新时代GPS技术在水文水资源监测中的应用

董晓兵

摘 要：新时代，要想探测水资源情况并掌握水文动态，人们需要充分利用科学技术，而全球定位系统（GPS）便是其中极为重要的技术手段之一。GPS技术通过卫星导航为用户提供精确信息，在水文水资源监测中的应用越来越广泛。本文探讨了GPS技术在水文水资源监测中的具体应用，以期将该技术更好地应用于我国水文水资源监测中。

关键词：GPS技术;水文水资源;监测

中图分类号：P228.4;TV123 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）12-0052-03

Application of GPS Technology in Hydrology and Water

Resources Monitoring in the New Era

DONG Xiaobing

（Hebi Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Hebi Henan 458000）

Abstract： In the new era， in order to detect water resources and master hydrological dynamics， people need to make full use of science and technology， and the Global Positioning System （GPS） is one of the most important technical means. GPS technology provides users with accurate information through satellite navigation， and is more and more widely used in hydrology and water resources monitoring. This paper discusses the specific application of GPS technology in hydrology and water resources monitoring， with a view to better applying the technology to hydrology and water resources monitoring in my country.

Keywords： GPS technology;hydrology and water resources;monitoring

21世紀，全球科学技术快速发展，直接促进了信息技术的普及，各行各业越来越重视信息技术的应用，也深刻认识并积极拥抱信息时代的到来。GPS技术是世界先进的科学技术之一，由空间部分（GPS卫星）、地面监控部分和用户部分组成，可以为用户提供效率高、精确度好（可达毫米级别）的快速测量服务。近年来，该技术越来越广泛地运用于水文水资源监测中，能够实现对水文水资源的实时监测，大大缩短了水下地形的成图周期，对水文水资源监测起到关键性作用。本文主要研究GPS技术的基本原理及应用优势，探讨GPS技术在水文水资源监测中的具体应用，为人们应用GPS技术进行水文水资源监测提供参考依据[1]。

1 基本原理

GPS技术是全球范围内广泛应用的技术手段，可以对海、陆、空进行全方位的导航和定位。GPS技术具有高效益、高精度、全自动化的优势，在我国各行各业中都有着广泛的运用，如工程测量、地表测量、资源勘探等方面。GPS技术在水文水资源监测方面也发挥巨大的作用。作为GPS技术的姊妹技术，实时动态载波相位差分技术（简称RTK技术）可以与GPS技术相互配合，实现对湖泊、河道、水库的实时监测。通过收集和动态展现数据信息，人们可以预测水文水资源灾害，做出正确的决策。

2 技术优势

GPS技术是伴随计算机技术的发展，适应定位系统的更新需求而衍生的定位技术。该技术通过多种传感设备将物体和互联网联系起来，然后通过信息媒介实现通信和数据传递。GPS技术为水文水资源监测提供了便利，赋予水文水资源监测智能化特征，最终实现水文水资源的实时监测。该技术在水文水资源监测中具有极大的优势。

一是灵活方便。GPS技术不需要人工辅助，可以点位任意区域，对各处水位进行监测，无论是何种天气情况，该技术都可以做到实时工作。二是全自动化。在水文水资源监测中，GPS技术不需要进行参数设置，就可以实现水文信息数据的自动收集和输出，技术应用更为自动、更为方便，可以实现水文水资源监测过程的全自动化操作[2]。三是智能化。GPS技术在野外应用中不需要将人锁定在野外，在室内就可以实现技术操作，如发布指令、设置参数等。四是数据高精准化。GPS技术利用卫星进行实时监测，其成像周期很短，在短时间内就可以完成水文水资源信息采集，一般一次性监测即可完成任务。究其原因，GPS技术所提供的数据具有高精准化特点，无须反复对水文水资源进行监测，缩短了监测周期，保证了水文水资源信息的精准性[3]。GPS地面基准站信息接收示意图如图1所示。

3 GPS技术在水文水资源监测中的应用

3.1 水位数据采集和实时传输

在水位测量的过程中，GPS技术得到广泛应用。为确保水位数据采集的实时性和精确性，技术人员研发出滤波算法并制作了滤波模型，将滤波模型制作成软件输入到GPS手持机中，从而随时随地使用GPS手持机。在水文水资源监测中，GPS技术可以收集水位数据信息，然后通过通信系统将其发送到监控中心。水位数据收集后，GPS技术可以实现数据的实时传输，数据内容、频率、模式和采集间隔等要素都可以通过软件编程来实现，最终使得GPS技术适用于野外测量[4]。GPS数据处理基本流程如图2所示。

