河北省保定水文水資源勘測局 趙本龍
河北省邯鄲水文水資源勘測局 曹曉彬
摘要：GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位係統是美國研製使用的衛星導航與定位係統，其技術應用已遍及國民經濟的各個領域。在測量領域中，GPS已廣泛用於大地測量、工程測量以及地形測量等多個方麵。本文將以河湖普查中采集水文站、水位站和河源河口地理坐標等為例，概略敘述GPS在河湖普查中的應用。
1.引言
河流的河源、河口位置及地理坐標和水文站、水位站及各測驗斷麵位置，是國家基本地理信息數據。河湖普查工作的重要內容之一就是采集水文站、水位站及各測驗斷麵的地理坐標信息，判斷和確定河流的河源、河口位置及坐標。保定地區共有16處水文站和6處水位站，水位觀測斷麵和曆史洪水斷麵共44處；本地區內河流在普查標準（流域麵積大於50km2，下同）以上有174條，其中山地河流71條，平原區河流93條，混合型河流10條。河湖普查中填表項目中水文站、水位站及各測驗斷麵的地理位置及坐標是通過外業調查獲取的，這些內容是必須進行外業調查；按照國務院第一次水利普查辦公室河湖工作組的要求“對本區域內一定數量的（不低於5條）、具備現場查勘條件的、主要的河流進行外業實地查勘工作”，我們對部分河流的河源、河口位置和平原區河流走向內業不能確定或者存在疑問的內容，進行了外業調查。
河湖普查外業調查工作是通過手持GPS完成的，我們采用南方公司最新的750G2型儀器進行作業的。GPS的應用較原來的方法確定地理坐標更便捷、更準確。采集的數據彌補了河湖普查內業水係提取的不足，為河流的河源、河口位置和河流走勢的綜合評判提供第一手資料。
全球定位係統(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研製的新一代空間衛星導航定位係統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，並用於情報收集、核爆炸監測和應急通訊等一些軍事目的。這是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星係統，可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以保證衛星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現導航、定位、授時等功能。
2.GPS全球定位係統筒介
2.1GPS的組成
GPS全球定位係統由空間衛星群、地麵控製係統和用戶設備三部分組成。
①空間衛星群。GPS的空間衛星群由24顆高約20萬km的GPS衛星群組成，並均勻分布在6個軌道麵上，每個軌道麵上4顆，各平麵之間交角為60°，軌道和地球赤道的傾角為55°，衛星的軌道運行周期為11小時58分，這樣可以保證在任何時間和任何地點地平線以上可以接收4～11顆GPS衛星發送出的信號。並能保持良好定位解算精度的幾何圖像。
②地麵控製係統。GPS的地麵控製係統由1個主控站、3個地麵控製站和5個全球監測站組成。監測站均配裝有精密的銫鍾和能夠連續測量到所有可見衛星的接收機。監測站將取得的衛星觀測數據,經過初步處理後,傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時鍾參數,然後將結果送到3個地麵控製站。地麵控製站在每顆衛星運行至上空時，把這些導航數據及主控站指令注入衛星。這種注入對每顆GPS衛星每天一次,並在衛星離開注入站作用範圍之前進行最後的注入。GPS地麵控製係統主要設立在大西洋、印度洋、太平洋和美國本土。
③用戶設備部分。用戶設備部分即GPS信號接收機，接收機硬件和機內軟件以及GPS數據的後處理軟件包構成完整的GPS用戶設備。其主要功能是捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號後,即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據,接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算,計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。
2.2GPS的技術特點
相對於常規的測量方法來講，用GPS進行測量有以下特點：
①定位精度高。應用實踐已經證明，GPS相對定位精度在50km以內可達10～6，100～500km可達10～7，1000km可達10～9。在300～1500m工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平麵,其平麵位置誤差小於1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。