摘要：水是人类生存必不可少的重要资源之一，如果没有水资源，人类也将无法生存。并且，我国是水资源比较紧缺的国家，随着工业进程的不断推进，水资源越来越稀缺，因此探测新的水资源、对水文情况进行掌握，就成为相关部门需要关注的问题。其中，GPS技术能够通过卫星导航来为用户提供精确的信息，当前在水文水资源监测中得到了广泛应用，我们应思考GPS技术的应用优势，并对GPS技术在水文水资源监测方面的重要应用进行简要介绍。
关键词：新时期；GPS技术；水资源；监测；应用；分析
引言：随着人们生活水平的逐渐提高，对于环境保护意识也在不断加强。作为环境保护的重要组成部分之一，监测技术在水质监测中起到了不可替代的重要作用。文章主要针对现阶段我国水体污染现状及相关技术监测存在的一些问题进行简要的分析与总结，并为其他监测手段提供可靠的技术支持。加强水质监测技术质量控制，不仅仅可以有效的对数据进行分析对比，还能提升水环境的整体监测水平，通过一系列的监测行为及规范，可以将数据信息进行有效地整理，从而指导水文监测的正确性与相关的执法力度的实施。从某种意义上而言，GPS技术不仅仅可以有效进行毫米精度定位，更具有其全球性、连续性和全天候等特点。其中RTK软件定位系统可以配合其他先进的监测系统及导航测量软件，实时定位监测并绘制成图。尤其是在河道、湖泊、水库等施工方面的应用，通过图纸分析能有效地做出各种险情预测，并对存在的问题能够清晰准确地上报，利于相关负责人做出有利的决策。
1.GPS技术的应用优越性分析
1.1 GPS的运行原理
GPS主要是利用卫星来搜集信息，测出卫星与用户接收端的距离，并且由多颗卫星收集数据、进行定位，从而能够更加准确的位置信息。在整个定位的过程中，需要明确卫星的准确位置，用户与卫星之间的距离，可以使用卫星发出的信号传送到用户接收器上所花费的时间乘以光速来获取。由此可见，在信息传输过程中，需要穿过大气层和电离层，对卫星信号造成一定程度的干扰。因此，卫星与用户接收器之间的距离并不是真实的距离，而是伪距，可以使用二进制码元组成的伪随机码发射导航电文，从而能够将接收到信息进行计算，从而对用户接收端的位置进行准确的定位。
1.2 GPS应用的优点
GPS技术具有其优异的性能，能够有效提高监测的效率。目前，GPS卫星的数量有二十四颗左右，覆盖了全球百分之九十八的面积，能够实现二十四小时的无间断监控。GPS技术的检测准确度非常高，能够获取非常准确的定位信息，据有关数据表明，GPS技术在五十千米之内的相对定位精度能够达到1米左右。在同时，GPS的观测消耗时间比较短，很多GPS系统在几分钟内就可以进行定位，甚至几秒就可以定位。使用GPS技术来建立控制网，能够使观测效率大大提升。接收机是GPS的重要组建，其功能、性能也不断完善，使得设备操作更加便捷。当使用GPS进行观测作业的时候，观测人员只需要安装好仪器，量好天线高度即可，使观测人员的劳动强度大大降低。
2.水文水资源监测的意义
水是人类赖以生存的根本，加强水资源的监测以了解水体、水量、水质及其空间变化情况能为人们开发利用水资源、保护水资源提供重要依据。其中，传统的水文监测工作指的是主要对降水量、蒸发量和地表及地下径流的监测。而水资源监测的主要工作是对地下水、地表水及空中水进行分析以了解水体，水质和空间变化情况。而对这些监测数据进行分析，可以预测未来一段时间内水资源的变化趋势，为合理开发利用水资源、保护水资源提供了有利的依据。GPS卫星正常工作时，会利用二进制码元组成的随机码向地面上用户的终端机发射导航电文。地面用户的终端机接收了卫星传来的导航电文后，提取卫星的时间与自己所在位置的时钟进行比对确定导航电文从卫星发射到终端机所用的时间。而电磁波在空气中传播看作以光速匀速传播，所以，卫星与终端机的距离就是发射时间与光速的乘积。确定了卫星与用户的距离，再借助导航电文中的星历数据确定卫星的位置，便可以知道用户在大地坐标系的位置。当然由于卫星发射出的电磁波信号在传播过程中要通过大气层及电离层，速度会有所影响，所以通过此方法确定出的用户与卫星的距离不是真实距离而是伪距，但是误差比较小，精准度还是比较高。
