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GPS的使用方法及在林业领域的应用 张秀玲 2013年02月 1 总述 近几年GPS技术在林业工作中的应用越来越广泛 特别是在林业重点工程 如 退耕还林工程 三北工程 公益林管护及一些国债项目的规划设计中发挥了非常重要的作用 成为广大林业工作者田间地头手中的日常工具 GPS能够快速 高效 准确地提供点 线 面要素的精密坐标 它的主要功能有 定位 存点 导航 设计航线 保存航迹和测量面积 这样就大大提高了工作效率 保证了规划设计的准确性 2 卫星定位系统 GPS系统伽利略系统格洛纳斯 GLONASS 系统北斗卫星系统 四大卫星定位系统 3 一 GPS系统概述 GPS系统是由美国国防部的陆海空三军在70年代联合研制的新型卫星导航系统 其意为 卫星测时测距导航 全球定位系统 简称GPS系统 该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统 具有全能性 陆地 海洋 航空和航天 全球性 全天候 连续性和实时性的导航 定位和定时的功能 能为各类用户提供精密的三维坐标 速度和时间 4 1 1GPS系统的组成 空间部分 GPS卫星 24颗 地面控制部分 地面监控系统 用户设备部分 GPS接收机 终端 一 GPS系统概述 5 1 2GPS的主要功能 1 测定所在点的经纬度 坐标 和海拔高度 并可把数据储存在GPS内命名为一个航路点 Waypoint 2 记录所经路线的航迹 Track 3 GPS的旅程计算机可计算并记录总旅程距离 分段距离 现行速度 最大速度 平均速度 行走时间 停留时间 预计到达时间等各种参数 4 建立由多个航路点连成的航线 Route 一 GPS系统概述 6 1 3GPS的主要功能 5 导航功能 依照GPS指示的方向前进 到达目的地 6 与个人电脑相连 用于软件升级 下载或上传航迹 航路点和航线 高级一点的还可以下载电子地图 7 其他有用功能 a 查询任何地点 任何时间的太阳或月亮的位置 太阳月亮的升降时间 b 查询任何地点的最佳钓鱼时间 c 计算任何形状的平面面积 只需沿周边走一遍 一 GPS系统概述 7 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 WGS 84大地坐标系1954年北京坐标系 BJ 54 1980年国家大地坐标系 C 80 8 即世界通用的经纬度坐标系 1884年国际经度会议规定 以通过英国伦敦格林威治天文台子午仪中心的经线为0 经线 从0 经线往东叫东经 往西叫西经 东 西各分180 假如从地轴的正中间将地球切成南北两半 上边叫北半球 下边叫南半球 被切的这个平面 叫赤道面 赤道面与地球表面相交的线叫赤道 把赤道定为0 纬线 从赤道向两极各分为90 赤道以南叫南纬 赤道以北叫北纬 经纬度用度 分 秒进行表示 2 1WGS 84大地坐标系 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 9 2 2北京54坐标系 1954年我国在北京设立了大地坐标原点 采用克拉索夫斯基椭球体 依此计算出来的各大地控制点的坐标 称为北京54坐标系 横轴 赤道 用Y表示 纵轴 中央经线 用X表示 坐标原点 中央经线与赤道的交点 用O表示 赤道以南为负 以北为正 中央经线以东为正 以西为负 我国位于北半球 故纵坐标均为正值 但为避免中央经线以西为负值的情况 将坐标纵轴西移500公里 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 10 2 31980年国家大地坐标系 1980年国家大地坐标系 C 80 又称西安80坐标系 其坐标原点在我国的陕西省泾阳县 目前我国新版的地形图基本上采用的就是西安80坐标系 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 11 三 6度带 3度带 中央经线 6度带 1 2 5万及1 5万的地形图采用6度分带投影 即经差为6度 从零度子午线开始 自西向东每个经差6度为一投影带 全球共分60个带 用1 2 3 4 5 表示 即东经0 6度为第一带 其中央经线的经度为东经3度 东经6 12度为第二带 其中央经线的经度为9度 12 6度带 3度带 中央经线 3度带 1 1万的地形图采用3度分带 从东经1 5度的经线开始 每隔3度为一带 用1 2 3 表示 全球共划分120个投影带 即东经1 5 4 5度为第1带 其中央经线的经度为东经3度 东经4 5 7 5度为第2带 其中央经线的经度为东经6度 地形图上公里网横坐标前2位就是带号 例如 1 5万地形图上的民乐县城的横坐标为17658326 其中17即为带号 658326为横坐标值 13 3 