二、GPS基礎(chǔ)知識
1、GPS的原理
GPS 是Globol Position System (全球定位系統(tǒng))的簡稱,該系統(tǒng)由美國政府建立,向全球用戶提供免費服務(wù)。完整的GPS系統(tǒng)分為天上和地下兩個部分:在天上有24顆衛(wèi)星在不停地轉(zhuǎn)動,使得在地球任何一個角落,都至少可以看到3顆以上的衛(wèi)星;在地下就是手持或者車載式GPS接收機,也就是我們所常說的GPS了。
當(dāng)GPS接收機接收到三顆或三顆以上的衛(wèi)星信號后,就可以計算出接收機所在的大地坐標,如果接收到四顆衛(wèi)星,還可以計算出海拔高程,同時,衛(wèi)星系統(tǒng)的時間信號也傳送到了GPS上,如果您要對表,GPS上的時間是最可靠的。
需要說明的是,除了美國的GPS系統(tǒng)外,俄羅斯和歐洲也分別建立了自己的全球定位系統(tǒng),但目前應(yīng)用最普遍的還是美國的GPS系統(tǒng)。
2、GPS所使用的的坐標系統(tǒng)
我們在描述地理位置的時候,常用的方法就是經(jīng)緯度坐標。經(jīng)緯度坐標系統(tǒng)是以英國格林威治和赤道分別作為經(jīng)度和緯度的零度點。中國位于約東經(jīng)70--120度,北緯 -- 度的范圍內(nèi),新疆位于。
在GPS系統(tǒng)內(nèi),經(jīng)緯度的顯示方式一般都可以根據(jù)自己的愛好選擇,一般有"hddd.ddddd"(度.度),"hddd*mm.mmm"(度.分.分),"hddd*mm"ss"(度.分.秒)。度、分、秒的進制是60進制,但是度.度,分.分的進制是100進制,這一點在換算的時候要特別注意。
地球子午線(南極到北極的連線)長度39940.67公里,緯度一度合110.94公里,一分合1.849公里,一秒合30.8米,不同緯度的間距是一樣的。
地球赤道圈長度40075.36公里,北京和烏魯木齊地區(qū)在北緯40度左右,緯度圈長為40075*sin(90-40),因此這里的經(jīng)度一度合85.276公里,一分合1.42公里,一秒合23.69米。
3、GPS的精度及SA政策
理論上,GPS的定位精度可以到米級,美國佬出于安全考慮,人為限制民用GPS的定位經(jīng)度,制定了SA政策(Selective Availability,美國防部為減小GPS精確度而實施的一種措施),當(dāng)SA政策實施時,定位精度只有20-30米,但目前SA政策已經(jīng)取消,民用GPS的定位精度已經(jīng)可以達到10米左右。
當(dāng)接收到4顆以上有效衛(wèi)星信號時,GPS就可以實現(xiàn)三維定位,也就是說可以算出海拔高程,但我感覺海拔高程的精度不很可靠。
4、手持式GPS怎么定位
一般GPS上都有MARK鍵和GOTO鍵。MARK鍵用于定位,即把當(dāng)前的坐標存到內(nèi)存里,GPS會自動為這個點起一個名字;GOTO 用于導(dǎo)航,如果有一個已知的點位已經(jīng)存到了GPS的內(nèi)存里,并且起了名字,那么按GOTO, 再選那個點的名字,就可以計算出從此地到那個已知點的直線距離。MARK和GOTO(也就是定位和測距)是GPS 最基本的功能,其它功能都是以此為基礎(chǔ)或為其服務(wù)的。一般來說,只要知道怎么開機關(guān)機,知道定位和導(dǎo)航,在戶外活動中就可以應(yīng)付自如了。
5、GPS坐標系統(tǒng)的計算機格式
我的GPS中可以存儲500個點位,有些GPS帶有數(shù)據(jù)線,可以把存儲的航點轉(zhuǎn)存到計算機上,反之亦可。這樣GPS中的數(shù)據(jù)就很安全了(想像一下把300個GPS點抄到紙上的工作量吧?。?。GPS點在導(dǎo)入計算機后,經(jīng)過一定的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,可以建立GPS點位數(shù)據(jù)庫,查詢使用很方便。當(dāng)然,也可以在計算機上將手工輸入的GPS點整理成文件,然后轉(zhuǎn)存到GPS上,比在GPS上輸入要方便很多。不僅如此,如果計算機系統(tǒng)中有GIS軟件(地理信息系統(tǒng))和電子地圖,GPS航點還可以直接投影到電子地圖上。但是這一過程比較復(fù)雜。
GARMING 公司提供了一個MAPSOURCE軟件,附帶全球 1:4000000電子地圖,可以直接將GPS航點投影到電子地圖上,不過對于戶外愛好者來說,1:4000000的電子地圖毫無用處。
一套完整的計算機數(shù)據(jù)線路套件包括數(shù)據(jù)線,衛(wèi)星天線,車載電源(接到點煙器上),MAPSOURCE軟件和電子地圖(或GIS軟件和專業(yè)電子地圖)。
三、GPS和地圖的配合使用
