摘要:全球定位系統(tǒng)GPS(GlobalPositionSys—tem)是由美國(guó)在20世紀(jì)70年代開始研制的衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng),從誕生以來(lái),就以其強(qiáng)大的功能和實(shí)用的技術(shù)而被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用,人們將其與遙感技術(shù)(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)合稱為3S技術(shù)’隨著RS和GIS集成技術(shù)的深化,GPS在水土保持中的應(yīng)用將更加廣泛和深入。
　　關(guān)鍵詞:GPS水土保持；綜合調(diào)查；工程規(guī)劃設(shè)計(jì)
　　1GPS功能簡(jiǎn)介
　　GPS的功能非常強(qiáng)大,雖然不同廠家生產(chǎn)的GPS的功能不同,但常見的主要功能有以下幾種。
　　1.1路標(biāo)(Waypoint)功能
　　把某點(diǎn)的位置(英文叫PositionFix,包括一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo))記入GPS的內(nèi)存。這個(gè)點(diǎn)可以是所經(jīng)過(guò)的點(diǎn),也可以是輸入的坐標(biāo)。
　　一般還可為這點(diǎn)起個(gè)若干字母的名字。
　　1.2路線(Route)功能
　　路線由起點(diǎn)、終點(diǎn)和若干中間點(diǎn)組成。任兩點(diǎn)間的一段叫做一條腿(Leg),一條路線可由若干條腿組成。這些點(diǎn)可以在地圖上查出預(yù)先輸入,也可以邊走邊記。
　　1.3方向(Heading)功能
　　在運(yùn)動(dòng)時(shí)指明運(yùn)動(dòng)方向,GPS開機(jī)時(shí),每1～2s更新一次地點(diǎn)坐標(biāo),它可依此計(jì)算出前進(jìn)方向。
　　1.4速度(Speed)功能
　　類似方向,給出速度。
　　1.5導(dǎo)向(Bearing)功能
　　給出你所在地點(diǎn)到某一路標(biāo)點(diǎn)的前進(jìn)方向,一般是顯示從正北方向順時(shí)針的角度數(shù)。
　　1.6追蹤(Pbttrail)功能
　　以一定的采樣時(shí)間間隔(可調(diào))記載運(yùn)動(dòng)軌跡,這項(xiàng)功能在沒(méi)有地圖或明確路線以及需要按原路返回的行動(dòng)中極為有用。
　　1.7計(jì)算機(jī)上/下載數(shù)據(jù)
　　通過(guò)專用連線與軟件,GPS可與計(jì)算機(jī)連接,可在計(jì)算機(jī)上安排、分析路線,在GPS間交換數(shù)據(jù)。
　　1.8地圖功能
　　高檔GPS可存貯一定區(qū)域的地圖,在顯示位置數(shù)據(jù)的同時(shí),直觀地顯示你在地圖上的位置。
　　2GPS的特點(diǎn)
　　GPS之所以備受社會(huì)各界的青睞,主要因?yàn)樗�是�?dāng)今世界上最先進(jìn)的導(dǎo)航定位系統(tǒng),具有定位快、全時(shí)域、全天候、高動(dòng)態(tài)等特點(diǎn)。
　　(1)全球地面連續(xù)覆蓋,24顆均勻分布的衛(wèi)星保證地面上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻最少可以接收4顆以上的衛(wèi)星信號(hào),最多可以接收11顆衛(wèi)星信號(hào),從而保障全球全天候連續(xù)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)導(dǎo)航和定位。
　　(2)功能多,精度高,定位速度快,可為各類用戶連續(xù)提供動(dòng)態(tài)目標(biāo)的三維位置、三維航速和時(shí)間信息。
　　(3)操作簡(jiǎn)單,觀測(cè)簡(jiǎn)便,抗干擾性能好。由于兩觀測(cè)點(diǎn)間不需通視,大大減少了建立硯標(biāo)的工作量。
　　3GPS在水土保持中的應(yīng)用
　　3.1GPS在水土保持綜合調(diào)查中的應(yīng)用
　　在水土保持綜合調(diào)查中,小斑勾繪和小斑地形、地面坡度、典型樣點(diǎn)水土流失狀況及小斑面積等是最基本的調(diào)查內(nèi)容,以往取得這些數(shù)據(jù)主要依靠外業(yè)常規(guī)測(cè)量或借助地形圖資料,這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)錢,而且往往所采用的地形圖資料不一定能反映最新地形地貌狀況,而利用GPS定位技術(shù)則很容易完成圖斑的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤、勾繪和樣點(diǎn)侵蝕量的調(diào)查及坡度量測(cè)工作。具體做法是應(yīng)用GPS中的RTK技術(shù),在某已知點(diǎn)或明顯地物點(diǎn)上(該作業(yè)盡量設(shè)在作業(yè)區(qū)的中心位置)架設(shè)1臺(tái)基站,用流動(dòng)站跟蹤圖斑,并賦圖斑屬性代碼。經(jīng)室內(nèi)處理,可得到精度較高的三維土地利用圖。用GPS測(cè)出坡面或溝道上下游兩點(diǎn)的三維坐標(biāo),解算出兩點(diǎn)間的距離和高差,可求得坡度和溝道比降等指標(biāo)。
　　3.2GPS在水土保持工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
