基于GPS和PDA在电子地图测绘中应用分析

雷毅

（四川省第一测绘工程院 四川成都 610000）

基于GPS和PDA在电子地图测绘中应用分析

雷毅

（四川省第一测绘工程院 四川成都 610000）

近年来，随着微电子技术以及光电子技术的迅猛发展，通信技术已经进入移动时代。本文主要以GPS全球定位系统和PDA掌上电脑为技术基础，对电子地图测绘的软、硬件设备以及电子地图测绘的原理和测绘方法进行了分析，希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。

GPS定位；PDA；电子地图

1 引言

近年来，GPS全球定位系统已经在各个行业得以广泛应用。随着计算机技术的迅猛发展，数字信息处理也越来越简便，PDA掌上电脑的应用更是促进了测绘系统向着小型化方向发展。随着国内经济及社会的不断发展，各个领域对导航技术的需求逐步增多，在电子地图的测绘中，GPS和PDA技术发挥了巨大优势，并逐步将传统测绘技术淘汰，而应用于各个领域中。

随着互联网、无线手持设备以及汽车电子设备对导航系统需求量的不断增加，使得国内电子地图行业得以快速发展。面对这些领域的需要，很多地区和城市出现了各种各样的电子地图。在对电子地图的设计过程中，地图数据采集非常重要，约占整个工作量七成以上。就目前而言，获取电子地图数据方法主要有三种形式，即对现有地形图资料进行扫描、航片以及卫星影像等图像资料、数字化以及数字测图。其中，数字测图利用的是GPS、电子全站仪等在野外实测而直接形成的数字地图，该种方法主要对没有现成航片和图纸的大比例尺地形测图比较适用。随着GPS测量技术的发展和应用，当前GPS数字测图逐步成为电子地图数据采集的重要方式。

2 电子地图测绘的软件设备和硬件设备

电子地图测绘是集GPS全球卫星定位系统技术、PDA掌上电脑技术以及GIS地理信息系统技术的软、硬件设备为一体的公路数据采集系统。整个系统对硬件设备有着一定的要求，即PDA需要采用Windows-Mobile2003微软操作系统，中央处理器主频率CPU要求达到624MHz，内存容量为RMA185M以及1GPDA扩展卡容量；GPS设备需要使用蓝牙接口，自动定位时间45s，数据更新频率1次/s，定位精度低于5m。软件设备要求为e-Road For PC软件操作系统和e-Road For PDA操作系统。e-Road For PDA操作系统是将GPS接收的信号转换到PDA上，e-Road ForPC软件则是将PDA的数据转换到台式电脑上，并对转换的地图数据加以修改与合并。

3 电子地图测绘的原理

众所周知，GPS全球卫星定位系统可以分GPS卫星星座、地面监控系统以及GPS接收机等三部分内容，其中，GPS接收机在测绘中得以普及使用。GPS在对点位进行确定的过程中，需要使用测距交会的原理，具体来说指的是每个太空卫星在运行过程中，任一时刻的位置都需要用一个坐标值表示，而GPS接收机所在的位置坐标则为未知值，且在传送太空卫星讯息的过程中存在着一定的时间差，将该时间差值与电波传送速度相乘，就可以得出GPS接收机与太空卫星之间的距离，那么依据三角向量关系就可以列出一个方程式。而每接收到一颗卫星就可列出相关方程式，所以，至少需要同时接收到三颗卫星信号后，才能对平面坐标值加以计算，收到四颗卫星信号则能够对现时的高程值予以测量，五颗卫星以上则能够有效提升测量的精度。通常情况下，GPS接收机能够不断接收卫星讯息，并对其所在位置的坐标数据进行实时计算，并计录下来。在GPS定位过程中，依据其相关的运动状态，GPS定位可以分为静态定位和动态定位两种情况。其中，静态定位是指将GPS接收机安置在固定不运动的待定点上，并观测数分钟或者更长时间，以便对该点得三位坐标加以确定，这一过程中又称为绝对定位。如果将两台或者两台以上的GPS接收机分别安置于不同的固定不变在待定点上，并观测一段时间后，就可以对这些点的相对位置加以确定，这一过程又称为相对定位。动态定位要求至少有一台接收机处于运动状态，并对时刻运动中的GPS接收机的位置加以测定。一般而言，在电子地图测绘系统需要运用动态定位。而GPS以高精度、全天候、高效率以及自动化等优势赢得广大测绘工作者的好评。

4 电子地图测绘的途径

4.1 外业采集方式

4.1.1 准备工作

在整个测绘工作中，外业采集是核心，采集组由PDA操作员、记录员、带路者以及驾驶员四名工作人员和一台作业车组成。其中，PDA操作员必须对PDA操作技术予以熟练掌握，并对需要测量的路线进行事先编号，对已有编号的路线一一核对，力争不遗漏每一条路线；记录人员要求有较快的反应速度，能够迅速领会操作员的意图，并配合操作员加以记录，力争准确率达到100%；带路者要求对当地地形相当熟悉，做到不走重复路线，选择一条最佳路线进行测绘；驾驶员要求对作业车事先匀速、平稳、匀速驾驶，并对其进行保养维修。一切工作准备就序后，可以对GPS予以定位，然后打开GPS蓝牙设备，并将其与PDA连接，等PDA上显示为“3D”状态时则表示GPS已经与PDA联系上，并可以开始数据采集工作。此外，在对数据进行采集之前还需要对其进行命名，建议采用当天的时间来命名，并将其存入SD卡上，以便数据的合并和校核。

