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户外定位工具 - GPS常识

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GPS作为野外定位的最佳工具,在户外运动中有广泛的应用,在国内也可以越来越经常地看见有人使用了。GPS不象电视或收音机,打开就能用,它更象一架相机,需要有一定的技巧。

首先大家要弄清使用GPS时常碰到的一些术语:

1.坐标(coordinate)

有2维、3维两种坐标表示,当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时,它能计算出本地的3微坐标:经度、纬度、高度,若只能收到3颗卫星的信号,它只能计算出2维坐标:精度和纬度,这时它可能还会显示高度数据,但这数据是无效的。大部分GPS不仅能以经/纬度(Lat/Long)的方式,显示坐标,而且还可以用UTM(Universal Transverse Mercator)等坐标系统显示坐标但我们一般还是使用LAT/LONG系统,这主要是由你所使用的地图的坐标系统决定的。坐标的精度在Selective Availability(美国防部为减小GPS精确度而实施的一种措施)打开时,GPS的水平精度在100-50米之间,视接受到卫星信号的多少和强弱而定,若根据GPS的指示,说你已经到达,那么四周看看,应该在大约一个足球场大小的面积内发现你的目标的。在SA关闭时(目前是很少见的,但美政府计划将来取消SA),精度能达到15米左右(GPS性能介绍上说的精度都给的是no SA值,唬人的)。高度的精确性由于系统结构的原因,更差些。经纬度的显示方式一般都可以根据自己的爱好选择,一般有"hddd.ddddd","hddd*mm.mmm"","hddd*mm"ss.s"""(其中的“*”代表“度”,以下同)地球子午线长是39940.67公里,纬度改变一度合110.94公里,一分合1.849公里,一秒合30.8米,赤道圈是40075.36公里,北京地区纬在北纬40度左右,纬度圈长为40075*sin(90-40),此地经度一度合276公里,一分合1.42公里一秒合23.69米,你可以选定某个显示方式,并把各位数字改变一对应地面移动多少米记住,这样能在经纬度和实际里程间建立个大概的对应。大部分GPS都有计算两点距离的功能,可给出两个坐标间的精确距离。高度的显示会有英制和公制两种方式,进GPS的SETUP页面,设置成公制,这样在其他象速度、距离等的显示也都会成公制的了。

2.路标(Landmark or Waypoint)

GPS内存中保存的一个点的坐标值。在有GPS信号时,按一下"MARK"键,就会把当前点记成一个路标,它有个默认的一般是象"LMK04"之类的名字,你可以修改成一个易认的名字(字母用上下箭头输入),还可以给它选定一个图标。路标是GPS数据核心,它是构成“路线”(见3)的基础。标记路标是GPS主要功能之一,但是你也可以从地图上读出一个地点的坐标,手工或通过计算机接口输入GPS,成为一个路标。一个路标可以将来用于GOTO功能(见5)的目标,也可以选进一条路线Route,见3.)作为一个支点。一般GPS能记录500个或以上的路标。

3.路线(ROUTE)

路线是GPS内存中存储的一组数据,包括一个起点和一个终点的坐标,还可以包括若干中间点的坐标,每两个坐标点之间的线段叫一条"腿"(leg)。常见GPS能存储20条线路,每条线路30条"腿"。各坐标点可以从现有路标中选择,或是手工/计算机输入数值,输入的路点同时做为一个路标(Waypoint/Landmark)保存。实际上一条路线的所有点都是对某个路标的引用,比如你在路标菜单下改变一个路标的名字或坐标,如果某条路线使用了它,你会发现这条线路也发生了同样的变化。可以有一条路线是"活跃"(Activity)的。“活跃”路线的路点是导向(见5)功能的目标。

4.前进方向(Heading)

GPS没有指北针的功能,静止不动时它是不知道方向的。但是一旦动了起来,它就能知道自己的运动方向。GPS每隔一秒更新一次当前地点信息,每一点的坐标和上一点的坐标一比较,就可以知道前进的方向,请注意这并不是GPS头指的方向,它老人家是不知道自己的脑袋和运动路线是成多少度角的。不同GPS关于前进方向的算法是不同的,基本上是最近若干秒的前进方向,所以除非你已经走了一段并仍然在走直线,否则前进方向是不准确的,尤其是在拐弯的时候你会看到数值在变个不停。方向的是以多少度显示的,这个度数是手表表盘朝上,12点指向北方,顺时针转的角度。有很多GPS还可以用指向罗盘和标尺的方式来显示这个角度。一般同时还显示前进平均速度,也是根据最近一段的位移和时间计算的。

5.导向(Bearing)

导向功能在以下条件下起作用:

(1.)以设定"走向"(GOTO)目标。"走向"目标的设定可以按"GOTO"键,然后从列表中选择一个路标。以后"导向"功能将导向此路标。

(2.)目前有活跃路线(Activity route)。活跃路线一般在设置->路线菜单下设定。如果目前有活动路线,那么"导向"的点是路线中第一个路点,每到达一个路点后,自动指到下一个路点。

