GPS在户外活动中的使用方法和应用

一、GPS基础知识

　　1、GPS的原理

　　GPS 是Globol Position System (全球定位系统)的简称，该系统由美国政府建立，向全球用户提供免费服务。完整的GPS系统分为天上和地下两个部分：在天上有24颗卫星在不停地转动，使得在地球任何一个角落，都至少可以看到3颗以上的卫星；在地下就是手持或者车载式GPS接收机，也就是我们所常说的GPS了。

　　当GPS接收机接收到三颗或三颗以上的卫星信号后，就可以计算出接收机所在的大地坐标，如果接收到四颗卫星，还可以计算出海拔高程，同时，卫星系统的时间信号也传送到了GPS上，如果您要对表，GPS上的时间是最可靠的。

　　需要说明的是，除了美国的GPS系统外，俄罗斯和欧洲也分别建立了自己的全球定位系统，但目前应用最普遍的还是美国的GPS系统。

　　2、GPS所使用的的坐标系统

　　我们在描述地理位置的时候，常用的方法就是经纬度坐标。经纬度坐标系统是以英国格林威治和赤道分别作为经度和纬度的零度点。中国位于约东经70－－120度，北纬 －－ 度的范围内，新疆位于 。

　　在GPS系统内，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"（度.度）,"hddd*mm.mmm"（度.分.分），"hddd*mm"ss"（度.分.秒）。度、分、秒的进制是60进制，但是度.度，分.分的进制是100进制，这一点在换算的时候要特别注意。

　　地球子午线（南极到北极的连线）长度39940.67公里，纬度一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8米，不同纬度的间距是一样的。

　　地球赤道圈长度40075.36公里，北京和乌鲁木齐地区在北纬40度左右，纬度圈长为40075*sin(90-40)，因此这里的经度一度合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

　　理论上，GPS的定位精度可以到米级，美国佬出于安全考虑，人为限制民用GPS的定位经度，制定了SA政策（Selective Availability，美国防部为减小GPS精确度而实施的一种措施），当SA政策实施时，定位精度只有20-30米，但目前SA政策已经取消，民用GPS的定位精度已经可以达到10米左右。

　　当接收到4颗以上有效卫星信号时，GPS就可以实现三维定位，也就是说可以算出海拔高程，但我感觉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键和GOTO键。MARK键用于定位，即把当前的坐标存到内存里，GPS会自动为这个点起一个名字；GOTO 用于导航，如果有一个已知的点位已经存到了GPS的内存里，并且起了名字，那么按GOTO, 再选那个点的名字，就可以计算出从此地到那个已知点的直线距离。MARK和GOTO（也就是定位和测距）是GPS 最基本的功能，其它功能都是以此为基础或为其服务的。一般来说，只要知道怎么开机关机，知道定位和导航，在户外活动中就可以应付自如了。

　　5、GPS坐标系统的计算机格式

　　我的GPS中可以存储500个点位，有些GPS带有数据线，可以把存储的航点转存到计算机上，反之亦可。这样GPS中的数据就很安全了（想像一下把300个GPS点抄到纸上的工作量吧！）。GPS点在导入计算机后，经过一定的数据转换，可以建立GPS点位数据库，查询使用很方便。当然，也可以在计算机上将手工输入的GPS点整理成文件，然后转存到GPS上，比在GPS上输入要方便很多。不仅如此，如果计算机系统中有GIS软件（地理信息系统）和电子地图，GPS航点还可以直接投影到电子地图上。但是这一过程比较复杂。

　　GARMING 公司提供了一个MAPSOURCE软件，附带全球 1:4000000电子地图，可以直接将GPS航点投影到电子地图上，不过对于户外爱好者来说，1:4000000的电子地图毫无用处。

　　一套完整的计算机数据线路套件包括数据线，卫星天线，车载电源（接到点烟器上），MAPSOURCE软件和电子地图（或GIS软件和专业电子地图）。

二、GPS和地图的配合使用

　　在户外穿越活动中，最常用的地图比例尺是1:250000和1:100000，地图上的1Cm分别相当于实际距离的2.5千米和1千米。（关于户外地图，会有专文介绍）。GPS和地图的配合使用，无非有以下两种情况：一种是在出发前，在地图上找到目标点（比如拟定的宿营地和重要拐点）的坐标，并把它输入到GPS中（我们在2001年徒步车师古道时，就输入了一套GPS点）；另外一种是在户外活动中，在重要的点用GPS定位后，在地图上找到该点，以判断当前所处的位置。

