。

【关键词】：GPS；大断面；水文测量

中图分类号：P228.4文献标识码： A 文章编号：

简单来说，GPS就是全球定位系统的简称。它是指通过利用GPS定位卫星，在全球范围内进行实时定位和导航的系统。GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，通过采用空间距离后方交会的方法，以此来确定待测点的位置。由于GPS技术在水文大断面测量中的使用时只要求测站上空开阔，对测站之间互相通视要求不高，因此，在使用GPS进行水文大断面测量时就不再需要建造觇标。GPS技术的这一优点既可以大大减少水文测量工作的经费和时间，同时也可以使选点工作变得非常灵活多变，省去了传统水文测量中对传算点以及过渡点的测量工作。

由于GPS能够在全球范围内提供准确度极高的时间信息、三维坐标以及三维速度等方面的信息数据，因此GPS在水文大断面中的应用得到迅速发展。GPS全球定位系统分为空间卫星群、地面监控系统以及卫星接收设备三个部分。首先GPS的空间卫星群是由24颗GPS卫星组成，它们平均分布在六个轨道面上，能够保证GPS接收设备在任何时间、任何地点的地平线以上接收到卫星发出的信号；其次GPS的地面监控系统，它包括主控站、监测站以及注入站，通过他们之间的相互配合，来进行与卫星之间的数据处理，接收和发送。最后是GPS用户的接收设备，它主要是指GPS接收机、数据处理软件以及计算机等用户设备，可以接受GPS卫星发出的信号，然后利用这些信息数据进行定位导航。因此，GPS在水文大断面测量中的应用可以极大的降低工作的难度，保证测量数据的精准度，对水文大断面测量工作的发展具有十分重要的意义[1]。

水文大断面测量中GPS技术的发展现状

GPS技术率先由20世纪70年代的美国研发，至今已经在全球范围能得到了广泛而快速的发展。但是目前我国对GPS技术的应用相对于国外来说起步比较晚，尤其是GPS技术在水文大断面测量中的应用，虽然取得了一定的成果，但是GPS技术在水文大断面测量的实际应用中还存在着一定的问题。

水文上的河道断面一般指设置测站的河段剖面，而水文测站一般设在上下游比较平顺的河段。近年来，随着GPS系统的不断完善以及相关软件的不断更新，我国的GPS全球定位系统在水文大断面测量中的应用取得了一定的进步和发展。目前，我国通过GPS技术对水文大断面进行测量时，对于20km以内相对静态的定位，仅需15-20分钟；而对于快速静态相对定位进行测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测的时间只需要几秒钟。因此，GPS技术在水文大断面中的应用能够提高水文测量工作的效率以及降低测量者的工作强度，使测量工作更加简便。

GPS技术在水文大断面测量中应用的特点

GPS技术与传统的水文大断面测量方法相比较，具有很大的不同。其特点对水文测量具有十分重要的意义，通过对这些特点的研究可以使GPS技术更好地应用于水文大断面的测量工作中。

一方面，使用GPS技术进行水文测量时，测站之间对通视性的要求不高。在水文测量中，测站之间的相互通视性一直是测量工作的难题。但是，由于GPS技术对这一要求不高，只要保证测站上空开阔不受干扰，便能对GPS卫星信号进行接收的特点使得这一问题得以充分解决，从而提高了水文测量中的选点灵活方便性。另一方面，GPS技术具有定位精度高的特点。通过对比常用的设备可以发现，双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，二者的测量精确度差不多。但是，在实际水文大断面测量工作中可以分析得出，随着测量距离的增长，使用GPS进行水文测量的优越性就会更加突出。此外，GPS技术在水文测量中还具有，观测时间短，操作简便以及能够提供三维坐标等特点，通过快速静态定位方法的方法使得测量时间缩短，并且能够对观测站平面位置进行精确测定的同时，可以观测站的大地高程进行精确测定这些特点使得水文测量技术的操作极为简便，极大的方便了测量工作。另外，GPS水文测量的自动化程度很高，能够在任何地点，任何时间连续地进行全天候的水文测量，一般不受天气状况的影响[2]。

GPS在水文大断面测量应用中存在的问题及措施

根据GPS技术在实际水文大断面中应用经验的总结，可以发现GPS在水文测量工作中还存在着许多问题，通过对这些问题的研究与分析，在实际工作中不断寻找解决的措施，以此来保证GPS技术在水文大断面测量中的正常工作，进而实现水文测量结果的有效性和准确性。

1、GPS技术的经济适应性

目前，我国的GPS技术起步比较晚，技术发展还存在着一定的不足，所以GPS技术在水文大断面测量的应用中的成本价格还存在着比较高的弊端。但是，由于不同的水文大断面的测量内容对其测量的精度要求也存在不同,因此，我们必须要在满足测量精度要求的前提下, 通过价值工程的原理从各方面对GPS技术在水文测量中的应用进行综合考虑与分析,以此来尽可能地提高GPS技术在水文大断面测量应用中的经济适用性。

2、GPS卫星信号的接受

由于GPS技术是通过接收GPS卫星信号来实现对水文大断面测量点的定位，因此，卫星状况的好坏对GPS技术定位的实现和水文测量的精度产生十分关键的影响。在利用GPS技术进行定位时，会存在卫星状况不良的情况，导致设备对GPS信号的接收出现一定的问题，这时就会造成GPS技术定位误差增大的现象出现，甚至GPS信号失锁无法进行定位，从而影响水文工作的进行。所以，作为水文测量的工作者，就要在数据采集时对卫星的状况进行密切的关注，发现所接收使用的卫星数目过少或出现浮点解时应作特别记录或延长测量时间，以此来保证测量数据的准确度。

3、测前准备工作

GPS基准站设置与常规光电仪器设站相比存在着较大的区别，因此在应用GPS对水文大断面每次进行设站测量时，要先到其他已知点上进行测试比对,确认无误后才可以进行后续工作，以此来防止设站出现的错误，造成测量失误。此外，要对测区的控制点资料进行收集，进行参考站和流动站的设置。同时，还要根据差分GPS的工作原理严格控制基准站与移动站之间的距离，从而有效地保证测量数据的精度以及差分数据链的正常传播需要。

4、对测量数据的处理

通过GPS技术对水文大断面进行测量后，要及时对数据进行保存和处理。由于水文的所有测量数据,尤其是水下地形测量数据，它们都是通过自动采集并以电子文件形式记录在计算机或仪器内存里的,因此要及时对水文大断面测量的结果进行数据备份和汇总工作,或者进行拷贝提供内业后处理和编辑成图使用，以此来防止水文测量信息数据的丢失[3]。

总而言之，随着科学技术的不断发展，GPS技术在水文大断面测量中的应用，是水文测量工作发展的必然趋势。我们要在实际水文大断面的测量工作中，通过对GPS技术理论知识的深入研究，不断总结测量工作中的经验，使GPS能够更好的应用于水文大断面的测量工作中，以此来降低测量工作的难度，提高测量工作的效率，保证水文测量数据的准确性和有效性。

【参考文献】

韩艳丽GPS在水文大断面测量中的应用【期刊论文】中国西部科技-2009

李聚方 郝亚东远距离动态GPS测量在黄河断面测量中的应用【期刊论文】人民黄河-2010

谢金财关于水文测量中GPS应用的探讨【期刊论文】城市建设理论研究（电子版）-2012