3.GPS技术在水文水资源监测方面的应用
3.1 GPS水位数据自动采集及实时传输系统的含义
3.1.1系统的研制
一是局部精密高程转换模型的建立。GPS实测的是大地高程，而水位测量中通常采用的是国家“85”高程，这就需要通过建立高程转换模型，实现大地高程向国家“85”高程的转换。二是实时水位的提取。在手掌机（PDA）上编制软件，实时提取RTK高程数据，并利用已经建立的高程转换模型，获取以国家“85”高程表达的水位。三是渐进式水位数据的滤波算法研究。为确保水位数据的精度，研制一定的滤波模型，对短时间内水位数据进行渐进式滤波处理，以消除观测误差的影响。研制模型，编制软件并镶入PDA中，确保水位数据的正确无误。四是野外观测单元子系统的合成。PDA收集到了水位数据以后，需要将数据发送到监控中心。数据发送可以采用手机中的GPRS通讯模式实现（也可采用网络或别的传输系统）。要实现整个系统，首先需要将PDA系统与手机系统实现合成，在此基础上，将水位数据进行编码并向手机中输送。五是监控单元。数据发送出去后，在监控单元需要实现数据的接收。数据的接收由接收单元（手机/手机模块/固定电话）以及数据管理单元（中央计算机）组成。编制程序对加密的编码进行解密处理，并对水位数据进行管理。六是智能监控系统的建立。水位数据的自动采集以及实时传送实现智能化。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过编写软件，实现监控中心对野外观测单元的工作状态监测和管理（GPS开关机操纵、采样间隔设置、以及数据传输内容、频率和模式选择）、数据质量管理（设置选择不同的滤波参数或模型）。真正实现对野外测量单元的智能监控。
3.1.2 GPS水位数据自动采集及实时传输系统的特点
一是方便灵活。可方便地移动到任何位置、在任何状态下进行水位测量。二是全自动化。无须进行任何参数设置，实现水位数据的自动提取、发送、接收、数据的管理和初步分析。三是智能化。参数设置，指令发布、执行等整个操作在监控中心通过计算机实现，无需到野外执行。四是高质量的水位数据。网络RTK技术、GPS接收机以及滤波技术，确保了对水位数据的质量控制。
3.1.3洪水调度
借助该系统可以实现实时监测水位的变化，并将各个位置的水位数据传输到领导决策层的办公室，计算机中的信息系统将根据实施监控的水位，绘制水位曲线，并动态的显示实际的洪水推进、蓄洪区淹没，并给出可能涉及的迁移人口、需要转移得可能位置和可能造成的经济损失等信息。领导决策层根据这些信息，在办公室中对水情就会又一个全面的掌握，并能够准确的下达防洪决策指令。在对水位进行测量的过程中，一般都是以国家“85”高程为准，而GPS所测出却是大地高程，鉴于两者之间无法通用，所以必须将大地高程转换为国家“85”高程，这个过程可以利用转换模型来实现。在电脑上软件上进行编制，能够对高程数据进行及时提取，并且能够借助转换模型，获取国家85高程所展现出来的水位。为确保测量的准确性，一般都会对水位数据进行滤波处理，因此应建立一个滤波模型，在其中使用渐进性的算法，能够消除外界因素在进行水位观察中的影响。也可以将滤波模型和软件安装到电脑中，从而能够获取实时的水位数据，并且能够保障其结果的准确性。当电脑接收到来自GPS卫星的水位数据之后，要将这些数据传送给监控中心，从而使得整个传输过程能够通过手机中的GPS通讯模块来完成，因此，可将GPS模块嵌入到电脑当中，这样电脑便可以对水位数据进行编码，并由GPS模块进行数据传输。当水位数据经由GPS模块发送出去之后，监控中心需要对这些数据进行实时接收。数据的接收可以由接收单元来完成，并由中央处理器负责对所接收到水位数据进行储存和管理。
