1、GPS簡(jiǎn)介

　　GPS（GlobalPositioningSystem）又稱(chēng)全球定位系統，是美國從20世紀70年代開(kāi)始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于上世紀九十年代建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。經(jīng)過(guò)近10年在我國多部門(mén)的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著(zhù)特點(diǎn)，贏(yíng)得廣大科技工作者的信賴(lài)，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動(dòng)監測、工程變形監測、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科。在不久的將來(lái)，它必將給測繪領(lǐng)域帶來(lái)一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命。

　　隨著(zhù)全球定位系統的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，應用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各個(gè)部門(mén)，并開(kāi)始逐步深入人們的日常生活。

　　1.1GPS系統的組成

　　GPS由三個(gè)獨立的部分組成：

　　空間部分：21顆工作衛星，3顆備用衛星。

　　地面支撐系統：1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監測站。

　　用戶(hù)設備部分（GPS接收機）：接收衛星發(fā)射的信號，以獲得必要的導航和定位信息，經(jīng)數據處理，完成導航和定位工作。GPS接收機硬件一般由主機、天線(xiàn)和電源組成。

　　1.2GPS系統的特點(diǎn)：

　　全球、全天候工作：能為用戶(hù)提供連續、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定位精度優(yōu)于10m，采用差分定位，精度可達cm級和mm級。

　　功能多、應用廣：隨著(zhù)人們對GPS認識的加深，GPS不僅在測量、導航、測速、測時(shí)等方面得到更廣泛的應用，而且其應用領(lǐng)域正在不斷擴大。

　　2、流域概況

　　上東峪小流域位于平山縣蘇家莊鄉，東經(jīng)114°00ˊ00″～114°02ˊ51″，北緯38°22ˊ57″～38°24ˊ12″，西與崗南水庫相鄰，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.現有人口1022人，勞動(dòng)力433個(gè)，人口密度232人/km²，人口自然增長(cháng)率6‰�，F有土地面積440.35hm²，其中農地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年國民生產(chǎn)總值為213.52萬(wàn)元，其中農業(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物都隨洪水進(jìn)入崗南水庫。

　　崗南水庫位于河北省石家莊市上游90km處，和黃壁莊水庫一道擔負著(zhù)保護石家莊市及下游地區防洪安全和提供生活和工農業(yè)用水的重任，上東峪小流域位于崗南水庫上游。近年來(lái)，隨著(zhù)流域內人口的急劇增長(cháng)和對植被的嚴重破壞，流域內水土流失日益嚴重，農藥化肥的大量使用，從流域進(jìn)入崗南水庫的水質(zhì)也日趨惡化，洪水挾帶的泥沙對水庫的淤積也日益嚴重。這對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水庫的淤積及水質(zhì)惡化的問(wèn)題，必須對流域進(jìn)行全面綜合調查，并以此為基礎進(jìn)行綜合治理。

　　3、GPS在現場(chǎng)調查中的應用

　　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、改善流域內居民生產(chǎn)生活條件、改善入庫水質(zhì)、減少入庫泥沙為目的。在走訪(fǎng)了流域內的政府部門(mén)及群眾后，結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，以此為依據進(jìn)行土地利用現狀、現有工程措施的位置、工程發(fā)揮的作用進(jìn)行調查，在調查的基礎上進(jìn)行小流域土地利用規劃和水土保持生態(tài)工程總體布局規劃。

　　3.1準備工作

　　在充分熟悉上東峪小流域地形圖的基礎上，制定出調查測量路線(xiàn)，以地形圖為基礎，每2人1組，利用GPS的導航及定位功能進(jìn)行地塊現場(chǎng)調查、現有水土保持工程位置測量和擬建水土保持工程位置勘測。

