GPS技术在水文水资源监测方面应用
GPS技术和GPS-RTK技术在水工环工作中的应用
GPS技术和GPS-RTK技术在水工环工作中的应用1. 引言1.1 GPS技术在水工环境中的应用GPS技术在水工环境中的应用还包括水文模型的构建和验证，海洋科学研究中的航行轨迹监测等。
通过GPS技术，科研人员可以实时监测船只或者浮标的位置，追踪海洋动态，探测海洋资源等。
GPS技术在水工环境中的应用不仅提高了工作效率，也提升了数据的准确性和可靠性，为水工环境领域的发展和研究带来了新的机遇和挑战。
1.2 GPS-RTK技术在水工环境中的应用GPS-RTK技术在水工环境中的应用极为广泛。
GPS-RTK技术是差分GPS技术的一种进化形式，它通过配备专用的接收器和基站，可以实现厘米级的定位精度。
在水工环境中，GPS-RTK技术被广泛运用于测量水体流速、水位、波浪高度等参数，以及监测水利工程的稳定性和安全性。
通过GPS-RTK技术，工程师们可以准确地测量并监测水利工程中的各项参数，从而及时发现问题并采取相应的措施。
GPS-RTK技术还可以在水文勘测、水资源管理和水利工程设计中发挥重要作用。
由于其高精度和实时性，GPS-RTK技术被认为是水工环境监测和管理中不可或缺的工具。
在未来，随着GPS技术的不断发展和完善，GPS-RTK技术在水工领域的应用将会进一步扩大，为水利工程的建设和管理提供更加有效的技术支持。
2. 正文2.1 GPS技术原理及特点GPS(Global Positioning System)是一种通过卫星定位技术来确定地理位置的全球导航系统。
其原理是利用在地球轨道上运行的几十颗GPS卫星发射精确的微波信号，接收器通过接收这些信号来确定自身的位置信息。
GPS系统具有以下特点：1. 全球覆盖：由于GPS卫星在全球范围内运行，因此可以在地球任何地方进行定位，无论是在陆地、海洋还是空中。
2. 高精度：GPS系统可以提供高度精确的位置信息，通常在数米到数厘米的误差范围内。
3. 实时性：GPS系统可以实时获取位置信息，使得用户可以及时了解自身位置并进行相应的行动。
GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用
GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用随着科技的不断发展，全球定位系统（GPS）已经成为水利工程测绘中不可或缺的工具之一。
而在水利工程领域，实时运动定位技术（RTK）更是成为GPS测量的重要技术手段之一。
GPS-RTK测量技术的出现，不仅提高了水利工程测绘的精确度和效率，还为水利工程的设计、施工和管理提供了更可靠的地理信息支持。
本文将探讨GPS-RTK测量技术在水利工程测绘中的应用，并对该技术的优势和发展前景进行分析。
1. 地形测量在水利工程施工前，需要对地形进行详细的测量，并获得高精度的地形数据。
传统的地形测量方法需要大量的人力、物力和时间，而且精度有限。
而利用GPS-RTK技术进行地形测量，能够实现高精度的地形数据采集，大大提高了地形测量的效率和精度。
根据GPS 测量所获得的地形数据，可以制作数字高程模型（DEM），为水利工程设计提供可靠的地理信息支持。
2. 水文测量水文测量是水利工程中非常重要的环节，包括水域流速、水位、水质等参数的测量。
传统的水文测量需要人员实地采样并测量，不仅工作量大，而且受到天气和地形等因素的限制。
而利用GPS-RTK技术进行水文测量，可以实现远程自动监测和高精度测量，大大提高了水文测量的效率和精度。
3. 工程监测水利工程的施工和运行过程中，需要对水坝、水库、管道等设施进行定期监测，以确保其安全和运行正常。
传统的工程监测需要人员实地巡视并进行测量，存在周期长、效率低等问题。
而利用GPS-RTK技术进行工程监测，可以实现远程在线监测和高精度测量，大大提高了工程监测的效率和准确性，同时也减少了人员的风险。
4. 灾害监测水利工程区域常常受到自然灾害的威胁，如洪涝、滑坡、地质灾害等。
传统的灾害监测需要人员实地巡视并进行测量，而且无法实现对灾害的实时监测。
而利用GPS-RTK技术进行灾害监测，可以实现远程实时监测和高精度测量，为灾害防范和救援提供了重要的数据支持。
1. 高精度GPS-RTK技术能够实现毫米级甚至亚厘米级的定位精度，远高于传统测量方法。
