導(dǎo)航GPS操作說(shuō)明

導(dǎo)航GPS操作闡明1介紹我們慣用導(dǎo)航GPS來(lái)定位、導(dǎo)航到點(diǎn)、導(dǎo)航航線、統(tǒng)計(jì)航跡等。如果我們采用合理的設(shè)立，其定位精度能夠達(dá)成2-3慣用導(dǎo)航GPS機(jī)型有Garmin（涉及Legend傳奇、eTrex奇遇等）、Magellan（涉及Explorist100、200、300、400、500、XL等）等。本闡明以Magellan的Explorist500導(dǎo)航GPS為例介紹導(dǎo)航GPS操作的坐標(biāo)系設(shè)立、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、地圖制作以及與電腦的連接使用，其它機(jī)型的導(dǎo)航GPS操作能夠參考此闡明。2坐標(biāo)系設(shè)立事實(shí)上，導(dǎo)航GPS測(cè)量采用的是WGS84世界坐標(biāo)系（是球心坐標(biāo)系，也稱質(zhì)心坐標(biāo)系），無(wú)論如何設(shè)立導(dǎo)航GPS的坐標(biāo)系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)仍然是以WGS84的經(jīng)緯度格式進(jìn)行存儲(chǔ)的。變化坐標(biāo)系統(tǒng)參數(shù)，只能變化坐標(biāo)的顯示，并不能影響內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。因此，對(duì)于沒(méi)有輸入坐標(biāo)規(guī)定的人來(lái)說(shuō)，導(dǎo)航GPS的坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)立對(duì)其影響并不大，為了避免引發(fā)誤會(huì)，最佳將坐標(biāo)投影設(shè)立為經(jīng)緯度格式，參考橢球選擇WGS84；對(duì)于有輸入坐標(biāo)規(guī)定的人來(lái)說(shuō)，坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)立就很重要，需要建立WGS84和地方坐標(biāo)系（如1954年北京坐標(biāo)系或1980西安坐標(biāo)系）的轉(zhuǎn)換關(guān)系。一旦設(shè)立錯(cuò)誤，就會(huì)引發(fā)導(dǎo)航錯(cuò)誤。2.1基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換不同品牌的導(dǎo)航GPS，其內(nèi)部基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換普通是原則9參數(shù)法的某種簡(jiǎn)化或變形，例如Garmin普通采用五參數(shù)法（DX、DY、DZ、DA、DF），Magellan能夠采用九參數(shù)法（DX、DY、DZ、DA、DF、RX、RY、RZ、SCALE），但普通狀況也只用到五參數(shù)，X旋轉(zhuǎn)（RX）、Y旋轉(zhuǎn)（RY）、Z旋轉(zhuǎn)（RZ）和比例因子（SCALE）這四個(gè)參數(shù)普通設(shè)立為0。其中，DA為兩個(gè)橢球長(zhǎng)半軸差值，DF為兩個(gè)橢球扁率的差值，DX、DY、DZ為三維坐標(biāo)差值。如果在該測(cè)區(qū)內(nèi)有3個(gè)以上分布均勻的已知同名點(diǎn)，可運(yùn)用專業(yè)軟件解算出5參數(shù)，在此不詳列其計(jì)算過(guò)程。下邊根據(jù)公司積累的經(jīng)驗(yàn)，具體列出慣用的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換參數(shù)。（1）WGS84->1954年北京坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)全國(guó)通用的一套參數(shù)為：dX=16.5dY=-156.4dZ=-80.1dA=-108dF=0.04277×0.00001(該參數(shù)來(lái)源于Magellan導(dǎo)航GPS的闡明)CPPE整頓的一套參數(shù)為：dX=-9dY=-109dZ=-45dA=-108dF=0.0000005使用中發(fā)現(xiàn)第二套參數(shù)比較精確，在中國(guó)陜西河南交界處非常準(zhǔn)，向東適宜減小dX的值，向西則適宜增加dX的值，其它參數(shù)無(wú)需調(diào)節(jié)，例如鄭州附近調(diào)節(jié)為dX=-10，其它地區(qū)按該規(guī)律調(diào)節(jié)即可。