一、GPS基礎知識
1、GPS的原理
GPS 是Globol Position System (全球定位系統)的簡稱,該系統由美國政府建立,向全球用戶提供免費服務。完整的GPS系統分為天上和地下兩個部分︰在天上有24顆衛星在不停地轉動,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GPS接收機接收到三顆或三顆以上的衛星信號后,就可以計算出接收機所在的大地坐標,如果接收到四顆衛星,還可以計算出海拔高程,同時,衛星系統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系統外,俄羅斯和歐洲也分別建立了自己的全球定位系統,但目前應用最普遍的還是美國的GPS系統。

2、GPS所使用的的坐標系統
我們在描述地理位置的時候,常用的方法就是經緯度坐標。經緯度坐標系統是以英國格林威治和赤道分別作為經度和緯度的零度點。在GPS系統內,經緯度的顯示模式一般都可以根據自己的愛好選擇,一般有"hddd.ddddd"(度.度),"hddd*mm.mmm"(度.分.分),"hddd*mm"ss"(度.分.秒)。度、分、秒的進製是60進製,但是度.度,分.分的進製是100進製,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,北京和迪化地區在北緯40度左右,緯度圈長為40075*sin(90-40),因此這裡的經度一度合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,美國人出于安全考慮,人為限制民用GPS的定位經度,製定了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SA政策實施時,定位精度只有20-30米,但目前SA政策已經取消,民用GPS的定位精度已經可以達到10米左右。
當接收到4顆以上有效衛星信號時,GPS就可以實現三維定位,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,即把當前的坐標存到內存裡,GPS會自動為這個點起一個名字;GOTO 用于導航,如果有一個已知的點位已經存到了GPS的內存裡,並且起了名字,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或為其服務的。一般來說,只要知道怎么開機關機,知道定位和導航,在戶外活動中就可以應付自如了。

5、GPS坐標系統的計算機格式
我的GPS中可以存儲500個點位,有些GPS帶有數據線,可以把存儲的航點轉存到計算機上,反之亦可。這樣GPS中的數據就很安全了(想像一下把300個GPS點抄到紙上的工作量吧﹗)。GPS點在導入計算機后,經過一定的數據轉換,可以建立GPS點位數據庫,查詢使用很方便。當然,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,如果計算機系統中有GIS軟體(地理資訊系統)和電子地圖,GPS航點還可以直接投影到電子地圖上。但是這一過程比較複雜。
GARMING 公司提供了一個MAPSOURCE軟體,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據線路套件包括數據線,衛星天線,車載電源(接到點煙器上),MAPSOURCE軟體和電子地圖(或GIS軟體和專業電子地圖)。

二、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分別相當于實際距離的2.5千米和1千米。(關於戶外地圖,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,並把它輸入到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,以判斷當前所處的位置。
從專業地圖上查找到的坐標是"hddd*mm"ss"(度.分.秒)格式,如果GPS採用的是"hddd*mm.mmm"(度.分. 分)格式,那就需要進行轉換。即把秒的數值除以0.6,換算成100進製。

三、戶外活動中GPS的典型用法
1、 如何定位
打開GPS,趁大家整理行裝的幾分鐘,GPS已經完成了查找衛星,自動跳到了數據頁面,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。當然,別忘讓秘書紀錄下這個點。

2、 如何確定離目標點的距離
把目標點的坐標輸入到GPS裡了,記得點號好像是“First END”。拿出GPS,開機后等待搜索衛星,幾分鐘后數據出來了,(這時順手定個點,讓秘書YY記下來,養成好習慣)然后按GOTO(導航),在點位表中找到“First END”點,按確認,這時螢幕顯示 “距離 目標點”My END” 5523M”,GOOD,“我們距離目標還有5.5公里”── “直線距離”。

3、 如何確定任意兩點的距離
出發點到終點,也就是從110點Second END, 這是個相對距離的問題。打開GPS,不必等候尋找衛星(要等3分鐘呢,多沒面子啊),在航點表中找到110點,然后將游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的指導下向正確的方向前進
多數GPS存在一個偉大的問題,就是沒有內置指南針,當您讓它導航-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)。什麼?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”,但是如果在山溝裡,可就麻煩了。我曾經在菊花台下面的直溝裡,為了找北,連續走了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,眼睛還得看著螢幕,才能測出方向),也怪老天不長眼睛,那天陰天,沒有太陽。從那以後,我每次出去都帶3個指南針。

5、GPS的典型參數設置
首先要把GPS設置成公製,美國用的是英製,mile,1 mile大約17xx米,哪有我們的1KM=1000米好計算(所以他們發明了計算機)。
其次,把經緯度格式調整成"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,時區在+8區(中國在東8區)。

6、經驗和技巧
一般電池可以連續使用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,按這樣的模式,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,山溝裡,密林裡,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。

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狐狸&菁累積多年戶外經驗
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