3.2 GPS技术在水文水资源监测其他方面的应用
3.2.1流量测验中的应用
独流减河河口水文巡测断面，高洪期水面宽，同时要考虑潮位的影响，过去采用常规测验定位方法--基线辐射杆六分仪夹角定位法，靠测船在抢测。由于视距长，障碍物多，标志背景复杂，原来设置的断面标已无法通视。为了保证水文巡测工作不中断，利用GPS施测独流减河断面，收集高洪期水文资料。从测验的情况看，GPS系统运行正常，解决了水文巡测中断面测验定位难的问题。
3.2.2水质监测方面的应用
从一定程度上而言，水库中的水质其污染程度相对比较严重，所以利用GPS技术能够对水库中的水质进行采样定位、信息搜集。然后将这些信息进行合理化验分析，从中得出水库中各种水质的监测结果，可以以不同形式的直线图呈现出来，这样就可以依据显示的信息总结水质污染规律。
3.3流速检测
在夏季降雨比较多的季节，水流量会急速增加，使得流速增大，如果不进行准确的观测，很容易导致洪水、泥石流等灾害，影响当地人民的生命安全。在进行流速测量中，传统测量方位为基线辐射杆六分仪夹角定位法，这种方法由于视距比较长，障碍物比较多，标志背景比较复杂，在观测上有着一定的困难。在流速检测中，可以使用GPS系统，能够高效地对河面流速进行检测，搜集与流速有关的水文资料，从而解决了水文巡测中断面检测定位难的问题。
3.4水质监测
当前，环境污染越来越厉害，很多地区的水资源也遭受了不同程度的污染，给人们的日常饮用水也带来了一些威胁，因此水质监测受到了更加广泛的关注。在进行水库检测的时候，可以使用GPS系统在监测船上确定采样点的准确位置信息，在将该处的水质进行检测，对各个采样点的水质检验结果绘制成为等值线图，从而能够对水质条件的情况进行客观反映，为科学治理水文水资源提供有效方法。
总结：随着时代的快速发展，越来越多的高新技术也应用到了水文水资源监测工作中，能够对其流速、水质等进行检测，能够有效对水文水资源的具体情况进行观察和反馈，为抗洪抢险、水资源管理提供科学依据。总之，GPS技术在水文水资源中的应用，能够为水文水资源监测提供更加实时、全面、准确的定位帮助，从而提高水文水资源监测的效率，因此，我们应关注科技发展下各项新技术的应用，并使GPS技术在水文事业中得到广泛应用和发展。
参考文献：
[1]张元杰.遥感技术在新疆地区水文水资源中的应用分析[J].地下水，2018，40（02）：180-182.
[2]韩立伟.GIS技术在水文水资源领域的运用[J].科技创新与应用，2018（08）：160-161.
[3]张元杰.现代信息技术在水文水资源领域的应用[J].能源与节能，2018（02）：79-80.
[4]达娃曲桑.GIS技术在水文与水资源的应用进展[J].农家参谋，2018（04）：241.
[5]王明惠.遥感技术在水文水资源方面的应用分析[J].河南科技，2018（05）：92-93.
[6]邱赞，张舒雯.遥感技术在水文水资源领域中的运用探析[J].江苏水利，2018（02）：64-66.
论文作者:徐永红,蒙雅雯,武鑫鑫,唐颖倩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
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