在"导向"页面上部都会标有当前导向路点名称("ROUTE"里的点也是有名称的)。它是根据当前位置,计算出导向目标对你的方向角,以与"前进方向"相同的角度值显示。同时显示离目标的距离等信息。读出导向方向,按此方向前进即可走到目的地。有些GPS把前进方向和导向功能结合起来,只要用GPS的头指向前进方向,就会有一个指针箭头指向前进方向和目标方向的偏角,跟着这个箭头就能找到目标。

6.日出日落时间(Sun set/raise time)

大多数GPS能够显示当地的日出、日落时间,这在计划出发/宿营时间时是有用的。这个时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的,是指平原地区的日出、日落时间,在山区因为有山脊遮挡,日照时间根据情况要早晚各少半个小时以上。GPS的时间是从卫星信号得到的格林尼制时间,在设置(setup)菜单里可以设置本地的时间偏移,对中国来说,应设+8小时,此值只与时间的显示有关。

7.足迹线(Plot trail)

GPS每秒更新一次坐标信息,所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记录1024个以上足迹点,在一个专用页面上,以可调比例尺显示移动轨迹。足迹点的采样有自动和定时两种方式自动采样由GPS自动决定足迹点的采样方式,一般是只记录方向转折点,长距离直线行走时不记点;定时采样可以规定采样时间间隔,比如30秒、一分钟、5分钟或其他时间,每隔这么长时间记一个足迹点。在足迹线页面上可以清楚地看到自己足迹的水平投影。你可以开始记录、停止记录、设置方式或清空足迹线。“足迹”线上的点都没有名字,不能单独引用,查看其坐标,主要用来画路线图(计算机下载路线?)和“回溯”功能。很多GPS有一种叫做“回溯”(Trace back)的功能,使用此功能时,它会把足迹线转化为一条“路线”(ROUTE),路点的选择是由GPS内部程序完成的一般是选用足迹线上大的转折点。同时把此路线激活为活动路线,用户即可按导向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般会把回溯路线放进某一默认路线(比如route0)中,看你GPS的说明书,使用前要先检查此线路是否已有数据,若有,要先用拷贝功能复制到另一条空线路中去,以免覆盖。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如"T001"之类,有的GPS定第二条回溯路线时会重用这些名字,这时即使你已经把旧的路线做了拷贝,由于路点引用的名字被重用了,所以路线也会改变,不是原来那条回溯路线了。请查看你GPS的使用说明书,并试用以明确你的情况。有必要的话,对于需要长期保存的TraceBack路线,要拷贝到空闲路线,并重命名所有路点名字。

然后介绍一下GPS的主要使用方法:

GPS比较费电池,多数GPS使用四节碱性电池一直开机可用20-30小时,说明书上的时间并不是很准确的,长时间使用时要注意携带备用电池。大部分GPS有永久的备用电池,它可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丢失。由于GPS在静止时没有方向指示功能,所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时,GPS提供一个默认的路标名,比如LMK001之类,难于记忆,虽可改成一个比较好记一些的名字,但一是输入不便,用上下箭头选字母很费劲,二是一般只能起很短的英文名字,比如6或9个字母,仍然不好记,同时再带上一个小的录音机/采访机随时记录,是个不错的主意。

1.有地图使用

GPS与详细地图配合使用时有最好的效果,但是国内大比例尺地图十分难得,GPS使用效果受到一定限制。“万一”你有目的地附近的精确地图,则可以预先规划线路,先做地图上规划,制定行程计划,可以按照线路的复杂情况和里程,建立一条或多条线路(ROUTE),读出路线特征点的坐标,输入GPS建立线路的各条“腿”(legs),并把一些单独的标志点作为路标(Landmark/Waypoint)输入GPS。GPS手工输入数据,是一项相当烦琐的事情,请想一下,每个路标就要输入名字、坐标等20多个字母数字,每个字母数字要按最多到十几次箭头才能出来,哈哈,这就是有人舍得花很多钱来买接线和软件,用计算机来上载/下载数据的原因。带上地图!行进时用一是利用GPS确定自己在地图上的位置,二是按照导向功能指示的目标方向,配合地图找路向目标前进。同时一定要记录各规划点的实际坐标,最好再针对每条规划线路建立另一条实际线路,即可作为原路返回时使用,又可回来后作为实际路线资料保存,供后人使用。

2.无图使用这是更为常见的使用方式。

(1.)使用路点定点:常用于确定岩壁坐标、探洞时确定洞口坐标或其他象线路起点、转折、宿营点的坐标。用法简单,MARK一个坐标就行了。

找点:所要找的地点坐标必须已经以路标(landmark/waypoint)的形式存在于GPS的内存中,可以是你以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据,手工/计算机上载成的路标数据。按GOTO键,从列表中选择你的目的路标,然后转到“导向”页面,上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据,按方向角即可。

(2.)使用路线输入路线:若能找到以前去过的朋友记录的路线信息,把它们输入GPS形成线路,或者(常见于原路返回)把以前记录的路标编辑成一条线路。

路线导向:把某条路线激活,按照和“找点”相同的方式,“导向”页会引导你走向路线的第一个点,一旦到达,目标点会自动更换为下一路点,“导向”页引导你走向路线的第二个点...若你偏离了路线,越过了某些中间点,一旦你再回到路线上来,“导向目标”会跳过你所绕过的那些点,定为线路上你当前位置对应的下一个点。

