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高科技實(shí)用型-全球GPS接收器
- 發(fā)布日期: 2010-10-15
- 生成日期: 2022/6/1
- 發(fā) 布 人: 衛(wèi)通達(dá)
- 信息來(lái)源: honglufeng
高科技實(shí)用型-全球GPS接收器
我熱愛(ài)路上的生活,喜歡并向往獨(dú)自行走的日子。同時(shí),GPS象所有的男人一樣,我對(duì)一切數(shù)碼的裝備也都懷有濃厚興趣。
GPS走向平民生活已經(jīng)有段時(shí)間了。在現(xiàn)在的中國(guó),我們平民百姓也能心安理得地享受美國(guó)政府為全世界人民做的貢獻(xiàn)。除了WAAS系統(tǒng)不能享受之外,其它的倒還令人滿意。WAAS是一種僅僅覆蓋北美的、基于地面站的GPS信號(hào)差分矯正系統(tǒng),它使得GPS信號(hào)的精度可以達(dá)到0.5-3米。不過(guò),在國(guó)內(nèi),我在地勢(shì)比較寬闊的地方,收到過(guò)10顆星,測(cè)量精度達(dá)到過(guò)4-5米,也相當(dāng)令人滿意了。
這里,我要說(shuō)的是怎樣務(wù)實(shí)地使用GPS接收機(jī)。
目前,市場(chǎng)上的GPS接收機(jī)有很多種,大體上有手持式、車(chē)載式、接收頭+PDA等幾種應(yīng)用方式。經(jīng)??吹皆S多GPS愛(ài)好者論壇上大家在熱烈地討論著哪種設(shè)備更好、哪種地圖最有用等等。下面,我從實(shí)際的使用經(jīng)驗(yàn)上,談?wù)凣PS接收機(jī)使用的本質(zhì)。
如果是車(chē)載應(yīng)用,那么情況就相當(dāng)簡(jiǎn)單了。只要你不在乎花錢(qián),車(chē)載和PDA兩種應(yīng)用方式都可以。因?yàn)檐?chē)子就是一個(gè)小的房間,從能源上來(lái)說(shuō),對(duì)這種小設(shè)備,電源可以說(shuō)是無(wú)窮盡的。使用環(huán)境基本上等同于室內(nèi)(In Door),只要有錢(qián),可以極盡豪華之能事——甚至接上筆記本電腦。但是如果在野外徒步穿越的時(shí)候,我們選擇和使用GPS系統(tǒng)就要考慮很多其他問(wèn)題了。
GPS接收器的最根本作用是通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)(通過(guò)無(wú)線電波多普勒效應(yīng))計(jì)算出當(dāng)前所在的位置的經(jīng)緯度。接收機(jī)同時(shí)接收到的信號(hào)源越多、信號(hào)源在空域中越分散,定位精度越高。但是光知道自己的經(jīng)緯度有什么用呢?曾經(jīng)發(fā)生過(guò)這樣的事情:有徒步旅行的初學(xué)者,攜帶了GPS系統(tǒng),進(jìn)入了無(wú)人區(qū)。以為有了GPS,就萬(wàn)無(wú)一失了。結(jié)果迷路的時(shí)候,一開(kāi)GPS,信號(hào)倒是真強(qiáng),機(jī)器給出一對(duì)兒數(shù)字,機(jī)器存的路網(wǎng)詳圖也是一片空白——最近的導(dǎo)航點(diǎn)是蘭州——可不是么?那地方根本沒(méi)有路。幾千元的GPS完全失去了參考的價(jià)值。結(jié)果,此人愣是依靠GPS提供的羅盤(pán)功能脫離了險(xiǎn)境。從這個(gè)例子我們可以看出,GPS雖然先進(jìn),但使用不當(dāng)也是毫無(wú)作用。上例中的遇險(xiǎn)人員,使用GPS的方法根本上是錯(cuò)誤的——GPS并不能告訴你應(yīng)該往哪里走。
正確的野外使用GPS接收器的方法是:
1、應(yīng)該事先對(duì)要進(jìn)入的地區(qū)進(jìn)行充分的調(diào)研?,F(xiàn)在,網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達(dá),可以使用已經(jīng)有的電子矢量地圖和衛(wèi)星照片對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行研究。前者推薦《全中國(guó)電子地圖》(我見(jiàn)過(guò)最準(zhǔn)的全國(guó)矢量圖!),后者當(dāng)然是《Google Earth》了。還是那句話,從空中看世界作上帝的感覺(jué)真好。對(duì)著地圖我們調(diào)研什么呢?首先就是標(biāo)注目標(biāo)地區(qū)周邊的POI(興趣點(diǎn))的坐標(biāo),比如一片沙漠或森林等無(wú)人地區(qū)周?chē)罱木用顸c(diǎn)、加油站、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊甚至公路的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、路口等。其次就是通過(guò)衛(wèi)星地圖瀏覽目標(biāo)區(qū)域、尋找有顯著特點(diǎn)的標(biāo)志。比如沙漠中的一座小山、戈壁中一個(gè)小湖或是森林中的一片空地。所有的這些,當(dāng)然是多多益善、分布越平均越好。因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)問(wèn)題,可以選擇其中最近的點(diǎn)前往。
2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。所有這些POI,都要標(biāo)注在不同比例的屏幕截圖上,然后打印出來(lái)(最好是衛(wèi)星照片和矢量地圖都有),裝訂成冊(cè)。同時(shí)應(yīng)建立一個(gè)索引頁(yè),列出全部POI的名稱(chēng)和描述。接下來(lái)要做的事情就是把這些POI按照定義好的名稱(chēng)輸入到GPS中,作為航點(diǎn)保存起來(lái)。我建議航點(diǎn)名稱(chēng)盡量不使用數(shù)字開(kāi)頭,以防止和臨時(shí)的航點(diǎn)混淆。
3、電源準(zhǔn)備。一切電子設(shè)備,都是需要電能的。如果你沒(méi)有太陽(yáng)能電池板充電器或者手搖發(fā)電機(jī)之類(lèi)的發(fā)電設(shè)備,最好還是提前準(zhǔn)備好幾板AA或者AAA電池,這也是最經(jīng)濟(jì)的方式。這就是我為什么一直推薦選擇使用AA或者AAA電池的GPS接收器。因?yàn)槿魏我粋€(gè)小地方的任何一個(gè)小賣(mài)部都可以買(mǎi)到這種電池。就算進(jìn)入到無(wú)人地區(qū),按每對(duì)電池連續(xù)使用10-14小時(shí)計(jì)算,帶上20節(jié)電池也會(huì)讓你在吃完所有的食物之后,GPS接收器仍能工作。那些使用可充電電池的設(shè)備,這時(shí)候就相當(dāng)麻煩。盡管容量很大,但是堅(jiān)持10多小時(shí)后,充電就會(huì)是個(gè)大問(wèn)題。沒(méi)了電,有時(shí)候就會(huì)危及生命。
4、別忘了傳統(tǒng)地圖。很多人以為,有了GPS,就可以丟棄傳統(tǒng)地圖了。事實(shí)絕非如此。首先,目前GPS的內(nèi)置地圖相當(dāng)粗糙且互不兼容。而且它們主要是針對(duì)于城市的。記住,在城市里迷路是死不了人的。GPS電子地圖,尤其是對(duì)沒(méi)有路的野外,更是“白茫?!币黄?。另外,找到專(zhuān)門(mén)針對(duì)某一地區(qū)的GPS專(zhuān)用電子詳圖(比如可可西里保護(hù)站周?chē)綀A200公里),幾乎是不可能的。因此,傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖,特別是帶經(jīng)緯度的大比例尺、等高線區(qū)域地圖是很重要的。最后是別忘了順便帶上一個(gè)帶量角器的三角板、一只鉛筆或圓規(guī)。(用法稍候說(shuō)明)