　　3.2.1在淤地壩、攔沙壩、土谷坊等水土保持工程規(guī)劃中，利用GPS測(cè)出壩址處地形地貌特征點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù),通過(guò)處理后并利用相關(guān)軟件編制成數(shù)字地面模型,再用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件完成工程設(shè)計(jì)。用這種方法進(jìn)行工程設(shè)計(jì),不僅自動(dòng)化程度比較高,而且可提供多種方案進(jìn)行比較,對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行修改也相當(dāng)方便。
　　3.2.2在梯田規(guī)劃設(shè)計(jì)中可以利用GPS測(cè)量出地面坡度、坡向和坡長(zhǎng)及其變化等指標(biāo)并確定開挖線,從而計(jì)算土方量和用工量等定額。
　　3.2.3GPS定位技術(shù)在水土保持工程的施工放樣中的應(yīng)用。根據(jù)精度要求的不同,可采用不同的方法。梯田、造林地、牧草地等水保措施放樣精度一般要求比較低,用相對(duì)精度好一點(diǎn)的手持GPS接收機(jī)就可完成,操作非常方便,像手持羅盤儀一樣,在地頭走動(dòng),尋找待定點(diǎn)坐標(biāo)完成定位。小型水利水保工程施工放樣可應(yīng)用GPS的RTK或RTD技術(shù),基站安設(shè)在一已知點(diǎn)上,預(yù)先將待定點(diǎn)坐標(biāo)輸入流動(dòng)站手簿,手持GPS流動(dòng)站天線,按手簿上提示的方向?qū)ふ?很快就可找到待定點(diǎn)坐標(biāo)。用同樣方法確定一系列點(diǎn),由這些點(diǎn)可以連成開挖線,確定開挖面。
　　3.3GPS在水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
　　應(yīng)用GPS對(duì)自然水土流失的監(jiān)測(cè)可分成兩個(gè)層次:(1)在宏觀方面,針對(duì)大流域或一個(gè)區(qū)域可建立GPS控制網(wǎng),在控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行像控點(diǎn)測(cè)量,為航空遙感像片的定向提供加密點(diǎn),這樣有利于區(qū)域內(nèi)水土流失和土地利用信息的采集和提取;(2)在微觀方面,針對(duì)坡面、溝頭和溝底可利用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)坡面地形變化、溝頭前進(jìn)和溝底下切速度、溝緣線后退速度,甚至可以監(jiān)測(cè)典型樣點(diǎn)水土流失量(流失厚度),包括崩塌、滑坡及堆積。對(duì)人為水土流失監(jiān)測(cè),不僅可以定期觀測(cè)開挖面、堆積面的變化情況,而且可用GPS現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量挖填土方量、堆積量和棄土棄渣量。此外,還可用GPS在最短時(shí)間內(nèi)比較準(zhǔn)確地確定開荒、毀林及破壞水土保持設(shè)施的數(shù)量、面積等。具體應(yīng)用方法如下。
　　3.3.1自然水土流失監(jiān)測(cè)。首先選定監(jiān)測(cè)區(qū)域,收集監(jiān)測(cè)區(qū)域有關(guān)資料(包括國(guó)家三角點(diǎn)、GPS點(diǎn)資料),根據(jù)區(qū)域大小,按GPS網(wǎng)絡(luò)規(guī)范要求進(jìn)行GPS控制網(wǎng)設(shè)計(jì);其次進(jìn)行野外選點(diǎn)、造標(biāo)、埋石和控制點(diǎn)觀測(cè);最后通過(guò)內(nèi)業(yè)量算、平差,得到GPS控制網(wǎng),作為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。在控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上,根據(jù)宏觀和微觀監(jiān)測(cè)的不同需求,采用不同的監(jiān)測(cè)方法:
　　(1)宏觀監(jiān)測(cè):在TM影像上找出明顯地物點(diǎn),基于已建立的控制網(wǎng)進(jìn)行外業(yè)觀測(cè),求出一系列地物點(diǎn)坐標(biāo),作為TM影像幾何糾正的依據(jù),用于宏觀區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);根據(jù)航測(cè)成圖的要求,選一部分地物區(qū)域水土流失動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè);根據(jù)航測(cè)成圖的要求,選一部分地物特征點(diǎn),經(jīng)GPS外業(yè)觀測(cè),求出點(diǎn)的三維坐標(biāo),作為像控制點(diǎn)坐標(biāo),建立立體模型,采集有關(guān)數(shù)據(jù),用于進(jìn)行重點(diǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)。
　　(2)微觀監(jiān)測(cè):采用GPS的RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù),把GPS的基站放在已建控制網(wǎng)的某已知點(diǎn)上,流動(dòng)站沿溝緣線、峁邊線、溝底線、溝頭連續(xù)采集點(diǎn)的坐標(biāo),繪制出三維曲線,作為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ),定期用同樣方法觀測(cè),比較其變化情況也可以與以前的航片、地形圖或野外實(shí)測(cè)的曲線比較變化情況。若用計(jì)算機(jī)處理,可以得出比較精確的變化量。

 1/2    1 2 下一頁(yè) 尾頁(yè)