(3.)回溯回溯功能实际是输入线路(route)的一种特殊方法,它在原路返回时十分好使。但有些注意事项,见“7.足迹线”

使用经验与方式:

首先我把坐标显示格式设为"hddd.ddddd"形式,这样经度最低位数字变1,对应东西向移动了0.85米,纬度最低数字变1,对应南北方向移动了1.1米。另外对于携带一个采访机,标记路标后不改变其默认名字,而是录音记录这个路点名字、时间和地点描述。在一条路线的起始处标记一个路点,清空以前标记的“足迹点”,设置“足迹线”记录方式为自动,一直开机,在路线转折处、有明显地面标志处及其他需要标记处标记(MARK)路标(Waypoint),并做录音说明。一直到达营地,标记营地,把用“回溯”功能把当日“足迹线”存成一条线路,并把此线路做拷贝,更名(Rename)所涉及的个路点,以免此路线被下次“回溯”冲掉,如果并不原路往回返,取消“回溯”路线的被激活状态(回溯路线自动被激活)。再把“足迹点”的形状抄到纸上,关机。第二天出发时,仍然按前一天出发时一样操作。如果是沿原路返回,那么激活前一天设的回溯路线,并结合沿途定的路标点,使用导向功能返回。行程结束,回到城里后,根据录音,把GPS记载的数据整理成线路描述文件保存,以后别人就可以使用这组数据走这条线路了。

手持GPS知识

GPS是Global Positioning System的缩写。其个人终端与手机大小相仿,基本功能是给出地点的经纬度、调度信息,精度一般在100米左右,在Selective Availability关闭的情况下能精确到30米左右(美国为其军事目的在2005年前不会常关的)。

不同厂家生产的GPS又有不同的功能,

常见的有以下几种:

路标(Way point)功能。 把某点的位置(英文叫PosionFix,包括一个点的三维坐标)记入GPS的内存。这点可以是你所经过的点,也可以是你输入其坐标。一般还可为这点起个若干字母的名字。

路线(Route)功能。路线由起点、终点和若干中间点组成。任两点间的一段叫做一条腿(Leg),一条路线可由若干条腿组成。这些点可以在地图上查出预先输入,也可以边走边记。

方向(Heading)功能。 在运动时指明运动方向,GPS开机时,每1到2秒更新一次地点坐标,它可依此计算出前进方向。

速度(Spead)功能。 类似方向,给出速度。

导向(Bearing)功能。 给出你所在地点到某一路标点的前进方向,一般是显示从正北方向顺时针的角度数。

追踪(Plot trail)功能。以一定的采样时间间隔(可调)记载运动轨迹,这项功能在没有地图或明确路线以及需要按原路返回的行动中极为有用。

计算机上/下载数据。 通过专用连线与软件,GPS可与计算机连接,可在计算机上按排、分析路线,在GPS间交换数据。

地图功能。高档GPS可存贮一定区域的地图,在显示位置数据的同时,直观地显示你在地图上的位置。

比较著名的民用GPS厂家有Garmin、Magellan和Eagle等。这里我推荐一种Garmin出产的Garmin GPS12。 其主要优点有:主要功能齐全,基本实用功能都有,那些比它高一档次的机器只多些花哨功能。可贮存路线数目较多,有20条,每条Route 30条Leg。追踪点较多,可存贮1024个坐标,若按每分钟标记一点,可标记长达17小时的路程。防水设计,适用温度范围大,可在-15~+70摄氏度使用,而其它GPS一般多在-10~+60。它是有计算机接口的GPS中价位最低的。价格便宜,只有150美圆。有一点十分遗憾,它只能到国外购买,国内即使有,也是N千元的黑价。下面这个连接有一张常见GPS的性能/价格比较表,内容详尽,大家可参阅:

Good in tree cover :树木会挡GPS卫星的信号,早期GPS最常见的毛病就是密树林下工作不好,故有此项。

Max # of Statelites :最多能搜索的卫星数,越多定位越精确。共有24颗GPS卫星环绕在地球周围,因地球的遮挡,最多同时看到12颗。

# of Parallel Channels: 最多同时接收到的卫星数。每颗卫星工作在不同频率,低档GPS此数会比Max # of Statelites小,串行扫描完各Statelites。此值与定位速度和精度都有关。

Acquisition Time : 分为warm和cold两种,若GPS开机时,临近其上次关机位置或是给定了一个临近位置,那末它能较快搜索到卫星信号并定位,这叫热启动,否则将花费较长时间,叫冷启动。

Internal Back-up Battery:有此电池可保证更换电池时不丢存贮数据。

Accuray (no SA):GPS精度都好标SA关闭时的值,实际上2005年前一般不会关。SA开时一般精度在100米左右,大约一个足球场的大小。

发布时间:2010-12-12 23:35:44文章来源:www.zjjhello.com
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