GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用

田瀛莉

（甘肅省慶陽(yáng)水文水資源勘測(cè)局，甘肅 慶陽(yáng) 745000）

1 GPS技術(shù)應(yīng)用于水文水資源監(jiān)測(cè)的重要性

GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，通過(guò)遙感技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、中心數(shù)據(jù)分析等構(gòu)建了相對(duì)穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，對(duì)取水用戶(hù)、水源地、入河口、排污口、水庫(kù)及河流斷面等信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和分析，加強(qiáng)了對(duì)水源取水、供水、用水、輸水、排水等水資源開(kāi)發(fā)利用主要環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了水資源信息交換和共享。GPS技術(shù)所覆蓋的信息傳輸和數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)，提高了水文水資源監(jiān)測(cè)能力，促進(jìn)了傳統(tǒng)的水文監(jiān)測(cè)向現(xiàn)代水文監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)變，使水文信息收集和反饋更準(zhǔn)、更全面、更及時(shí)，提高了水文監(jiān)測(cè)水平[1]。

2 水文水資源監(jiān)測(cè)的布點(diǎn)特征

水文水資源監(jiān)測(cè)的布點(diǎn)應(yīng)準(zhǔn)確、有代表性，能快速、準(zhǔn)確地反映水質(zhì)及河斷面的具體情況，將水系設(shè)定為由一條主流與干支流組成，通過(guò)監(jiān)測(cè)河斷面選擇出具有代表性的斷面，更好地反映水質(zhì)特征和水源遷移的具體特征[2]。水系中主支流與干支流的運(yùn)行規(guī)律、污染源的分布面積及特征、具體坐標(biāo)位置等信息主要通過(guò)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)和公式表現(xiàn)。使用GPS技術(shù)對(duì)水文水資源實(shí)施監(jiān)測(cè)管理，同樣也需要在各種不同的環(huán)境下采集不同水源點(diǎn)的信息。運(yùn)行GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)程序?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在參數(shù)值的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力和分析能力，對(duì)河斷面各測(cè)點(diǎn)的方差進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算和分析，并據(jù)此判斷誤差所在。通過(guò)對(duì)水域面積、水源地水系情況、地下水分布、污染源擴(kuò)散情況等信息的全面篩選，可正確判斷出具有代表性的監(jiān)測(cè)地點(diǎn)，從而獲取優(yōu)質(zhì)采樣點(diǎn)。

3 GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用

GPS技術(shù)的應(yīng)用為水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性提供了堅(jiān)強(qiáng)有力的支撐，降低了人工監(jiān)測(cè)的難度。我國(guó)水資源的分布區(qū)域范圍比較廣，在水資源監(jiān)測(cè)過(guò)程中會(huì)遇到許多不確定因素，GPS技術(shù)的應(yīng)用解決了這一難題，為避免出現(xiàn)不安全因素、提高監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

3.1 洪水調(diào)配

利用傳輸系統(tǒng)將不同時(shí)間段、不同環(huán)境下的水位變化、流量變化及時(shí)傳送出去，計(jì)算機(jī)根據(jù)傳送出的不同數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析后繪制出水位曲線，方便工作人員做出準(zhǔn)確判斷。同時(shí)，利用動(dòng)態(tài)曲線圖不僅能顯示出洪水的推進(jìn)速度，還能顯示出蓄洪區(qū)的淹沒(méi)情況，有助于防洪決策的及時(shí)下達(dá)。

3.2 水位采集

GPS技術(shù)具有自動(dòng)化和高智能化的優(yōu)勢(shì)，可在惡劣的環(huán)境條件下完成監(jiān)測(cè)工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和收集整理，同時(shí)避免工作人員在工作中發(fā)生危險(xiǎn)，技術(shù)人員在監(jiān)控中心通過(guò)計(jì)算機(jī)就可以獲取相關(guān)的水位數(shù)據(jù)。水位監(jiān)測(cè)中心接收到GPS模塊傳送的數(shù)據(jù)后，利用中央處理器進(jìn)行儲(chǔ)存、管理，并對(duì)這些重要數(shù)據(jù)進(jìn)行換算演變。水位采集系統(tǒng)與傳輸系統(tǒng)的聯(lián)合運(yùn)行，真正實(shí)現(xiàn)了相關(guān)軟件對(duì)野外觀測(cè)單元的管理與監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、保存、管理全程自動(dòng)化、智能化。