卫星导航技术在水文水资源领域的应用
卫星导航技术在水文水资源领域的应用随着现代科技的不断进步和人类对自然资源的不断开发，我们已经开始面临着日益严重的水资源危机。
而要解决这个危机，我们首先需要了解水文水资源的情况，也需要选择合适的技术手段来进行监测和管理。
而现在，卫星导航技术正越来越多地被应用于水文水资源领域，为我们带来了更为全面和准确的数据信息，为有效管理水资源提供了有力的技术支持。
一、卫星导航技术介绍卫星导航技术是指利用全球定位系统（GPS）等卫星系统进行一种精确定位和跟踪的技术。
该技术通过三个或更多卫星的同时定位，可以确定地球上任意一点的经纬度、高度和时间等信息。
卫星导航技术一般分为两种，即全球定位系统和区域导航系统。
全球定位系统是由美国发起并运营的，它已经成为了全球范围内最主要的卫星导航系统之一。
区域导航系统则是指覆盖某一地区或国家的卫星导航系统，如中国的北斗导航系统。
这两种导航系统都为我们提供了高精度、全球覆盖的定位服务，可以广泛应用于交通、空气质量监测、农业、海洋监测、天气预报等领域。
二、卫星导航技术在水文水资源领域的应用水文水资源是指地球上水的循环和利用，它涉及到地球系统的诸多方面，如水环境、水文地质、水文气象、水资源等。
而卫星导航技术则可以为水文水资源的研究提供非常有力的技术支持。
1. 实时监测水位和流量在水文水资源领域，卫星导航技术可以直接应用于对水位和流量的实时监测。
通过将GPS接收机安装在河流或水库附近，可以实时地获取水位和流量数据，进而进行预测和控制。
同时，还可以将这些数据上传到云端，以便更多的人能够使用这些数据进行研究和管理。
2. 监测水质变化除了水位和流量，卫星导航技术还可以监测水质的变化。
我们可以在水中安装传感器，用来测量水的温度、pH值等指标，并将这些数据与GPS数据结合起来，进而进行实时监测。
此外，还可以利用卫星遥感技术来监测水面温度、色度、浊度等指标，进一步提高水质监测的效率和准确性。
3. 卫星遥感监测干旱卫星遥感技术也可以应用于监测干旱情况。
地理信息技术在水资源调查中的应用
地理信息技术在水资源调查中的应用地理信息技术（Geographic Information System, GIS）是一种以电子地图为核心，利用计算机科学、地理学、数学和土地管理原理等多学科知识相结合的综合技术。
在当今社会中，地理信息技术已经逐渐渗透到多个领域，其中之一就是水资源调查领域。
水资源是人类生存和发展的基础，而水资源的调查与管理对于保障水资源的可持续利用至关重要。
地理信息技术通过对空间位置、地物属性和地物间关系进行数据采集、存储和分析，为水资源调查提供了强有力的支持。
首先，地理信息技术可以提供高精度的空间数据。
水资源的调查与管理需要对水体、地下水、水源地、水文站点等空间要素进行详细的观测和描述。
传统的调查方法往往需要大量的人力、物力和时间投入，且观测结果的准确性受到限制。
而地理信息技术通过遥感技术和GPS定位技术，可以获取高分辨率、高精度的空间数据，使得水资源的调查工作更加准确、高效。
其次，地理信息技术可以实现水资源数据的整合和共享。
水资源调查工作需要涉及多个部门、多个数据源的信息，如水文数据、水质数据、水量监测数据等。
而这些数据通常由不同的组织和部门负责采集、管理和维护，存在着数据壁垒和信息孤岛的问题。
地理信息技术可以将这些分散的数据整合在一起，并通过数据共享机制，使得多方面的数据得以共享和利用。
例如，水利部门可以获取地质、气象等相关数据，综合分析和评估水资源变化趋势，为水资源的合理配置和管理提供科学依据。
此外，地理信息技术还可以进行水资源空间分析和模拟。
水资源的调查工作需要对水资源的空间分布、变化趋势等进行深入研究。
地理信息技术可以利用空间分析模型和地理统计方法，对水资源的分布规律进行研究，发现潜在的水资源开发潜力和薄弱环节。
同时，地理信息技术还可以进行水资源的模拟研究，通过建立水循环模型和水资源管理模型，评估不同开发方案对水资源的影响，为水资源调查和管理决策提供科学依据。
然而，地理信息技术的应用也面临一些挑战和不足。
空间信息技术在水资源管理中的应用
空间信息技术在水资源管理中的应用水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