4.1.2 遇见的问题和解决措施

（1）测绘过程中GPS无法定位。具体原因为GPS无法接收卫星信号，此时可到一个周围建筑物少、天线少以及外界干扰少的空旷位置予以定位，待其定位好后，再着手测绘工作。为了降低信号接收过程中的干扰，不能将GPS接收机安置在一个根本接收不到卫星直射讯号的位置，比如室内、天桥下、地下停车场、以及隧道中。在汽车内，应使用有长天线的GPS，并将用磁石将天线安装在汽车外。在建筑物多或者地形复杂的地方，则可以使用带有延长天线的GPS。

（2）测绘过程中GPS信号飘逸。造成GPS信号飘逸问题的原因有很多，具体如下：①阴雨天卫星信号弱，极易造成信号飘逸；②某些地区使用了卫星信号屏蔽，导致信号飘逸；③在信号较强时仍旧使用延长天线，导致信号飘逸；④操作错误所造成的。针对部分无法避免的信号飘逸可以在内业顶点编辑中予以处理。

（3）测绘过程中行车速度过快。通常情况下，车载GPS的数据更新频率是1次/s，所以要求测绘过程中要保证行车匀速，且速度不宜过快，一般控制在50km/h即可，以免在测绘过程中出现GPS接收信号中断的情况，导致测绘数据不准。

（4）在测绘过程中不应在某个区域进行长时间停留。一旦需要较长时间在某个区域停顿时，则要求PDA操作人员暂停测量，避免PDA显示的路线出现飘逸情况。

（5）测绘过程中基本信息处理。因PDA对路线的里程和线形是自动记录的，为保证测绘的准确、迅速，要求PDA操作员合理、适量输入路线的基本信息，旁边记录员则需要对每条路线的基本信息和附属设施的基本参数予以详细记录。而路线的基本信息可在内业处理过程中予以相应的补充和完善。

（6）测绘过程中跨区路线的处理。因地形复杂，每条路线的基本信息都各不相同。针对部分里程较长的线路，尤其是那些跨省、跨市（区）或者跨乡（镇）的线路，则需要对这部分线路进行分段测量，并要求带路者对这一区域的地形地势条件做到了然于胸，尽可能避免误差出现。此外，记录员则要求在记录本上对分段线路的基本信息和分段情况予以详细记录。更为重要的是，在对跨省或跨市（区）乡（镇）的路线进行测量时，需要在当天测完，以便日后的内业处理。

4.2 内业处理方式

通过外业采集到的地图数据还要经过整理后才能使用，且其路线上的附属设施信息也需进一步完善，所以想要得到完美的电子地图，内业处理工作是必不可少的，具体来说可以分为以下几个环节：

（1）对测绘地图数据进行传输。通过数据线将测绘的地形图拷贝到PC机的硬盘上，并运用e-Road For PC进行编辑。e-Road For PC上的功能与PDA上的e-Road For PDA相同。

（2）对测绘地图数据进行编辑。运用e-RoadForPC软件实现对地形图的编辑。要求数据记录员在进行外业测量时对路线的基本信息和附属设施信息予以编辑完善，确保数据完整。

（3）对测绘地图数据进行合并。对所有路线基本信息和附属设施信息编辑完成后，需要合并地形图。合并前需要对底图加以选择，空底图最合适。合并时要按照外业测绘的时间顺序来合并。

（4）对测绘地图顶点进行编辑。因外业测绘时存在一定的信号飘逸，所以在内业处理中，需要PDA操作者针对飘逸路线予以顶点编辑，将飘逸的顶点拉到实际位置，并删除重复的顶点。

（5）对测绘地图进行精准校核。最好让带路者进行校核，确保每条路线的精准性。如果当地还存在其他地形图时，可对照地图查看测绘地图的路线是否存在偏差。如果信号飘逸严重或者路线偏差严重时，为保证数据的准确性最好予以重新测量。

5 结语

总而言之，基于PDA的GPS定位及电子地图能够广泛用于数字林业、土地规划、测绘测量、个人旅游以及野外探险等各个领域。同时，将地理信息系统与GPS科学嵌入到PDA等一系列移动计算设备中，有效解决了人们对空间信息的依赖，顺应了未来GPS的发展趋势。所以研究基于PDA的GPS定位以及电子地图测绘具有非常重要的现实意义。

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[2]李东海，麻维.基于PDA环境下的测绘成图系统的设计与实现[J].测绘与空间地理信息，2014（03）.

[3]王大鹏.基于PDA的放线综合测绘系统开发[J].测绘信息与工程，2010（12）.

P282

A

1004-7344（2016）06-0177-02

2016－2－9

雷毅（1962-），男，重庆渝中人，毕业于武汉大学测绘学院，工程师，本科，主要从事测绘工作，研究方向为GPS位置导航。