1当地中央经线经度的计算 六度带中央经线经度的计算 当地中央经线经度 6 当地带号 3 例如 地形图上的民乐县城的横坐标为17658326 其所处的六度带的中央经线经度为 6 17 3 099 适用于1 2 5万和1 5万地形图 三度带中央经线经度的计算 中央经线经度 3 当地带号 适用于1 1万地形图 例如 地形图上的民乐县城的横坐标为34396900 其所处的三度带的中央经线经度为 3 34 102 适用于1 1万地形图 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 14 3 2GPS的坐标系转换 手持GPS接受器是以WGS84坐标系 经纬度坐标系 为根据而建立的 我国目前应用的1 5万的地形图属于1954年北京坐标系 BJ54 通常我们叫它公里网坐标 GPS接受器已经预设了WGS84和公里网坐标之间进行坐标转换的公式 因此我们只要将必要的参数输入GPS接受器 即可自动转换 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 15 3 2GPS的三度带与六度带转换 二 GPS应用中常见的几种坐标系统 16 四 GPS彩途410的按键及主要功能 17 4 1GPS的按键及主要功能 四 GPS彩途410的按键及主要功能 18 4 1GPS的按键及主要功能 电源键 按下并保持 开机或关机 按下后放开 背景光开 关 缩放键 按下后放开 在地图页面中 放大或缩小比例尺 按下后放开 在卫星页面中 调节屏幕显示对比度 查找键 按下后放开 访问查找菜单 四 GPS彩途410的按键及主要功能 19 4 2电池的安装 安装AA电池将设备后盖的D型金属环拉起后逆时针旋转 取下后盖 按照电池仓内正负极指示安放电池 装上后盖 压紧 顺时针旋转D型金属环 拧紧即可 四 GPS彩途410的按键及主要功能 20 4 3GPS与电脑之间数据的转换 将数据线的一端对准设备背面的金属触点 顺时针拧紧螺扣 另一端连接到电脑的USB接口 四 GPS彩途410的按键及主要功能 21 4 4导航屏幕 四 GPS彩途410的按键及主要功能 22 4 4开机定位 四 GPS彩途410的按键及主要功能 23 4 5GPS状态页面 四 GPS彩途410的按键及主要功能 该界面主要分为4部分 从上至下分别是坐标 星空图 信号强度图 定位状态 坐标 当设备定位之后 在此位置显示出当前坐标 星空图 以当前位置为中心 显示卫星在天空中的分布 中间的圆圈表示高度角为45 的位置 外面的圆圈则是地平线的位置 中间带数字的绿色圆圈是卫星所在的位置 数字则为卫星的编号 24 一 位置格式的设定1 在主菜单页面 用鼠标键选择 设置 然后垂直按下鼠标键进入 设置 页面 选择 单位 进入 单位 页面 2 上下移动鼠标键 将光标移动到 位置显示格式 处 3 垂直按下鼠标键 在列表中选择 UserUTMGrid 并按下鼠标键确认 4 在出现的参数输入页面 用鼠标键输入相关的参数 包括中央经线 105 投影比例 该数值为1 东西偏差 该数值为500000 南北偏差 该数值为0 五 GPS典型操作 5 1参数的设定 25 五 GPS典型操作 5 用鼠标键将光标移动到 存储 按钮上 并垂直按下鼠标键 完成修改 二 地图基准的设定1 在 单位 设置页面 上下移动鼠标键 将光标移动到 地图基准 处 2 垂直按下鼠标键 在列表中选择 User 并按下鼠标键确认 3 在出现的参数输入页面中 用鼠标键输入相关的参数 包括DX DY DZ DA和DF 其中DA 108 F 0 0000005 DX DY DZ三个参数因地区而异 4 我们具体使用中设为 DX 4 DY 101 DZ 35 DA 108 DF 0 0000005 存储 即可 5 1参数的设定 26 五 GPS典型操作 5 2关于航点的操作 2 主菜单 采点 标记航点 保存 1 按采点键 标记航点 保存 一 保存航点 27 二 编辑航点 将航点存入设备后 您还可以对已存的航点进行编辑 进入到航点详情页面可以修改航点图标 名称 注释 坐标 等信息 五 GPS典型操作 5 2关于航点的操作 28 编辑航点具体操作 1 按查找键 选择航点按确认进入航点列表页面 2 移动光标选择需要编辑的航点 按确认进入航点详情页面 3 移动光标选择需要编辑的字段按确认进入修改 4 修改完成后将光标移至 确认 上按确认键即可保存 五 GPS典型操作 5 2关于航点的操作 29 三 航点导航1 按查找键 选择 航点 按确认进入航点列表页面 2 移动光标选择需要导航的航点 按确认进入航点详情页面 3 移动光标选择 导航 确认 进入地图页面开始导航 五 GPS典型操作 5 2关于航点的操作 30 导航说明 在当前位置和目标航点之间显示黄线 反映当前位置和目标航点的位置关系 当您到达目标航点时 设备会弹出提示框 提醒您已经到达目的地 