　　从专业地图上查找到的坐标是"hddd*mm"ss"(度.分.秒)格式，如果GPS采用的是"hddd*mm.mmm"(度.分. 分)格式，那就需要进行转换。即把秒的数值除以0.6，换算成100进制。

三、户外活动中GPS的典型用法

　　OK! 基本原理讲完了，现在我们已经到了户外，队员们的眼睛都注视着你和你手中的GPS，你有信心吗？如果还没有，那么继续看下面的介绍。

　　1、 如何定位

　　现在全队已经到达徒步出发地，怎么也得把出发点的坐标纪录下来啊！很简单，打开GPS，趁大家整理行装的几分钟，GPS已经完成了查找卫星，自动跳到了数据页面，这时，按一下MARK（定位或者小旗子），GPS提示这是110号点，这是GPS自动顺序生成的航点，按确认，该航点就存下来了。当然，别忘让秘书纪录下这个点。

　　2、 如何确定离目标点的距离

　　下午3点，全队到达了一处休息的地方，女队员秋芷瘫倒在地：“队长，我们还有多远啊”？嘿嘿，这可难不倒我，出发前，我熬了一个通宵，早就把目标点的坐标输入到GPS里了，记得点号好像是“First END”。拿出GPS，开机后等待搜索卫星，几分钟后数据出来了，（这时顺手定个点，让秘书YY记下来，养成好习惯）然后按GOTO（导航），在点位表中找到“First END”点，按确认，这时屏幕显示 “距离 目标点”My END” 5523M”，GOOD,“我们距离目标还有5.5公里”，笑熬浆糊大声宣布。说完，他看了一眼跟前的大山和崎岖的山路，补充说“直线距离”。这时，只听扑通、扑通几声，队员子欣、杨格、和VV当场晕倒。

　　3、 如何确定任意两点的距离

　　傍晚，终于到达当天的宿营地了。这时队员醉舞阳光问：“浆糊队长，从今天的出发点到明天的终点一共有多远啊？”出发点到终点，也就是从110点Second END, 这是个相对距离的问题啊，简单。打开GPS，不必等候寻找卫星（要等3分钟呢，多没面子啊），在航点表中找到110点，然后将光标移到下面的参照点（Refenrence）栏，输入Second END，OK！GPS马上 就算出来，110点距离参照点Second END 16.8KM。

　　4、在GPS的指导下向正确的方向前进

　　多数GPS存在一个伟大的问题，就是没有内置指南针，当您让它导航－Second END的时候，它只会告诉您“距离目标点3公里，方位角度80度”。3公里好理解，80度怎么找呢？好办，手持GPS,将它的脑袋对着正北方，（您的脑袋也对着正北方）。什么？北在哪？看指南针啊！

　　OK，找到北了，这时，GPS会有个指向Secong END的箭头，大约指向您的右手偏前一点。明白了吧！GPS的方位角是以正北作为0度，正东为90度，正南为180度，正西为270度。让地图、GPS、指南针和您的脑袋都面朝北方，看起来就会比较方便。

　　如果没有指南针，GPS在移动状态下，也可以测出您的前进方向和速度，以此可以找到“北”，但是如果在山沟里，可就麻烦了。我曾经在菊花台下面的直沟里，为了找北，连续走了6个来回，摔了3个跟头（因为我要保持一定的行进速度，直线，眼睛还得看着屏幕，才能测出方向），也怪老天不长眼睛，那天阴天，没有太阳。从那以后，我每次出去都带3个指南针。

　　5、GPS的典型参数设置

　　首先要把GPS设置成公制，美国佬用的是英制，mile，1 mile大约17xx米，哪有我们的1KM＝1000米好计算（所以他们发明了计算机）。

　　其次，把经纬度格式调整成"hddd*mm"ss"(度.分.秒)格式或者"hddd*mm.mmm"(度.分. 分)格式。然后，确认地图投影为wgs84，时区在+8区（中国在东8区）。

　　6、经验和技巧

　　一般电池可以连续使用20小时，我一般是在用的时候才打开，一天走下来，开个7-10次就差不多，按这样的方式，一副电池可以上10次山。

　　在每次定点的时候，最好作纪录或者录音，（或者请秘书纪录），因为GPS点位号是用数字自动生成的，点多了，再好的脑子也记不住。
　　一定要和与指南针配合使用，要不，就是有GPS也找不到北。
　　要在开阔地使用GPS，山沟里，密林里，就得碰运气了。坐车的时候，车窗旁也勉强可以使用。