一、衛星導航及應用
衛星導航的基本作用是向各類用戶和運動平臺實時提供準確、連續的位置、速度和時間信息。 衛星導航定位技術目前已基本取代了無線電導航、天文測量、傳統大地測量技術。通常衛星導航的應用市場可以分為三大方面，它們是專業市場、批量市場和安防市場。專業市場主要是指精密測量、油氣和地質勘探、土木工程、民用建筑、精細農業、物流管理、授時、氣象、地震，以及各種各樣的科學研究。批量市場主要是指車輛導航、船只導航、飛機導航、個人導航，移動目標監控等。安全市場主要是指貨運、客運、緊急救援、搶險救災、安全防范、防盜報警、應急聯動等。目前國際上導航衛星系統主要有，美國全球定位系統(GPS)、俄羅斯GLONASS系統、歐洲伽利略系統和中國的北斗衛星系統等。
GPS（Global Positioning System）是一個全球性、全天候、全天時、高精度的導航定位和時間傳遞系統，由地面控制站、GPS衛星網和GPS接收機三部分組成。地面主控站實施對GPS衛星的軌道控制及參數修正。GPS衛星網向地面發射兩個頻率的定位導航信息，其中包括兩個定位碼信號：即C/A碼(民用)及P碼(美國軍用)。衛星用2個L波段頻率發射單向測距信號，區別不同衛星采用碼分多址。
GPS之所以能夠定位導航，是因為每臺GPS接收機無論在任何時刻、在地球上任何位置都可以同時接收到最少4顆GPS衛星發送的空間軌道信息。接收機通過對接收到的每顆衛星的定位信息的解算，便可確定該接收機的位置，從而提供高精度的三維(經度、緯度、高度)定位導航及授時系統。
在黃河的治理開發中，GPS已經應用于水文測報、黃河三角洲防洪減災、水土保持生態建設、淤地壩建設及黃河調水調沙、下游地區的洪水預報與災情評估中。GPS定位技術在水土保持工程建設、水土流失監測和生態建設中的應用發展很快。全國水土保持監測方案中明確要求，在全國水土流失監測中，尤其對地面監測，要充分利用GPS全球定位技術，實現數據的快速采集、對象屬性的實時分析。
“數字黃河”，就是借助全數字攝影測量、遙測、遙感、地理信息系統、全球定位系統等現代手段及傳統手段采集基礎數據，對黃河流域及其相關地區的自然、經濟、社會等要素構建成一體化的數字集成平臺和虛擬環境，對黃河治理開發和管理的各種方案進行模擬、分析和研究，并在可視化的條件下提供決策支持，增強決策的科學性和預見性。
以眾多高新科學技術組成的“數字黃河”有五大技術環節：一是信息采集系統，利用全數字攝影測量、遙測、遙感（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）等手段采集數據、圖像、聲音、視頻等基礎信息；二是數據傳輸系統，通過微波、超短波、光纜、衛星等快捷傳輸方式，傳輸防汛指揮、水資源管理、水質監測和水土流失治理等所需的基本信息；三是數據存儲及處理系統；四是數學模擬系統；五是決策支持系統。
在黃河水文測報工作中，黃河口濱海區淤積測驗中使用GPS后不僅提高了精度，而且極大地提高了工作效率。過去微波定位儀測量1組船臺，需3組岸臺聯合作業才能完成測驗，測量占用人員多，人工整理數據需1～2個月。采用了GPS、計算機和先進的測深設備及完善的數據處理系統后，外業測驗及內業數據整理實現了自動化，外業測驗人員減少50%，內業數據整理時間減少70%。GPS、全站儀在水庫河道測驗中的應用替代了傳統的斷面標志塔、標志桿及六分儀、測深桿等落后設施工具，使定位、測深等技術發生了質的飛躍。
2002年7月，小浪底水庫上游首場異重流現象形成，水文部門投入近百名直接測驗人員，集GPS、激光測距儀、回聲測深儀等高新技術測驗儀器于小浪底，按既定方案在潛入點附近斷面至桐樹嶺斷面80公里范圍內布置7條測船全面展開異重流測驗，圓滿完成了異重流測驗任務。2004年10月，在三門峽庫區汛后淤積斷面測驗工作中，手持GPS得到應用，它的使用徹底解決了斷面放線問題，有力地保證了測驗精度和資料的準確性。
1994年開始實施的中芬合作“黃河防洪減災系統”項目，用于水庫河道地形快速精確測量的GPS技術，廣泛應用于水庫庫區地形測量、河道地形測量及黃土高原水土保持監測和配合壩垛工程水下基礎探測的平面定位測量，大大提高了測量的速度和精度。
淤地壩建設作為2003年全國水利水土保持行業“三大亮點”工程之一，也是生態環境建設和西部大開發的重要組成部分。GPS定位技術的應用，發揮技術優勢，增加科技含量，提高工程質量，具有非常重要的作用。GPS定位技術還應用于淤地壩工程建設的全過程，包括工程設計、工程施工放樣、竣工驗收、動態監測、工程信息系統數據更新等內容。
