水利工程論文-GPS在小流域調(diào)查中的應(yīng)用.doc

水利工程論文-GPS在小流域調(diào)查中的應(yīng)用摘要：請(qǐng)限制在1000字以?xún)?nèi)摘要：全球定位系統(tǒng)（GPS），是能在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，具有全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益、多領(lǐng)域等顯著特點(diǎn)。在上東峪小流域綜合治理調(diào)查中成功應(yīng)用了這一先進(jìn)技術(shù)，取得了良好效果，以此為依據(jù)，對(duì)GPS在流域綜合治理調(diào)查中的應(yīng)用進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞：GPS；上東峪；航線；編碼；關(guān)鍵詞：GPS上東峪航線編碼1、GPS簡(jiǎn)介GPS（GlobalPositioningSystem）又稱(chēng)全球定位系統(tǒng)，是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于上世紀(jì)九十年代建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)近10年在我國(guó)多部門(mén)的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大科技工作者的信賴(lài)，并成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科。在不久的將來(lái)，它必將給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓，目前已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。1.1GPS系統(tǒng)的組成GPS由三個(gè)獨(dú)立的部分組成：空間部分：21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星。地面支撐系統(tǒng)：1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)測(cè)站。用戶(hù)設(shè)備部分(GPS接收機(jī))：接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，完成導(dǎo)航和定位工作。GPS接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。1.2GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)：全球、全天候工作：能為用戶(hù)提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維位置、三維速度和精密時(shí)間，不受天氣的影響。定位精度高：?jiǎn)螜C(jī)定位精度優(yōu)于10m，采用差分定位，精度可達(dá)cm級(jí)和mm級(jí)。功能多、應(yīng)用廣：隨著人們對(duì)GPS認(rèn)識(shí)的加深，GPS不僅在測(cè)量、導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)時(shí)等方面得到更廣泛的應(yīng)用，而且其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。2、流域概況上東峪小流域位于平山縣蘇家莊鄉(xiāng)，東經(jīng)11400001140251，北緯382257382412，西與崗南水庫(kù)相鄰，距離平山縣城35km，距革命圣地西柏坡18km，屬海河流域子牙河系滹沱河支流，流域面積4.40km2?，F(xiàn)有人口1022人，勞動(dòng)力433個(gè)，人口密度232人/km2，人口自然增長(zhǎng)率6?，F(xiàn)有土地面積440.35hm2，其中農(nóng)地122.13hm2，林地55.00hm2，荒坡地217.34hm2，其它非生產(chǎn)用地4.67hm2，尚未利用土地41.21hm2。2002年國(guó)民生產(chǎn)總值為213.52萬(wàn)元，其中農(nóng)業(yè)收入35.31萬(wàn)元，林果收入7.26萬(wàn)元，牧業(yè)收入40.88萬(wàn)元，副業(yè)收入130.00萬(wàn)元，人均產(chǎn)值2089元?，F(xiàn)有輕度以上水土流失面積3.67km2，占總面積的83.40%，多年平均侵蝕模數(shù)為2073t/km2?a，年土壤侵蝕量為7300t。流失的土壤及土壤中所含的有機(jī)物都隨洪水進(jìn)入崗南水庫(kù)。崗南水庫(kù)位于河北省石家莊市上游90km處，和黃壁莊水庫(kù)一道擔(dān)負(fù)著保護(hù)石家莊市及下游地區(qū)防洪安全和提供生活和工農(nóng)業(yè)用水的重任，上東峪小流域位于崗南水庫(kù)上游。近年來(lái)，隨著流域內(nèi)人口的急劇增長(zhǎng)和對(duì)植被的嚴(yán)重破壞，流域內(nèi)水土流失日益嚴(yán)重，農(nóng)藥化肥的大量使用，從流域進(jìn)入崗南水庫(kù)的水質(zhì)也日趨惡化，洪水挾帶的泥沙對(duì)水庫(kù)的淤積也日益嚴(yán)重。這對(duì)下游的防洪安全及生活、生產(chǎn)用水造成極大的威脅。為從根本上解決流域水土流失對(duì)水庫(kù)的淤積及水質(zhì)惡化的問(wèn)題，必須對(duì)流域進(jìn)行全面綜合調(diào)查，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行綜合治理。3、GPS在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中的應(yīng)用上東峪小流域綜合治理以增加植被覆蓋度、減少水土流失、提高土地生產(chǎn)力、發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善流域內(nèi)居民生產(chǎn)生活條件、改善入庫(kù)水質(zhì)、減少入庫(kù)泥沙為目的。