5、終于上路了,在路上,你獨(dú)自旅行,對(duì)目的地充滿憧憬,欣賞著沿路綺麗的荒漠風(fēng)光。這時(shí)候,別忘了每經(jīng)過(guò)一個(gè)標(biāo)志點(diǎn),就要在GPS接收器上面定義一個(gè)航點(diǎn)——這就是臨時(shí)航點(diǎn)。他們可能是一座廢棄的房子、荒漠中一顆孤零零的樹(shù)抑或是所有經(jīng)過(guò)岔路的拐點(diǎn)。這些航點(diǎn)都用數(shù)字取名,按照順序存儲(chǔ)。別忘了拿出筆記本(不是電腦?。?,用筆記下來(lái)相關(guān)的名稱(chēng)和說(shuō)明,如:航點(diǎn)005:亂石山北側(cè)大約15分鐘路程的一條小河上的橋。這樣當(dāng)你尋找回程的時(shí)候,就相當(dāng)簡(jiǎn)單。
6、關(guān)于航跡。航跡是GPS每隔一段時(shí)間,自動(dòng)記錄的離散的航點(diǎn)組成的軌跡。GPS會(huì)智能的記錄航跡中的點(diǎn),以節(jié)省空間:當(dāng)高速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,航點(diǎn)就非常稀疏,當(dāng)慢速曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,航點(diǎn)就很密集。我并不主張任何時(shí)刻都記錄航跡。因?yàn)榈谝唬桔E會(huì)占用比較大量的存儲(chǔ)空間;第二,如果沿途臨時(shí)偏離主路,比如看看風(fēng)景、上個(gè)廁所什么的,航跡就會(huì)很混亂。第三,一直開(kāi)著GPS記錄航跡也是非常費(fèi)電的。那么什么時(shí)候記錄航跡比較好呢?我認(rèn)為,應(yīng)該在地形、路況極其復(fù)雜或者天黑時(shí)在兩點(diǎn)之間開(kāi)始記錄航跡。比如必須按照指定路線穿過(guò)沼澤什么的,走偏了就有陷入流沙的可能。資深徒步旅行者“自由感覺(jué)”有一次在西藏阿里地區(qū)的古格遺址旅行,晚上出來(lái)觀看日落景象,天黑后便迷失在山谷中。在兩個(gè)指南針都失效的情況下,險(xiǎn)些陷入沼澤泥潭。一般的GPS都可以記錄2000-10000點(diǎn)航點(diǎn)作為航跡,要經(jīng)常保存關(guān)鍵的航跡,以便歸程使用。順便提一句,TrackBack航跡有時(shí)候不很可靠,還是應(yīng)該以人工判斷為主。
7、如何利用傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖找到自己的位置?一般情況下,按照上面的幾點(diǎn)準(zhǔn)備好,就不會(huì)出現(xiàn)什么太危險(xiǎn)的情況。但是事情總有個(gè)意外!如果你在慌亂中不小心操作失誤而清除了所有航點(diǎn)、航跡,或者倒霉的遇到GPS損壞,而不得不啟用另一個(gè)臺(tái)備份導(dǎo)航設(shè)備的時(shí)候,應(yīng)該怎么辦呢?這時(shí)候,所有的電子記錄的航點(diǎn)都丟失了,GPS只能告訴你一個(gè)當(dāng)前位置的經(jīng)緯度(就像開(kāi)始那位仁兄一樣)。不要慌張,拿出紙質(zhì)地圖(或者我們出發(fā)前打印的那些帶有標(biāo)注的衛(wèi)星地圖),選擇一個(gè)經(jīng)緯度明確的點(diǎn),當(dāng)然最好是你在打印紙上面標(biāo)注的POI——如果這個(gè)也沒(méi)有,你就只能在紙質(zhì)地圖上找一個(gè)最近的整數(shù)經(jīng)緯度交叉點(diǎn)了。
