GPS技术在水土保持中的应用

 全球定位系统（GPS）广泛的应用于国防建设、交通运输、资源勘测、休闲旅游、科学试验、水利工程等领域；GPS技术在土地资源调查，土壤侵蚀调查，工程施工测量、生态环境监测与评估等方面都得到广泛的应用。GPS成功运用于水土保持管理向高新技术的发展，是落实科学发展观的重要举措，是推动水利信息化建设的必由之路。

    1、GPS基本原理

    1.1GPS概述

    全球定位系统（NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem）简称GPS,是利用卫星导航进行测时和测距,以构成全球卫星定位系统。

    1.2GPS的基本原理

    全球定位系统（GPS）是导航卫星组成的无线电导航系统，在时空或者地面上，只需用一部GPS接收机测出3-4颗卫星信号连接到本接收机，就可准确推算出接收机所在地经纬度、海拔高度、时间、运动速度等参数。

    1.2.1GPS组件原理

    GPS系统由GPS卫星星座；地面监控系统；GPS信号接收机三部分组成。

    GPS卫星星座：GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成，记作（21+3）GPS星座（到21世纪初卫星将发展24+3GPS星座）。

    地面监控系统:GPS导航定位是已知动态点；卫星的位置是依据卫星发射的星历__描述卫星运动及其轨道的参数计算求得；地面监控系统提供GPS卫星星历，并对其进行监测和控制。

    GPS卫星地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

    GPS信号接收机：GPS信号接收机可捕获到卫星在一定区间所选择卫星的信号，并对所接收到    GPS信号进行变换、放大和处理，实时地自动计算接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。

    1.2.2GPS定位原理

    GPS定位基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离交会的方法，确定待测点的位置，由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，可读取卫星到接收机的距离。利用三维坐标中的距离公式和卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，假设to为卫星时间，t为卫星接收时间，则利用4颗卫星在x、y、z轴，求    未知数定位、定时（x、y、z、t）的方式：       

    1、(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2+c2(t-t01)=d12

    2、(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2+c2(t-t02)=d22

    3、(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2+c2(t-t03)=d32

    4、(x4-x)2+(y3-y)2+(z4-z)2+c2(t-t04)=d42

    由于GPS技术的普及与应用，部分接收机可直接读取测点的坐标及其接收机的钟点差等参数。

    2、GPS技术在水土保持中发展趋势

    GPS的应用十分广泛，涉及到国民经济的各个领域，以GPS定位系统的卫星应用产品，由于能够很容易地提供位置、速度和时间信息，很快成为现代信息社会的重要信息来源，已经成为信息时代国家基础设施之一。

    由于GPS技术具有全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产工具，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域，特别是在水土流失监测、水土保持工程规划、工程施工与测量等方面，凡是需要动态或静态定位、定时的地方都会采用卫星定位系统信息技术，广泛地应用于在水土保持系统管理中，达到物尽其用。

    3、GPS在水土保持中的应用

    随着信息时代的发展，传统的水土保持管理向高新技术发展，GPS成功应用于水土保持各技术领域。