GPS技术在水文水资源监测方面的应用

GPS技术在水文水资源监测方面的应用

赵彦龙

黄河水利委员会山东水文水资源局,山东 济南 250100

摘要：近年来， GPS技术被应用于各种水文水资源的监测，而且可以实现这一点的实时监测，极大地减少了水下地形的成图时间，对该水文水资源的监测发挥着非常关键的作用。 GPS技术以目标定位、导航和精密的测量手段，代替了传统的监测手段，更加精确地对其所处的海域进行数据采集和测量。GPS技术不但用于水域监测，而且还用于水质监测、地下水资源勘查、水流测试等，是现代科学技术在传统水利领域的运用。水是生命之源，在自然界中起着十分重要的作用，它既可以为人们提供日常生产、生活所需，又可以维持人体机能的平衡。随着我国社会经济的发展，人口的增加，对水资源的需求也在逐步增加，这就要求对水资源进行科学管理和合理开发利用。

关键词：GPS技术；水文水资源；监测应用

引言；

GPS技术在水文监测和水资源管理等方面有着重要的应用价值。随着社会经济的不断发展，人们的生产和生活水平不断提高，对丰富和高质量的水资源的需求越来越迫切，必须加强对水资源的监测和管理。在 GPS技术的基础上进行水文水资源监测，对于提升水文水资源监测的水平和实现全自动化发展具有重要意义。GPS技术在对水位进行监测时，可以移动到任何位置，并且，可以在任何状态下进行，可以自动采集、输出和接收水文数据，在初步分析阶段，可以不设定参数。在具体的使用过程中，由计算机来完成指令的发布和参数的设定等操作和控制。GPS技术在我国的推广和使用，对于改善我国的水文水资源监测工作具有重要的意义。

一、GPS技术的概念及其优点

（一）GPS技术的概念

GPS技术是一种可以实现全方位导航和定位的技术，它具有自动化、高精度、高效益和全天候监测等优点，在工程测量、地表测量、资源勘探、水资源监测等方面都有广泛的应用。在使用 GPS技术的过程中，与 RTK软件定位相结合，对水库、河道、湖泊等进行实时定位与监测，对险情预测、水文水资源实时监测，为水文水资源监测与管理等提供决策依据。GPS技术自身的柔性特性，使其能够在水文监测和自动管理等方面提高对水文和水资源的监测水平。GPS技术在实现数据传输与信息处理时，则可以通过 GPS数据传输、定位控制的方式，优化数据信息处理过程、处理方式等，从而达到数据信息处理、数据监测分析水平的综合提高。

（二）GPS技术的优点

GPS技术的实用价值在于，它能够提供全球24小时的全天候、高精度的定位，并且，其精度可达0.002%。GPS技术的定位精度更高，并且，观察时间也更短，因此，对水文水资源监测的控制网络进行操作并不困难，通过对其进行持续的改进和优化，可以有效地提高水文水资源监测的控制水平。利用 GPS进行操作观察时，能将仪器放置在适当的位置，对接收天线太藕节，同时还能对卫星发出的电磁信号进行接收，从而提高了工作效率[1]。

二、GPS技术在水文和水资源监测中的意义

将 GPS技术应用于水文水资源监测，通过遥感技术、无线数据传输等方式，构建更加稳定的监测平台。对取水用户以及入河口、污水排出口、水库等各项信息进行收集、处理、传输和解析，加强对水源取水、提供水资源、使用水资源以及排水等各项水资源的开发利用重要环节的监测，实现对水资源信息的交换与共享。该技术所涵盖的信息转换和数据解析管理系统，可以有效地提升水文水资源的监测水平，进而促进传统水文监测逐步向现代化的水文监测方向发展，让水文信息收集和反馈变得更加准确和全面，从而有效地提升水文监测水平。

三、GPS技术用于水文学监测的具体应用

GPS技术的运用，使水文监测资料的精度和稳定性得到了较好的保证，减少了人工观测的困难。由于我国水资源分布广泛，其监测工作面临着诸多不确定性因素， GPS技术的运用，为规避不安全因素，提高监测数据精度提供了有力的技术保证。