在戶外穿越活動中,最常用的地圖比例尺是1:250000和1:100000,地圖上的1Cm分別相當(dāng)于實際距離的2.5千米和1千米。(關(guān)于戶外地圖,會有專文介紹)。GPS和地圖的配合使用,無非有以下兩種情況:一種是在出發(fā)前,在地圖上找到目標點(比如擬定的宿營地和重要拐點)的坐標,并把它輸入到GPS中(我們在2001年徒步車師古道時,就輸入了一套GPS點);另外一種是在戶外活動中,在重要的點用GPS定位后,在地圖上找到該點,以判斷當(dāng)前所處的位置。
從專業(yè)地圖上查找到的坐標是"hddd*mm"ss"(度.分.秒)格式,如果GPS采用的是"hddd*mm.mmm"(度.分. 分)格式,那就需要進行轉(zhuǎn)換。即把秒的數(shù)值除以0.6,換算成100進制。
四、戶外活動中GPS的典型用法
OK! 基本原理講完了,現(xiàn)在我們已經(jīng)到了戶外,隊員們的眼睛都注視著你和你手中的GPS,你有信心嗎?如果還沒有,那么繼續(xù)看下面的介紹。
1、 如何定位
現(xiàn)在全隊已經(jīng)到達徒步出發(fā)地,怎么也得把出發(fā)點的坐標紀錄下來啊!很簡單,打開GPS,趁大家整理行裝的幾分鐘,GPS已經(jīng)完成了查找衛(wèi)星,自動跳到了數(shù)據(jù)頁面,這時,按一下MARK(定位或者小旗子),GPS提示這是110號點,這是GPS自動順序生成的航點,按確認,該航點就存下來了。當(dāng)然,別忘讓秘書紀錄下這個點。
2、 如何確定離目標點的距離
下午3點,全隊到達了一處休息的地方,女隊員秋芷癱倒在地:“隊長,我們還有多遠啊”?嘿嘿,這可難不倒我,出發(fā)前,我熬了一個通宵,早就把目標點的坐標輸入到GPS里了,記得點號好像是“First END”。拿出GPS,開機后等待搜索衛(wèi)星,幾分鐘后數(shù)據(jù)出來了,(這時順手定個點,讓秘書YY記下來,養(yǎng)成好習(xí)慣)然后按GOTO(導(dǎo)航),在點位表中找到“First END”點,按確認,這時屏幕顯示 “距離 目標點”My END” 5523M”,GOOD,“我們距離目標還有5.5公里”,笑熬漿糊大聲宣布。說完,他看了一眼跟前的大山和崎嶇的山路,補充說“直線距離”。這時,只聽撲通、撲通幾聲,隊員子欣、楊格、和VV當(dāng)場暈倒。
3、 如何確定任意兩點的距離
傍晚,終于到達當(dāng)天的宿營地了。這時隊員醉舞陽光問:“漿糊隊長,從今天的出發(fā)點到明天的終點一共有多遠?。?rdquo;出發(fā)點到終點,也就是從110點Second END, 這是個相對距離的問題啊,簡單。打開GPS,不必等候?qū)ふ倚l(wèi)星(要等3分鐘呢,多沒面子?。?,在航點表中找到110點,然后將光標移到下面的參照點(Refenrence)欄,輸入Second END,OK!GPS馬上 就算出來,110點距離參照點Second END 16.8KM。
4、在GPS的指導(dǎo)下向正確的方向前進
多數(shù)GPS存在一個偉大的問題,就是沒有內(nèi)置指南針,當(dāng)您讓它導(dǎo)航-Second END的時候,它只會告訴您“距離目標點3公里,方位角度80度”。3公里好理解,80度怎么找呢?好辦,手持GPS,將它的腦袋對著正北方,(您的腦袋也對著正北方)。什么?北在哪?看指南針啊!
OK,找到北了,這時,GPS會有個指向Secong END的箭頭,大約指向您的右手偏前一點。明白了吧!GPS的方位角是以正北作為0度,正東為90度,正南為180度,正西為270度。讓地圖、GPS、指南針和您的腦袋都面朝北方,看起來就會比較方便。
如果沒有指南針,GPS在移動狀態(tài)下,也可以測出您的前進方向和速度,以此可以找到“北”,但是如果在山溝里,可就麻煩了。我曾經(jīng)在菊花臺下面的直溝里,為了找北,連續(xù)走了6個來回,摔了3個跟頭(因為我要保持一定的行進速度,直線,眼睛還得看著屏幕,才能測出方向),也怪老天不長眼睛,那天陰天,沒有太陽。從那以后,我每次出去都帶3個指南針。
5、GPS的典型參數(shù)設(shè)置
首先要把GPS設(shè)置成公制,美國佬用的是英制,mile,1 mile大約17xx米,哪有我們的1KM=1000米好計算(所以他們發(fā)明了計算機)。
其次,把經(jīng)緯度格式調(diào)整成"hddd*mm"ss"(度.分.秒)格式或者"hddd*mm.mmm"(度.分. 分)格式。
然后,確認地圖投影為wgs84,時區(qū)在+8區(qū)(中國在東8區(qū))。
6、經(jīng)驗和技巧
一般電池可以連續(xù)使用20小時,我一般是在用的時候才打開,一天走下來,開個7-10次就差不多,按這樣的方式,一副電池可以上10次山。
在每次定點的時候,最好作紀錄或者錄音,(或者請秘書紀錄),因為GPS點位號是用數(shù)字自動生成的,點多了,再好的腦子也記不住。
一定要和與指南針配合使用,要不,就是有GPS也找不到北。
要在開闊地使用GPS,山溝里,密林里,就得碰運氣了。坐車的時候,車窗旁也勉強可以使用。
每次活動,一般紀錄5-10個點就差不多了。