（2）WGS84->1980西安坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換參數(shù)合用于全國(guó)的一套參數(shù)為：dX=-106dY=-48dZ=0dA=-4dF=0合用于新疆的一套參數(shù)為：dX=-98dY=-57dZ=0dA=-3dF=0使用中發(fā)現(xiàn)第一套參數(shù)比較精確，在中國(guó)陜西河南交界處非常準(zhǔn)，在其它地區(qū)誤差也不不不大于5米。2.2投影我國(guó)坐標(biāo)系普通采用高斯投影，它是橫軸墨卡托投影的一種特例，即等角橫軸墨卡托投影。它是一種正形橫軸橢圓柱投影，投影面上的圖形與橢球面上的原形在極小的范疇內(nèi)有相似的特性，其投影參數(shù)涉及：LongitudeOrigion 中央子午線 例如北京地區(qū)6度帶該值為117Scale 尺度比 例如我國(guó)使用的高斯投影為1.0FalseE 東坐標(biāo)增量 例如慣用500,000FalseN 北坐標(biāo)增量 例如慣用0我國(guó)使用6度和3度高斯投影，其中央子午線和帶號(hào)計(jì)算公式以下：由帶號(hào)求中央子午線經(jīng)度 由任一點(diǎn)經(jīng)度求帶號(hào) N=(L+3)/6 n=L/3——四舍五入取整其中，L為中央子午線經(jīng)度N為帶號(hào)3數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換現(xiàn)在慣用的導(dǎo)航GPS都提供了數(shù)據(jù)接口，能夠方便地與電腦相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。市面上也有不少商用軟件提供了直接的轉(zhuǎn)換功效，比較好的有TouratechQV、OziExplorer等。下面將以Magellan的Explorist500導(dǎo)航GPS和TouratechQV軟件為例介紹數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。3.1航點(diǎn)數(shù)據(jù)在Magellan導(dǎo)航GPS中，航點(diǎn)（也叫愛(ài)好點(diǎn)）文獻(xiàn)格式為*.upt，其數(shù)據(jù)格式為$PMGNFMT,%WPL,LAT,HEMI,LON,HEMI,ALT,UNIT,NAME,MSG,ICON,CHKSUM,%META,ASCII（圖1），能夠直接用記事本進(jìn)行編輯。其中最重要的就是點(diǎn)號(hào)（NAME）、緯度（LAT）、經(jīng)度（LON）和高度（ALT），而緯度和經(jīng)度的格式是ddmm.mmm（度分.分），而不是慣用的度分秒格式，最后一行為結(jié)束語(yǔ)句行。圖1航點(diǎn)數(shù)據(jù)格式 能夠據(jù)此運(yùn)用Excel算例對(duì)航點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，也可直接借助TouratechQV軟件來(lái)批量進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。具體環(huán)節(jié)以下： 第一步，準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)文獻(xiàn)。如果是WGS84經(jīng)緯度格式的數(shù)據(jù)文獻(xiàn)，可直接進(jìn)入第三步；如果是投影坐標(biāo)，并且對(duì)精度有較高規(guī)定則需通過(guò)專業(yè)軟件（如TGO）求得具體轉(zhuǎn)換參數(shù)后將其轉(zhuǎn)換為WGS84的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，如果對(duì)精度規(guī)定不高，則繼續(xù)下一步。 第二步，設(shè)立地方坐標(biāo)系與WGS84的轉(zhuǎn)換關(guān)系。 在TouratechQV軟件界面中選擇“Datums”標(biāo)簽，進(jìn)行橢球參數(shù)的設(shè)立（圖2）；然后選擇“NationalMeterGrids”標(biāo)簽，來(lái)設(shè)立投影參數(shù)（圖3）。圖2設(shè)立地方坐標(biāo)系與WGS84的轉(zhuǎn)換關(guān)系圖3設(shè)立投影參數(shù) 第三步，在“Alldatabases”列表框中選擇“Waypoints”，然后在圖標(biāo)欄中點(diǎn)擊圖標(biāo)（Import工具），選擇“Other”菜單，打開(kāi)數(shù)據(jù)導(dǎo)入對(duì)話框（圖4），并進(jìn)行對(duì)應(yīng)操作導(dǎo)入數(shù)據(jù)。