（一）洪水调配

在中国，夏天是洪涝灾害的多发季节，洪涝灾害给社会带来了很大的经济损失。我国各地政府都非常注重对水文水资源灾害的监测，并研究出了许多应对水灾的方法，从各个方面来保护人们的生命财产安全。比如，为了做好防洪工程的工作，利用 GPS技术，够有效地对该地区的水资源进行有效的监测与调控，为及时发布洪涝灾害预警、制定防洪减灾对策、制定灾民疏散路径、安排救援物资等提供重要的科学依据。当前，人们在 GPS技术的基础上，设计出了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技术能够对区域内的水资源水位进行实时监测，并将实时水位数据传送到数据管理中心。数据管理中心以所获得的数据信息为依据，利用计算机技术对其进行计算，从而制作出水位曲线图，并在计算机页面上进行动态监测显示。比如， GPS能够对洪水的推进、蓄洪区的水位以及人口的迁移等进行全方位的监测，并将获取的数据传送到有关部门，使得他们能够及时了解洪涝灾害的动态，从而为制定洪涝灾害的防治方案、传达防洪指令等提供了科学的理论基础

[2]。

（二）水位采集

GPS技术拥有自动、高智能等优点，它能够在恶劣的环境下进行监测，能够进行数据的实时传送、采集、整理，还能避免工作人员在工作过程中出现的安全隐患，技术人员可以在监测中心用电脑获得有关的水位资料。由 GPS模组发送来的资料，由水文监测中心进行储存和管理，并将其转换为演化过程。通过对水位采集系统与传输系统的联合操作，使有关软件对实地观测单元的管理和监测成为一种现实，从而使数据采集、传输、分析、保存、管理过程完全自动化、智能化。

（三）水质监测

GPS技术可以对河道、湖泊和海洋的采集样点坐标进行定位，可以对水源带的污染情况进行实时监测，并以监测数据为基础，构建出一幅动态监测图，可以对整个观察水域的水质情况、污染面积及扩散流出的具体方向进行综合的反映，为制定有针对性的治理方案提供了基础。另外，通过对 GPS传回的数据，经过技术处理，可以快速地做出水质检测结果。

（四）流量测量

传统的河流断面位置测量通常采用与几线辐射杆六分仪夹角定位的方法，该方法跨越较大，目视距离较长，且在坐标点内部有较多的障碍，容易造成对河流原有标志的不清晰，影响测量精度。将 GPS技术应用于水力流量测试，既可减轻工作强度，提高工作效率，又可提高测量精度[3]。

（五）水文测量

在水文测量区内，安装 GPS地面接收机，构建出相应的坐标，寻找出相应的数值参数，以这些数据为依据，来决定一个参考模式， GPS水文测量系统会按照参考模式的类别，自动地对其进行修改。GPS地基接收机的天线要求在其坐标系统的几何中心处，利用该天线与已测得的水面水位，可以直接获取真实的水深参数和有关资料，并经过相关运算，从而获取水深信息。为确保测得的水位资料的正确性，应针对具体条件，构建适当的滤波模式，并对其进行专门的滤波处理。在这一过程中，应采用递增的方法来降低外界的负面影响。另外，还必须在计算机上安装专门的滤波软件，以确保数据的精确度。工作人员通过电脑，将由 GPS传输来的水位值，通过实时传输至监测系统，快速得到水位值，污染等级，取样点的坐标。通过对采集到的资料进行处理，形成了一张实时、准确的水质和水污染状况的监测图，从而达到对水资源进行科学管理的目的。GPS技术采用计算机程序对各监测点进行控制，可为水文测量工作的顺利进行，从而使水文测量工作更具科学性和科学性。

结束语：

本文通过对 GPS技术应用于水文、水资源监测的详细阐述，指出 GPS技术的迅速发展给人们的生活、生产带来了极大的方便。通过对水环境的监测与分析，实现了对水环境的有效控制与控制。通过对水位和流速的实时监测，使防汛调度人员可以对泄洪和蓄滞洪进行及时的调控，从而有效地保障了河道周边群众的生命安全。随着 GPS技术的发展，其应用范围将越来越广。

参考文献：

[1]孟香林.GPS技术在水文水资源监测方面的应用[J].内蒙古水利,2021(12):28-29.

[2]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(电子版),2017(26):176.

[3]董晓兵.新时代GPS技术在水文水资源监测中的应用[J].河南科技,2021,40(12):52-54.