然而，随着人口增长、经济发展以及气候变化等因素的影响，水资源的管理面临着越来越多的挑战。
在这种背景下，空间信息技术的出现为水资源管理提供了强大的支持和创新的解决方案。
空间信息技术是一个综合性的概念，主要包括地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）和遥感（RS）等技术。
这些技术能够获取、处理、分析和展示与地理位置相关的数据，为水资源管理提供了丰富的信息和科学的决策依据。
地理信息系统（GIS）在水资源管理中的应用十分广泛。
通过 GIS可以建立水资源数据库，将与水资源相关的各种数据，如地形、地貌、水系、土壤类型、降雨量、地下水分布等进行整合和管理。
这使得水资源管理者能够全面了解水资源的现状和分布情况。
例如，利用 GIS可以绘制水资源分区图，清晰地展示不同区域的水资源量和水质状况，为水资源的合理分配提供基础。
同时，GIS 还能够结合水文模型进行模拟分析，预测水资源的变化趋势。
比如，模拟不同降雨条件下河流的流量变化，或者预测城市化进程对地下水资源的影响，从而提前制定应对策略。
全球定位系统（GPS）在水资源管理中的作用也不可小觑。
在水资源的监测和调查中，GPS 可以精确地确定监测站点的地理位置，确保数据的准确性和可靠性。
例如，对于地下水监测井的位置定位，GPS能够提供高精度的坐标，方便后续的监测和数据采集。
此外，在水利工程的建设和管理中，GPS 也能用于测量和定位，确保工程的布局和施工符合设计要求。
比如在渠道的修建和水库大坝的建设中，GPS 可以实时监测施工进度和位置偏差，及时进行调整和纠正。
遥感（RS）技术为水资源管理提供了大面积、实时的信息。
通过卫星遥感图像，可以获取大范围的地表特征和水文信息。
比如，监测河流、湖泊的水面面积变化，了解水资源的动态变化情况。
同时，遥感还能够监测植被覆盖情况，因为植被与水资源的循环密切相关。
通过分析植被的生长状况，可以间接了解水资源的涵养和利用情况。
新时期GPS技术在水文水资源监测方面的应用
新时期 GPS技术在水文水资源监测方面的应用摘要：GPS技术作为当前我国水文水资源监测中极为重要的技术之一。
可以提升水文水资源监测效率，并且提高精准度，新时期发展下水文水资源监测更应开展全面的技术应用，以有效推动当前经济以及科技的全面发展。
关键词：新时期；GPS技术；水文水资源；监测；应用水文水资源监测实现阶段我国开展利用水资源保护水资源的重要基础性工作，可以在一定程度上实现水资源的监测，对水质，水体,水量等空间变化进行有效掌握，通过监测数据分析，进一步实现未来水资源变化趋势预测，进而选择性利用水资源进行经济建设，保证水资源开发利用以及经济发展稳定进行。
GPS技术为卫星定位技术，该技术重点通过卫星进行信号传输，通过卫星定位进而实现水资源定位，进而对水文水资源监测起到重要推动，科技推动经济发展，技术应用民生建设，适度资源利用是新时期下，我国经济、科技、资源同步发展的关键内容。
1.意义说明水资源作为我国经济发展以及民生建设中重要的组成部分，同时也是人们生存的基本条件。
随着我国水资源需求量逐渐加大，进一步导致了水量的降低，而这一情况对于我国经济建设起到严重制约，需要积极开展水文水资源监测工作。
传统的水文监测工作重点，对降水量蒸发量，地表水量以及地下流经水量进行掌握，这一情况无法满足我国水资源使用以及保护需求，随着技术应用，水文监测工作覆盖面积逐渐加大，对地下水量，地表水量，空中水量等进行全面分析，通过数据进一步掌握水体水质以及空间变化情况，实现了水资源的有效开发以及利用，降低了水资源浪费以及污染[1]。
1.技术优势GPS技术（全球定位系统）主要工作原理则是利用卫星实现三维定位，进而保证水陆空，高精度，高实效的精准定位，现阶段被广泛应用于导航过程中。
技术优势：（1）定位精准性。
该技术应用于水文水资源监测过程中，可以对水资源分布情况进行综合性监测，而且监测过程中影响因素较小，可以防止环境因素对检测结果造成干扰。
卫星遥感数据在水利建设中的应用
卫星遥感数据在水利建设中的应用随着科技的不断进步和现代化的快速发展，人们对于科技的应用也越来越高效和智能化。
目前，卫星遥感技术已经被广泛应用到各个领域中，其中，水利建设也是卫星遥感技术的重要应用领域之一。
在水利建设中，利用卫星遥感技术来获取数据是一种先进、高效的方式，对于水利工程的规划、建设和管理方面有着重要的作用。