　　對不同的土地利用現狀進(jìn)行編碼，對同一種利用現狀進(jìn)行順序編號，并做好對應記錄。

　　對不同的溝道尤其是較大的支溝、主溝、水土流失嚴重的溝道進(jìn)行標注，作好記錄。

　　對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)行相應編碼，在實(shí)際測量中按序進(jìn)行編號。

　　根據調查內容及調查人員分組情況選定調查、測量路線(xiàn)。

　　根據已有的水土保持現場(chǎng)勘察經(jīng)驗，提出遇到不同情況作出相應的現場(chǎng)解決辦法，仍不能解決的通過(guò)電話(huà)聯(lián)系解決直至返回駐地協(xié)商解決。

　　3.2現場(chǎng)調查

　　現場(chǎng)調查主要包括地塊調查和水土保持生態(tài)工程調查兩大部分（包括已建和擬建）。在進(jìn)行地塊調查的時(shí)候，以地塊的利用現狀為基礎，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(xiàn)，不同利用現狀的地塊保存為對應地塊編碼的航線(xiàn)，并按順序進(jìn)行編號，在地塊的轉折處和地形復雜的部位增加航點(diǎn)數量，在曲線(xiàn)平滑的部位可以適當減少航點(diǎn)保存數量。另1人在GPS編碼、編號的基礎上作好相應的記錄。同時(shí)對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。

　　在地塊調查的過(guò)程中，同時(shí)對溝道工程的種類(lèi)及布置點(diǎn)進(jìn)行測量記錄。由GPS測出工程地址的位置、高程、工程長(cháng)度等數據，依不同的工程類(lèi)型按編碼及編號將數據保存到GPS中；另1人則進(jìn)行工程布置點(diǎn)相應的溝道情況（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）地區進(jìn)行數據采集、記錄。

　　3.3數據處理

　　在上東峪小流域4.4km2的綜合調查中，根據現場(chǎng)調查結果及考慮當地居民的要求，共劃分出23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座揚水站的水井、出水池位置及相應的工程規模。

　　利用專(zhuān)用接口軟件，將GPS采集的數據用專(zhuān)用軟件轉換成arcview文件，利用arcview對采集的數據進(jìn)行修改、編輯、輸出等處理。

　　在現場(chǎng)調查測量的基礎上，利用調查測量的數據建立相應的數據庫，數據庫內容包括地塊面積、植被種類(lèi)、覆蓋率、土層深度、水土流失現狀；攔沙壩和谷坊壩的壩址、壩長(cháng)、壩高、控制面積、庫容；揚水站輸水能力、灌溉面積；水窖容積、匯水面積、灌溉面積等內容。

　　4、GPS在流域綜合治理調查中的優(yōu)勢

　　現場(chǎng)調查及數據庫建立，總共用了4天時(shí)間。

　　傳統的調查方法，先選路線(xiàn)，再踏勘，在踏勘的基礎上進(jìn)行實(shí)地測量、勾繪，記錄，再建立數據庫。

　　在另一條小流域初步設計階段的調查測量中，對一座小型閘門(mén)的地形測量及繪圖花費了6個(gè)人4天的時(shí)間。

　　由此可見(jiàn)，應用GPS進(jìn)行小流域綜合治理調查，優(yōu)勢相當明顯。

　　5、問(wèn)題與建議

　　兩個(gè)或多個(gè)相鄰地塊公共邊的測量，依作者多次的實(shí)際操作對比，測量一次與測量多次結果相差不大。據此，兩個(gè)或多個(gè)地塊的公共邊可只進(jìn)行一次測量。

　　在大面積的流域綜合治理調查中應用，效果更加明顯，建議在水土保持綜合治理，尤其是前期調查測量中進(jìn)行大面積推廣應用。

　　在現場(chǎng)調查、測量中未涉及道路的調查測量，在進(jìn)行小流域綜合治理規劃、設計時(shí)可根據地形、施工、發(fā)展要求結合現有道路系統進(jìn)行布設，需要的話(huà)，也可用GPS進(jìn)行測量。