当您距离目标航点越来越远时设备会提示您已背离目标航点 五 GPS典型操作 5 2关于航点的操作 31 一 创建航线1 在主菜单页面选择 航线 确认 进入航线页面 2 在航线页面选择 新建 确认 进入新建航线页面 3 在新建航线页面选择 增加点 确认 进入查找页面查找需要加入航线的点 4 重复上一步操作增加航线点 5 编辑航线名称 点击 保存 完成创建 五 GPS典型操作 5 3关于航线的操作 32 二 编辑航线1 在主菜单页面选择 航线 确认 进入航线页面 2 在航线页面移动光标选择需要编辑的航线按确认 进入航线详情页面 3 移动光标至 增加点 上按确认 可以继续添加点 4 移动光标至某个航线点上按确认 可以查看 插入 移出 替换 移动此航线点 五 GPS典型操作 5 3关于航线的操作 33 关于航线的说明 在地图上显示航线 线段长度 闭合面积1 在航线详情页面将光标移至地图上确认 即可查看此航线在地图上的位置2 进入航线详情页面 在屏幕最下方即显示闭合面积和航线长度 将光标移动至某个点上 即可查看此点距上一点的距离也就是此航线段长度 五 GPS典型操作 5 3关于航线的操作 34 定位后GPS接收机会在地图上沿着您行进线路自动画出一条轨迹 称为 航迹 我们可以利用航迹来量算面积 亦可以利用已经存储的航迹进行导航或者返航 用户还可以自行设置航迹的采样间隔 颜色 记录方式等 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 35 一 记录航迹在默认情况下 设备以自动方式将航迹记录在缓存中并在地图上显示 注意 此时航迹只是暂存在缓存中 并未存档 需要用户自行将当前航迹保存 缓存中只可存放一条航迹 每条航迹可以记录5000个航迹点 当缓存存满时本着先进先出的原则将删除最早记录的航迹点 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 36 二 编辑航迹 保存航迹之后 用户还可以对已存的航迹进行查看或编辑 进入到航迹详情页面可以修改航迹名称 修改航迹颜色 查看面积等信息 1 在主菜单页面选择航迹确认 进入航迹页面 2 在航迹页面移动光标选择需要编辑的航迹按确认 进入航迹详情页面 3 移动光标选择需要编辑的信息 注 在航迹详情页面将光标移至地图上确认 即可查看此航迹在地图上的位置 同时在屏幕中间部分即显示此航迹的长度 面积 周长信息 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 37 三 航迹导航 当前航迹返航1 在主菜单页面选择航迹确认 进入航迹页面 2 移动光标选择返航确认 进入地图页面开始导航 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 38 历史航迹导航1 在主菜单页面选择航迹确认 进入航迹页面 2 在航迹页面移动光标选择需要导航的航迹按确认 进入航迹详情页面 3 移动光标选择导航并确认 4 选择导航或返航 5 进入地图页面开始导航 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 39 四 实时航迹计算面积GPS接收机可以通过实时记录的航迹来计算面积 这种测量面积的方式主要用于不规则图形面积的测量 设备有多个实时航迹计算面积功能的入口 1 GPS状态界面子菜单中 2 地图页面子菜单中 3 工具中 4 航迹界面子菜单中 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 40 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 四 实时航迹计算面积 进入实时航迹计算面积页面后 按确认键开始测量 再次按确认键结束测量 测量的时候在屏幕的上方会实时显示面积和周长 若用户在测量的时候遇到障碍物需要绕过去后继续测量时 可以按菜单键进入子菜单选择暂停功能 待绕过障碍物后可以在子菜单中选择恢复测量 41 彩途410系列GPS接收机内置全国基础地图 提供用户在地图上进行查找的功能 地图页面 该页面主要分为6部分 从上至下分别是数据区 地图 光标 地图方向设置 比例尺 光标所在区域 1 数据区 默认数据区是速度和航向 即设备当前移动速度和方向 2 地图 显示当前位置 航点 航线 航迹及周围信息 按 号键可以对地图进行缩放 按方向键可以移动地图 3 光标 屏幕中央的三角形光标为设备当前所处位置 五 GPS典型操作 5 5地图与查找 42 五 GPS典型操作 5 4航迹与导航 4 地图方向设置 在比例尺上方有一个罗盘状图标 代表地图方向设置 当红色指针一直指上时 表示上为北 即在地图上上北下南左西右东 当指针随着设备的移动而转动时 表示上为航向 红色指针指示的方向则为北方向 5 比