一、卫星遥感数据在水资源分析与管理中的应用卫星遥感技术在水资源分析方面应用广泛。
通过对地表水体的光谱特征进行分析，可以准确地获取水资源的相关信息，如水温、水色、悬浮物质含量、水深等基础信息。
这对于水资源的合理开发和管理具有重要意义。
利用卫星遥感数据获取的水体光学特性信息，可确定水体的空间和时间分布，进而推算水体内溶解氧含量、藻类浓度和水质指数等重要参数，对水体的污染状况和水质评价有着重要的意义。
二、卫星遥感数据在水文信息获取中的应用水文信息获取是水利建设中的重要环节。
卫星遥感技术作为一种高精度的空间信息技术，可以大范围地获取水文信息，是传统水文工作的重要补充。
近些年，卫星遥感技术在水文信息获取方面得到了广泛的应用，如水文参数提取、水文监测、洪涝预报、水资源遥感监测等。
使用卫星遥感数据获取水文信息的优势在于数据覆盖范围广，克服了传统方法样本点有限的弊端，同时数据的时空分辨率也得到了显著提高。
三、卫星遥感数据在水利工程建设中的应用卫星遥感技术在水利工程建设中的应用主要体现在水利工程设计、施工和运行管理等方面。
在水利工程设计方面，卫星遥感技术可对研究区域进行精细划分，获取高精度的三维地形信息、洪水水文信息等。
在施工方面，卫星遥感数据可为工程施工提供有效的地形影像和相关水文信息，如地表高程、土地利用类型等，提升施工效率和精度。
在水利工程运行和管理方面，卫星遥感技术可对水体、水库等水位进行实时监测，并执行水文数据提取和数据处理等相关工作，加强对水源的管理和监测能力。
四、卫星遥感数据在水污染抽采中的应用水质污染是大多数水源治理工程中的难题之一。
GPS空间大地控制网技术在水文行业中的应用
将 这些 信息 保 存到 接 收机 的 Ｎ Ｖ Ｒ ＡＭ （ 非 易失 性存 储
器） 中
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ —１ １ 作 者简 介 ： 黄 岩（ １ ９ ５ ７ 一 ） ， 男， 北 京人 ， 高级工程师 ， 主要 从 事 水 文 情 报 预 报 工 作 。 Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｓ ｑ ｋ ｌ ＠ｈ ｎ ｓ １ ． ｇ ｏ ｖ ． ｃ ｎ
摘 要 ： 探 讨 了利 用卫 星 导航 系统进 行 水 准测 量 的基 本原 理 和 工作 流程 ， 以及 Ｇ Ｐ Ｓ空 间大地 控 制 网技
术 与普 通水 准测 量之 间的 差异 与特 点 。两者各 有优 劣 ， 且 存在 着很 强 的互补性 。随着科技 的进 步和 经济
的发展 ． 特 剐是 我 国 自己的 北斗卫 星导航 系统的投 入使 用 ， 利 用卫 星导航 系统进行 大地测 量将会 进入 到
混 合模 式下 必须 锁定 ５颗 以上 的卫 星才 能获得 一个绝 对 位 置 当接 收机 锁定卫 星后 ． 就 开始采 集 星历和历 书 ． 并
时服务 全 球卫 星导 航系 统 （ Ｇ Ｌ Ｏ Ｎ Ａ Ｓ Ｓ ） 是 由俄联 邦 国
防部 掌控 的与 Ｇ Ｐ Ｓ类 似 的导 航 系统 。任何 时 间 ． 在地 球上 的任何地 点 １ ５ ｏ 高 度 角 以上 最 多 可 见 １ ０ ～ ｌ ２颗
在 地下 水 自动 监测 系 统 的建设 中 ． 采用 了 Ｇ Ｐ Ｓ空 间 大地控 制 网技术 ，进 行地 下水 井 的高程 测量 。该 技
（ 星历 、 历书 等 ） 。接 收机使用 下 列公式 计算 位置 ：
Ｖ Ｘ Ａ ｔ ＝Ｄ （ １ ）
术在 水 准点测 量 时与普 通测 量相 比 ．工作 效率 有很 大
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GPS技术在水文水资源监测方面的应用摘要：随着全球卫星定位系统（gps）的发展，特别是网络rtk 技术的发展，将gps技术的应用领域迅速扩大，本文讨论的是网络rtk技术在水文水资源监测领域的应用，对提高水文水资源监测方面发挥了重要的作用，大大提高了应急反应能力，为领导决策提供科学的依据。
关键词：水文水资源 gps监测应用
1、概论
gps具有全球性、连续性和全天候的特点，是一种快速、高精度的测量技术。