3.3 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

GPS技術(shù)可定位河道、湖泊及海洋的采集樣點(diǎn)坐標(biāo)，實(shí)時(shí)監(jiān)控水源帶的污染情況，并根據(jù)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)制作出動(dòng)態(tài)監(jiān)控圖，全面反映整個(gè)觀測(cè)水域的水質(zhì)情況、污染面積及擴(kuò)散流出的具體方向，為制定有針對(duì)性的治理方案提供依據(jù)。此外，工作人員對(duì)GPS傳輸回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行技術(shù)分析后，可迅速判斷水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果。

3.4 流量測(cè)驗(yàn)

傳統(tǒng)的流量測(cè)驗(yàn)中，河斷面的常規(guī)定位測(cè)驗(yàn)一般使用基線輻射桿六分儀夾角定位方法，這種測(cè)驗(yàn)方法跨度長(zhǎng)、目視距遠(yuǎn)，存在障礙物多、坐標(biāo)點(diǎn)內(nèi)參照物背景復(fù)雜等弊端，會(huì)導(dǎo)致原斷面標(biāo)識(shí)無(wú)法識(shí)別清楚，從而影響測(cè)驗(yàn)工作的精準(zhǔn)性。GPS技術(shù)在流量測(cè)驗(yàn)中的運(yùn)用，不僅降低了工作強(qiáng)度、提高了工作效率，還提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性[3]。

3.5 水文測(cè)量

在水文測(cè)量區(qū)設(shè)置GPS地面接收機(jī)，對(duì)監(jiān)測(cè)位置建立對(duì)應(yīng)坐標(biāo)，找到對(duì)應(yīng)數(shù)值參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)確定基準(zhǔn)模式，GPS水文測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)基準(zhǔn)模式的種類(lèi)自動(dòng)改變操作方法。GPS地面接收器的天線必須位于坐標(biāo)系的幾何中心，通過(guò)天線和確定的地表水位可直接獲得實(shí)際水文高度參數(shù)及相關(guān)數(shù)據(jù)，再通過(guò)相關(guān)計(jì)算可得到水位信息。為了保證實(shí)測(cè)水位信息的準(zhǔn)確性，要根據(jù)實(shí)際情況建立合適的過(guò)濾模型，通過(guò)過(guò)濾對(duì)水位數(shù)據(jù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)處理。在此過(guò)程中要利用漸進(jìn)算法減少外部因素的不利干擾。此外，為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要安裝專(zhuān)業(yè)的過(guò)濾軟件[4]。工作人員利用計(jì)算機(jī)將GPS發(fā)送的水位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可迅速獲取水位、污染水平、采樣點(diǎn)坐標(biāo)等信息。技術(shù)人員將收集到的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成監(jiān)測(cè)圖，及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握水質(zhì)、水污染等具體信息，為水資源的科學(xué)管理提供依據(jù)。GPS技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)編程控制監(jiān)測(cè)單元，為提高水文探測(cè)工作效率提供了專(zhuān)業(yè)的技術(shù)支持，有利于實(shí)現(xiàn)智能化管理。

4 結(jié)束語(yǔ)

GPS技術(shù)是信息技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物，其在水文水資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用是新技術(shù)利用到實(shí)際生產(chǎn)生活中的具體體現(xiàn)，有助于實(shí)時(shí)了解各個(gè)地方及各種環(huán)境下的水資源信息，全面、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水文水資源，從而達(dá)到高效治理水資源、利用水資源的目的。