圖4數(shù)據(jù)導(dǎo)入對(duì)話框 第四步，如數(shù)據(jù)沒(méi)有問(wèn)題，則在圖標(biāo)欄上點(diǎn)擊圖標(biāo)（Export工具），選擇“MagellanNMEA-Files”菜單，輸出為Magellan導(dǎo)航GPS支持的數(shù)據(jù)格式文獻(xiàn)。 需要注意的是現(xiàn)在TouratechQV軟件不支持中文，因此點(diǎn)號(hào)不能使用中文，否則將自動(dòng)省略中文字符。另外，軟件默認(rèn)的點(diǎn)號(hào)只有6個(gè)字節(jié)，一種文獻(xiàn)內(nèi)總的航點(diǎn)數(shù)為500，如不能滿足需要，可在database中的“Waypoints”標(biāo)簽上右擊選擇“GPSNameCheck”菜單，在彈出的對(duì)話框（圖5）中修改對(duì)應(yīng)的參數(shù)。圖5GPSNameCheck對(duì)話框 數(shù)據(jù)導(dǎo)出的辦法也類似，在此不詳列其操作過(guò)程。通過(guò)該軟件能夠?qū)⒑近c(diǎn)數(shù)據(jù)文獻(xiàn)輸出為KML文獻(xiàn)，直接在谷歌Earth上使用。也可選擇“Options－〉谷歌Earth－〉Showselectedmarks”菜單，直接將航點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示在谷歌Earth上。航線、航跡數(shù)據(jù)也能夠運(yùn)用該工具直接在谷歌Earth上顯示。3.2航線數(shù)據(jù)在Magellan導(dǎo)航GPS中，航線文獻(xiàn)格式為*.rte，數(shù)據(jù)格式為：$PMGNFMT,%RTE,NUM_MSG,ID,FLAG,NUM,NAME,WPT_NAME1,ICON1,WPT_NAME2,ICON2,CHKSUM%WPL,LAT,HEMI,LON,HEMI,ALT,UNIT,NAME,MSG,ICON,CHKSUM,%META,ASCII（圖6）。其中以$PMGNWPL開(kāi)頭的數(shù)據(jù)表達(dá)航線中包含的航點(diǎn)數(shù)據(jù)，以$PMGNRTE開(kāi)頭的數(shù)據(jù)為航線數(shù)據(jù)，NAME為航線名稱，NUM為航線中包含的航點(diǎn)數(shù)，航點(diǎn)WPT_NAME1和WPT_NAME2表達(dá)構(gòu)成航線的航點(diǎn)名稱。圖6航線數(shù)據(jù)格式 通過(guò)TouratechQV軟件也能夠方便地進(jìn)行航線數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，辦法與航點(diǎn)數(shù)據(jù)的操作基本類似，在此不詳列其操作過(guò)程。在使用航線時(shí)將導(dǎo)航標(biāo)簽設(shè)立為“下點(diǎn)距離”和“偏距”，能夠很方便地看見(jiàn)導(dǎo)航GPS現(xiàn)在所處位置距離下一航點(diǎn)的距離以及到航線的垂直距離，特別合用于線路選線。3.3航跡數(shù)據(jù)在Magellan導(dǎo)航GPS中，航跡文獻(xiàn)格式為*.log，具體的數(shù)據(jù)格式為$PMGNFMT,%TRK,LAT,HEMI,LON,HEMI,ALT,UNIT,TIME,VALID,NAME,DATE,CHKSUM,%META,ASCII（圖7）。航跡數(shù)據(jù)中多了一種時(shí)間參數(shù)，而沒(méi)有點(diǎn)名。圖7航跡數(shù)據(jù)格式通過(guò)TouratechQV軟件可方便地進(jìn)行航跡數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出，辦法與航點(diǎn)數(shù)據(jù)的操作基本類似，在此不詳列其操作過(guò)程。也可將其轉(zhuǎn)換成KML文獻(xiàn)，在谷歌Earth上使用，還可將道路等線性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成航跡文獻(xiàn)在導(dǎo)航GPS中使用。4地圖制作導(dǎo)航GPS內(nèi)置的地圖普通并不具體，數(shù)據(jù)也比較舊，特別是道路數(shù)據(jù)，有諸多錯(cuò)誤。并且在國(guó)外使用時(shí)，根本就沒(méi)有具體地圖顯示了，使用不是太方便。