在走訪了流域內(nèi)的政府部門(mén)及群眾后，結(jié)合流域所處的地理位置和資源條件，制定出了上東峪小流域發(fā)展的方向和目標(biāo)，以此為依據(jù)進(jìn)行土地利用現(xiàn)狀、現(xiàn)有工程措施的位置、工程發(fā)揮的作用進(jìn)行調(diào)查，在調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行小流域土地利用規(guī)劃和水土保持生態(tài)工程總體布局規(guī)劃。3.1準(zhǔn)備工作在充分熟悉上東峪小流域地形圖的基礎(chǔ)上，制定出調(diào)查測(cè)量路線，以地形圖為基礎(chǔ)，每2人1組，利用GPS的導(dǎo)航及定位功能進(jìn)行地塊現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、現(xiàn)有水土保持工程位置測(cè)量和擬建水土保持工程位置勘測(cè)。對(duì)不同的土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行編碼，對(duì)同一種利用現(xiàn)狀進(jìn)行順序編號(hào)，并做好對(duì)應(yīng)記錄。對(duì)不同的溝道尤其是較大的支溝、主溝、水土流失嚴(yán)重的溝道進(jìn)行標(biāo)注，作好記錄。對(duì)不同的溝道工程措施如谷坊和攔沙壩等，依新修和改建進(jìn)行相應(yīng)編碼，在實(shí)際測(cè)量中按序進(jìn)行編號(hào)。根據(jù)調(diào)查內(nèi)容及調(diào)查人員分組情況選定調(diào)查、測(cè)量路線。根據(jù)已有的水土保持現(xiàn)場(chǎng)勘察經(jīng)驗(yàn)，提出遇到不同情況作出相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)解決辦法，仍不能解決的通過(guò)電話聯(lián)系解決直至返回駐地協(xié)商解決。3.2現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查主要包括地塊調(diào)查和水土保持生態(tài)工程調(diào)查兩大部分(包括已建和擬建)。在進(jìn)行地塊調(diào)查的時(shí)候，以地塊的利用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，1人手持GPS沿地塊邊界繞行一周，在繞行的過(guò)程中利用GPS隨時(shí)將航點(diǎn)保存到航線，不同利用現(xiàn)狀的地塊保存為對(duì)應(yīng)地塊編碼的航線，并按順序進(jìn)行編號(hào)，在地塊的轉(zhuǎn)折處和地形復(fù)雜的部位增加航點(diǎn)數(shù)量，在曲線平滑的部位可以適當(dāng)減少航點(diǎn)保存數(shù)量。另1人在GPS編碼、編號(hào)的基礎(chǔ)上作好相應(yīng)的記錄。同時(shí)對(duì)這一地塊的地貌部位、植被種類(lèi)、覆蓋度、土壤種類(lèi)、土層深度、坡度、坡向、現(xiàn)有水土保持措施、水土流失狀況進(jìn)行等信息作好收集、記錄。在地塊調(diào)查的過(guò)程中，同時(shí)對(duì)溝道工程的種類(lèi)及布置點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量記錄。由GPS測(cè)出工程地址的位置、高程、工程長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)，依不同的工程類(lèi)型按編碼及編號(hào)將數(shù)據(jù)保存到GPS中；另1人則進(jìn)行工程布置點(diǎn)相應(yīng)的溝道情況（坡度、溝道地面組成物質(zhì)、基巖裸露情況、基巖風(fēng)蝕情況等）、兩岸及上游局部（大致淹沒(méi)區(qū)）地區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、記錄。3.3數(shù)據(jù)處理在上東峪小流域4.4km2的綜合調(diào)查中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果及考慮當(dāng)?shù)鼐用竦囊?，共劃分?3個(gè)地塊、確定了35道谷坊的壩址、1座攔沙壩的壩址、5個(gè)水窖(集雨池)窖址、5座揚(yáng)水站的水井、出水池位置及相應(yīng)的工程規(guī)模。利用專(zhuān)用接口軟件，將GPS采集的數(shù)據(jù)用專(zhuān)用軟件轉(zhuǎn)換成arcview文件，利用arcview對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、編輯、輸出等處理。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)量的基礎(chǔ)上，利用調(diào)查測(cè)量的數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容包括地塊面積、植被種類(lèi)、覆蓋率、土層深度、水土流失現(xiàn)狀；攔沙壩和谷坊壩的壩址、壩長(zhǎng)、壩高、控制面積、庫(kù)容；揚(yáng)水站輸水能力、灌溉面積；水窖容積、匯水面積、灌溉面積等內(nèi)容。4、GPS在流域綜合治理調(diào)查中的優(yōu)勢(shì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及數(shù)據(jù)庫(kù)建立，總共用了4天時(shí)間。傳統(tǒng)的調(diào)查方法，先選路線，再踏勘，在踏勘的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)地測(cè)量、勾繪，記錄，再建立數(shù)據(jù)庫(kù)。在另一條小流域初步設(shè)計(jì)階段的調(diào)查測(cè)量中，對(duì)一座小型閘門(mén)的地形測(cè)量及繪圖花費(fèi)了6個(gè)人4天的時(shí)間。由此可見(jiàn)，應(yīng)用GPS進(jìn)行小流域綜合治理調(diào)查，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。5、問(wèn)題與建議兩個(gè)或多個(gè)相鄰地塊公共邊的測(cè)量，依作者多次的實(shí)際操作對(duì)比，測(cè)量一次與測(cè)量多次結(jié)果相差不大。據(jù)此，