二、北斗衛星導航系統
2003年5月25日，我國在西昌衛星發射中心將第三顆“北斗一號”導航定位衛星送上太空，標志著我國擁有了自己的第一代完善的衛星導航定位系統。北斗衛星導航定位系統是第一代全天候、全天時提供衛星導航信息的區域導航系統，它由兩顆工作星和一顆備份星組成。前兩顆“北斗一號”衛星分別于2000年10月31日和12月21日發射升空。
北斗衛星導航系統具有三大功能，一是快速定位：北斗導航系統可為服務區域內用戶提供全天候、高精度、快速實時定位服務；二是簡短通信：北斗系統用戶終端具有雙向數字報文通信能力，可以一次傳送超過100個漢字的信息。三是精密授時：北斗導航系統具有單向和雙向兩種授時功能。根據不同的精度要求,利用授時終端,完成與北斗導航系統之間的時間和頻率同步,可提供數十納秒級的時間同步精度等。
北斗衛星導航系統可以為船舶運輸、公路交通、鐵路運輸、野外作業、水文測報、森林防火、漁業生產、勘察設計、環境監測等眾多行業以及其他有特殊調度指揮要求的單位提供定位、通信和授時等綜合服務。
三、北斗導航定位和GPS定位系統的區別
北斗導航定位和GPS定位系統，首先都是導航定位系統，采用的定位技術不同，定位的范圍也不相同。目前，北斗還不是全球定位。北斗是雙星定位，而非三星定位�！氨倍芬惶枴毙l星導航系統與GPS系統的主要區別是：
�。�1）覆蓋范圍：北斗導航系統是覆蓋我國本土的區域導航系統。覆蓋范圍東經約70°～140°，北緯5°～55°。GPS是覆蓋全球的全天候導航系統。
（2）衛星數量和軌道特性：北斗導航系統是在地球赤道平面上設置2顆地球同步衛星顆衛星的赤道角距約60°。GPS是在6個軌道平面上設置24顆衛星，軌道赤道傾角55°，軌道面赤道角距60°。
�。�3）定位原理：北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航。地面中心控制系統解算，供用戶三維定位數據。GPS是被動式偽碼單向測距三維導航。由用戶設備獨立解算自己三維定位數據。
�。�4）定位精度：北斗導航系統三維定位精度約幾十米，授時精度約100ns。GPS三維定位精度P碼目前己由16m提高到6m，C/A碼目前己由25-100m提高到12m，授時精度日前約20ns。
（5）用戶容量：北斗導航系統由于是主動雙向測距的詢問--應答系統，系統的用戶容量取決于用戶允許的信道阻塞率、詢問信號速率和用戶的響應頻率，北斗導航系統的用戶設備容量是有限的。GPS是單向測距系統，用戶設備只要接收導航衛星發出的導航電文即可進行測距定位，GPS的用戶設備容量是無限的。
�。�6）“北斗一號”衛星導航系統也有一些自身的特點，其具備的短信通訊功能是GPS所不具備的。
綜上所述，北斗導航系統具有衛星數量少、投資小、用戶設備簡單價廉、能實現一定區域的導航定位、通訊等多用途，可滿足當前我國陸、海、空運輸導航定位的需求。最重要的是，“北斗一號”導航系統是我國獨立自主建立的衛星導航系統。
四、北斗衛星系統在“數字黃河”工程中的應用
“黃河小花間暴雨洪水預警預報系統”作為“數字黃河”的首項工程，是黃河水文由傳統水文邁向現代水文的標志性項目，它由水文測驗設施建設、水情信息采集傳輸、氣象水文預報和預警預報中心4個系統組成，充分應用了“3S”先進技術。
根據小花間暴雨洪水預警預報系統總體設計要求，水情信息采集傳輸采用我國自主產權的定位導航通信衛星和GSM短信息兩種通信方式，互為備用。小花間遙測系統包括31處遙測站（委屬的20處水文站和11處雨量站）建設的第一期工程已于 2003年完成，2004年汛期運行結果證明了北斗衛星通信系統的穩定和可靠。
五、應用展望
衛星定位導航技術是正在發展中的高新技術，北斗衛星是我國擁有自主產權的衛星導航定位系統。水利部部長汪恕誠指出，到2010年，全國各大流域機構將全面建成以“3S”技術為基礎、以大型數據庫為支撐的“數字化流域”，進而形成全行業的水利信息公用平臺和覆蓋全國的水利信息網絡。
利用若干顆導航定位衛星組成衛星導航系統，綜合了傳統天文導航定位和地面無線電導航定位的優點，相當于一個設置在太空的無線電導航臺，可在任何時間、任何地點為用戶確定其所在的地理經緯度和海拔高度。我國自行研制生產的北斗衛星導航定位系統，不僅具備了上述能力，而且在定位性能上有所創新。毋庸質疑，隨著“數字黃河”工程建設的全面啟動，衛星定位導航系統，特別是我國自主產權的北斗衛星系統必將在水文測報、水土保持生態建設、水資源優化調度、河道治理及下游地區的洪水預報與災情評估中發揮越來越重要的作用。