運(yùn)用MobileMapperOffice軟件就能夠比較容易地制作地圖文獻(xiàn)。Magellan導(dǎo)航GPS的地圖格式為*.imi，其制作流程以下：第一步，獲取數(shù)字線劃圖。小比例尺的數(shù)據(jù)基本上都能夠從網(wǎng)絡(luò)上下載到，GlobalMapper軟件提供了在線下載功效，能夠從中找到所需的數(shù)據(jù)。第二步，如果對(duì)數(shù)據(jù)有較高的規(guī)定，能夠運(yùn)用谷歌Earth對(duì)所關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，輸出成KML。第三步，格式轉(zhuǎn)換。運(yùn)用GlobalMapper將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成shp文獻(xiàn)，方便MobileMapperOffice軟件能夠使用。第四步，運(yùn)用MobileMapperOffice軟件進(jìn)行地圖編輯，在此不再詳述具體的編輯過(guò)程。第五步，將編輯好的地圖輸出為*.img文獻(xiàn)。第六步，運(yùn)用MMOconverter軟件將*.img文獻(xiàn)轉(zhuǎn)換成麥哲倫手持GPS可使用的*.imi格式文獻(xiàn)。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上已有制作好了的全國(guó)各省的具體地圖，也有部分國(guó)家和地區(qū)的詳圖，可供使用，無(wú)需自己重新制作，但可運(yùn)用這個(gè)軟件針對(duì)特定區(qū)域的地圖進(jìn)行選擇性的更新。5與電腦的連接使用Magellan導(dǎo)航GPS能夠通過(guò)數(shù)據(jù)線與電腦相連，實(shí)現(xiàn)GPS與谷歌Earth、TouratechQV、GlobalMapper等軟件的聯(lián)合使用。具體的實(shí)現(xiàn)方式以下： 第一步，用數(shù)據(jù)線連接導(dǎo)航GPS和電腦。 第二步，導(dǎo)航GPS端設(shè)立。辦法以下：菜單－〉高級(jí)功效－〉通訊－〉NMEA數(shù)據(jù)通訊－〉V2.1GSA（有V1.5APA、V1.5XTE、V2.1GSA三種NMEA格式，只要PC端軟件支持，盡量選擇V2.1GSA）。 第三步，查看PC端有關(guān)導(dǎo)航GPS的連接端口和波特率。辦法以下：我的電腦－〉屬性－〉硬件－〉設(shè)備管理器－〉調(diào)制解調(diào)器－〉MagellaneXplorist－〉屬性－〉調(diào)制解調(diào)器。能夠看見(jiàn)端口和最大端口速度（波特率）信息。第一次與PC連接時(shí)，會(huì)提示安裝驅(qū)動(dòng)，在導(dǎo)航GPS附帶的光盤(pán)中會(huì)有驅(qū)動(dòng)軟件。 第四步，PC端軟件設(shè)立。此處只介紹TouratechQV、GlobalMapper和谷歌Earth的連接辦法，其它軟件設(shè)立辦法大同小異。 TouratechQV軟件提供了連接導(dǎo)航GPS的設(shè)立工具，辦法以下：選擇“GPS－〉SettingsGPS”菜單，在打開(kāi)的對(duì)話框（圖8）中選擇對(duì)的的端口和波特率以及GPS數(shù)據(jù)傳輸合同。設(shè)立對(duì)的后點(diǎn)擊“AutodetectGPS”按鈕，就會(huì)連接上導(dǎo)航GPS。在TouratechQV軟件中提供了一種“Options－〉谷歌Earth”菜單，也能夠直接調(diào)用谷歌Earth來(lái)顯示數(shù)據(jù)圖8TouratechQV軟件的GPS設(shè)立對(duì)話框GlobalMapper可直接設(shè)立，辦法以下：選擇“GPS－〉Setup”菜單，在GPSSetup對(duì)話框（圖9）中將Format設(shè)立為NMEA-0183v2.X，在Connection中選擇SerialPortConnection，將Port和Baud設(shè)立為第三步中看到的端口和波特率。至此，連接設(shè)立完畢。連接成功后在“GPS－〉Information”中會(huì)看見(jiàn)導(dǎo)航GPS的狀態(tài)。圖9GlobalMapper軟件的GPS設(shè)立對(duì)話框免費(fèi)版的谷歌Earth并沒(méi)有提供連接菜單，但可借助MyGE軟件間接實(shí)現(xiàn)連同。辦法以下：打開(kāi)MyGE目錄下的Config.ini文獻(xiàn)，將GPS字段中的Port后的數(shù)據(jù)修改為第三步中看到的端口，將Setting中的第一種數(shù)據(jù)修