gps静态定位可达毫米级精度，实时动态定位（rtk –real time kinematic）测量一般可达厘米级精度，配合先进的测深系统和导航测量软件，可以实时监测，现场成图。
在河道、湖泊、水库的水下地形测量中大大缩短了成图周期，提高了水下地形图的质量和时效性。
对堤防险工险段、水库大坝、滑坡泥石流的监测显示了其高新技术的优越性，可实时监测险情，为防汛指挥部门提供决策依据。
rtk技术在应用中遇到的最大问题就是参考站校正数据的有效
作用距离。
为了克服传统rtk技术的缺陷，在20世纪90年代中期，人们提出了网络rtk技术。
在网络rtk技术中，线性衰减的单点gps误差模型被区域型的gps网络误差模型所取代，即用多个参考站组成的gps网络来估计一个地区的gps误差模型，并为网络覆盖地区的用户提供校正数据。
而用户收到的也不是某个实际参考站的观测数据，而是一个虚拟参考站的数据，和距离自己位置较近的某个参考网格的校正数据，因此网络rtk技术又被称为虚拟参考站技术(virtualreference)。
2、目前网络rtk系统具备主要功能
2.1采用vrs作为系统实时定位技术，提供实时定位差分数据服务。
2.2采用gprs或gsm数据通信方式提供实时数据访问，通过internet实现事后精密定位的数据服务。
2.3永久性的基准站网络系统，可升级为国家级gps跟踪站、国家地壳形变监测站。
2.4服务范围：导航陆上和海上导航，地理信息采集、更新、定位；测绘，地籍，规划，工程建设，变形监测，地壳形变监测等。
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
水位反映了实际水面的涨落，以及与防洪水位警戒线的关系，对于防洪抗涝具有非常重要的意义。
3.1.1系统的研制
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
（5）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。
（6）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。
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该系统具有如下特色：
（1）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。
（2）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。
（3）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。
（4）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。
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，我单位利用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
在对于桥水库的水质监测的过程中，利用gps在监测船上确定采样点准确的位置信息，经过水质化验分析后的结果，分类对水库各类水质监测结果绘制等值线图，直观的反映了各类物质对水库水质污染的规律，为科学的治理提供了重要的依据。
4、gps应用展望
例如蓄滞洪区的测量及调查。
蓄滞洪区是为了防洪减灾，雨洪资源化而建立的蓄水区域，准确的掌握蓄滞洪区的各种信息要素，对防洪减灾、雨洪资源化利用意义非常重大。
利用传统的测量方式，准确的掌握蓄滞洪区的各种信息，难度非常大，而且时效性比较差。
利用网络rtk测量技术，克服了常规rtk技术测量范围的限制，可以在网络rtk基站控制的范围内作业，高效地完成包括地貌、土壤、人口、经济、水利工程、管线等各类信息的采集，利用专业的处理软件，形成完善的蓄滞洪区信息系统的建立，为相关部门的决策提供科学的依据。
在地下水应用方面，可以实时采集地下水监测井的井口和附近地面的高程，结合观测的地下水埋深，计算出地下水的
水位信息，为分析地下水的迁移规律提供科学的保障。
5、结束语
随着信息技术的快速发展，特别是中欧“伽利略”合作的顺利开展，今后信息数据的采集将具有很强的实效性、准确的数据精度保障。
有理由相信几年内信息技术的快速发展将直接影响到我们生活的方方面面。