3.2 水质监测

近年来，我国各地大力发展经济，这已然成为我国发展的头等大事，但是部分地区秉持错误观念，要经济不要环境，要发展不要生态。有些地区积极办工厂，发展养殖业，但是污水没有进行有效处理就直接排入河流中，流域内水环境污染极为严重，水环境治理已经迫在眉睫。水污染对广大人民群众的日常饮水安全带来威胁，直接影响广大人民群众的身体健康[5]。因此，加强水质监测，做好水质净化管理至关重要。在对区域水资源进行水质监测时，人们可以利用GPS技术，在监测船上确定好采集点，然后通过定位确定精确的位置信息，利用高科技设备采集水样，获得水质监测数据信息，再将其直接绘制成等值线图，从而得到直观、精确、客观的水质信息，为科学治理水环境提供依据。

3.3 流速监测

我国夏季降雨往往较多，有些河流的流域分布广泛，流量会急速加大，直接导致流速加快，如不及时做好流速监测而出现泥石流、洪水等灾害，将直接影响区域内广大人民群众的生命财产安全。过去，水流的流速监测往往采用基线辐射杆六分仪夹角定位法，如果区域内障碍物多、视距比较长，那么观测往往受到各种干扰，所得数据信息也不是很精准。而GPS技术的出现解决了这个难题。GPS技术不受障碍物多和视距长短的影响，可以直接精准测定河流断面流速，搜集水文资料，从而快速、高效、精准地解决水文巡測中断面监测定位难的问题[6]。

3.4 洪水调度

我国地大物博，幅员辽阔，夏季，南方容易发生水灾，造成的经济损失非常严重。我国各地政府都极为重视水文水资源灾害监测，探索出诸多应对水灾的方法，全方位保障人民的生命财产安全。例如，为做好防洪减灾工作，人们应用GPS技术，建立防洪决策支持系统，针对区域洪水灾害提前做好准备。GPS技术可以实现对区域内水资源的合理监测和调度，以便发出洪水预警，采取防洪减灾措施，为灾民转移路线设计和救灾物资投放提供决策依据。目前，人们以GPS技术为基础，设计出防洪智能应急预警系统、防汛信息查询系统、防汛指挥系统、防洪规划信息管理系统和洪水风险评估系统等预防性系统。GPS技术可以实时监测区域内水资源水位，将实时水位数据传输给数据管理中心，数据管理中心根据所获得的数据信息，通过计算机技术测算，绘制水位曲线图，在计算机页面上进行动态监测显示。例如，GPS技术可以全面监测洪水推进情况、蓄洪区水位情况和人员转移情况等，并将所得信息传输给相关部门，使其获得最新洪水灾害实时变化情况，为进一步做好洪水灾害防治计划、传达防洪指令提供决策依据。

3.5 未来应用

为预防洪水灾害，我国各地建立多个蓄水泄洪区，这样不仅可以合理利用水文水资源，而且可以更好地进行洪水灾害预防。当前，将GPS技术直接应用到水文水资源监测中，可以很好地解决水文水资源监测难题，实现对水文、土壤、地形地貌、地下水等基本情况的监测。未来，应该继续完善水资源流域监测系统，减少监测数据误差，提高监测数据的精确性。另外，GPS技术要与遥感（RS）、地理信息系统（GIS）等先进技术结合，提高技术扩展性，实现信息资源共享，提高自身在水文水资源监测中的应用水平[7]。

4 结论

GPS技术作为高效、快速、精准的水文水资源监测手段，其在很大程度上推动着水文水资源监测技术的进步。它通过卫星导航为用户提供精确信息，在水文水资源监测中的应用越来越广泛。GPS技术是探测水资源情况、掌握水文动态的有效途径。利用GPS技术，及时监测水文水资源情况，可以避免洪水灾害和地质灾害发生，保证广大人民群众的生命财产安全。在水文水资源监测和洪水、地质灾害预防中，GPS技术发挥着不可替代的作用。在今后的水文水资源监测中，我国要不断吸收国外先进的经验，结合GPS技术实际发展情况，发挥GPS技术的优势，提升水文水资源数据信息的准确性和可靠性，为水文水资源管理提供依据。

参考文献：

[1]杜忠国.GPS技术在水文监测中的应用[J].科技经济导刊，2019（6）：22.

[2]鲁兴志，郑琳丽.新时期GPS技术在水文水资源监测方面的应用[J].黑龙江水利科技，2018（11）：170-171.

[3]周莺，李兰兰.GPS技术在水文监测中的应用[J].河南科技，2018（4）：93-94.

[4]左鼎，李冰，张炜.GPS技术在水文水资源监测方面的应用[J].城市建设理论研究，2017（26）：176.

[5]郭树贤，闫海波.GPS技术在水文水资源监测中的应用[J].河南科技，2016（21）：29-30.

[6]彭小波.GPS技术在水文水资源监测方面的应用分析[J].低碳世界，2016（21）：65-66.

[7]李春光.GPS技术在水文水资源监测方面的应用[J].绿色科技，2016（8）：179-180.