總而言之,你在圖上找到了一個(gè)已知坐標(biāo)的點(diǎn)。然后啟動(dòng)現(xiàn)在手頭的GPS,手工輸入那個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo),定義一個(gè)航點(diǎn)。然后啟動(dòng)GPS的導(dǎo)航功能,目標(biāo)是那個(gè)點(diǎn)。這時(shí)候,一般的GPS接收器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出到達(dá)那個(gè)點(diǎn)的直線距離和方位角。注意:方位角一般是以真北方為0度,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度。比如,面向北方,西北方向的方位就是270-360度之間(第四象限)的一個(gè)數(shù)字,而東北方向就是0-90度(第一象限)的數(shù)字。跟據(jù)地圖的比例尺,計(jì)算出此地到那個(gè)點(diǎn)的直線距離在地圖上的長(zhǎng)度,一般是厘米單位的數(shù)字。用圓規(guī)以已知點(diǎn)為圓心,畫(huà)上半徑是計(jì)算距離這么長(zhǎng)的一個(gè)圈。然后通過(guò)這個(gè)已知點(diǎn)作一條垂直線(平行于已知最近的經(jīng)線)。這樣,我們目前的位置就在圓圈上。根據(jù)三角形的內(nèi)角和等于180度的定理,又只知道我們將要運(yùn)算的是一個(gè)直角三角形,根據(jù)已經(jīng)測(cè)得的方位角,無(wú)論如何可以得出已知點(diǎn)和經(jīng)線之間的夾角。而我們已知的直線距離是三角形的斜邊,根據(jù)三角函數(shù)公式:
斜邊 X sin(夾角) = 垂直邊 或 斜邊 X cos(夾角) = 水平邊
計(jì)算出三角形任意一條垂直邊。在地圖上用直尺根據(jù)長(zhǎng)度繪出兩條直角邊,和圓圈相交的點(diǎn)就是你現(xiàn)在所在的位置。只要你的衛(wèi)星信號(hào)誤差不大,地圖比較嚴(yán)肅,這樣計(jì)算一般誤差相當(dāng)小。當(dāng)然,我希望你能夠有一個(gè)計(jì)算三角函數(shù)的計(jì)算器,或者你的手機(jī)里面裝了類(lèi)似的函數(shù)計(jì)算程序。這樣便在地圖上找到了自己的位置。更簡(jiǎn)單的辦法是:根據(jù)已知點(diǎn)的夾角,直接畫(huà)一條直線,和圓相交的點(diǎn)就是當(dāng)前位置。不過(guò),這樣標(biāo)注的誤差大于前面計(jì)算的方法,因?yàn)榱拷瞧鞯慕嵌葴y(cè)量一般不是很準(zhǔn)。
注意,這種方法,地圖的比例尺越大、選取的已知點(diǎn)越近,越準(zhǔn)確——因?yàn)榈厍蚴菆A的。
最后,我的建議是要去無(wú)人區(qū)探險(xiǎn),最好備兩部GPS設(shè)備,有備無(wú)患。
總結(jié)起來(lái),GPS只是一個(gè)工具,關(guān)鍵還是要人來(lái)用好它。出外旅行,充分的準(zhǔn)備是很重要的。你會(huì)發(fā)現(xiàn),上面的GPS用法,連最最簡(jiǎn)單功能的GPS都可以實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上,什么彩屏啊、背景地圖啊、存儲(chǔ)卡啊、電磁羅盤(pán)氣壓計(jì)啊,當(dāng)真正需要GPS的時(shí)候,除了增加耗電量,基本上都沒(méi)了用處。關(guān)鍵還是做好準(zhǔn)備,熟悉GPS功能,這才是最重要的。
走出GPS使用豪華風(fēng)的誤區(qū),實(shí)用最好。