林业调查中常见的简易GPS数据操作使用

摘要 介绍了基层林业工作中几种常用GPS及其采集数据的文件格式，分析了林业调查中的简易GPS数据在电脑中的文件转换与使用方法，以供参考。

关键词 林业调查；GPS；显示方式；数据操作；使用

中图分类号 S127 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2014）19-0194-03

GPS是Global Positioning System（全球卫星定位系统）的英文缩写，它由3个部分构成：一是地面控制部分；二是空间部分；三是用户装置部分，也就是用户使用的部分。GPS有车载、航海航空、仪器附带、手持等多种功能型号，日常调查中常用手持型接收机，拥有“寻路”“测量”和“实时定位”等多种功能。在林业调查中测量面积和确定位置主要使用的是GPS的“实时定位”功能[1-2]，林业调查工作相对于测绘和国土资源等部门来说，测量精度要低很多，因此使用的多是简易的低配置GPS。由于每种GPS都有自身的坐标系统和独立的数据格式，难以将采集的数据与现有地形图、卫片匹配使用，所以在日常使用中十分不便，目前很难找到系统的使用方法。因此，笔者经过学习和研究，总结出一些GPS数据在电脑中的文件转换使用方法，以便提高林业调查效率，让先进技术更好地服务林业，同时帮助初学者迅速掌握相关技术，更希望能与同行取得交流。

1 GPS数据显示方式

1.1 GPS手持机本机显示

GPS手持机在其各自机型的特定条件下，达到3D导航精度，即可以接收到较为完整的卫星信号，手持机才能正常工作。GPS本机显示一般带有非常简易的地图，通常在树木定点定位、林带短距离测量和小块林地分布定位时，在大比例尺下地图信息距离实测图斑较远，不易观察林地位置。因GPS研究和面对的主要是地球和地球表面数据，即其定位是以坐标系、地图基准、参考方位、地图单位等综合实现的，所以与地理信息系统密不可分。我国目前使用的GPS大多是美国建立的卫星定位系统（北斗星除外），因此GPS设备定位出来的坐标都是以美国使用的WGS84坐标系统为基础的。用户新买来的GPS设备，默认显示是WGS84坐标系统的经纬度。如果需要在机器中显示其他坐标系统的本地坐标或数据形式，都必需进行调节或输入本地坐标与WGS84坐标系统的转换参数[3-4]。即需要在GPS“单位”中建立自定义坐标格式和自定义投影方式，设置后可在机器中显示本地坐标系统下的数据，一般情况下该参数由上级业务部门或测绘部门提供。

1.2 GPS数据在各自相关配套软件中的显示

虽然GPS采集的野外调查数据可以在本机中通过设置参数转为显示其他坐标系统的数据，但仅限于在手持机中本机显示，在其机身存储的数据里或是关联导出的原始数据中，其包含附带的配套坐标相关文件均使用WGS84坐标系统。每一种GPS在销售时一般都随机器附带有与之相配套的独立于该机型的数据管理软件，将GPS用自带的专用数据线与个人电脑连接，通过匹配的数据管理软件可以进行简单的数据查看和处理，能够实现GPS与软件中数据的交互操作，一般该软件工作区域也可以显示与GPS中相同的简易地图，坐标系统显示为WGS84经纬度。大多数的GPS操件软件中，可以将导入的GPS数据另存为或导出为该软件默认的有关格式文件。

1.3 GPS数据转换后加载到其他GIS软件中的显示

通过GPS操作软件将GPS采集数据转换成用户日常应用的绘图、数据分析处理等GIS软件数据，理论上也许很简单，但对于大多数基层林业工作者来说，因涉及到不少地理信息原理而使实际操作非常困难。因为GPS数据导出为*.kmz、*.dwg、*.shp、*.mif等形式文件，部分软件无法识别与顺利加载，成功转变的数据文件也都是WGS84坐标经纬度，除Google Earth中使用无需考虑坐标外，其他软件如CAD、ArcGIS、MapInfo等软件都需要与常用的北京54、西安80坐标进行转换，因此要求掌握一定的地理信息等基础知识。通常所描述的数据及坐标文件是以地球表面信息为基础的，因为地球是一个不规则的球体，为了能够将其表面的内容显示在平面的显示器或纸面上，必须建立坐标模型和投影，需要以地球椭球体为参照建立地理坐标网络（经纬网或公里网）。常用的坐标系统有国际上通用的WGS84和我国常用的北京54、西安80等，这些坐标系统都有自己的参考椭球，且运用独立的投影方式及坐标原点等生成坐标系统，并且根据我国运用习惯将其划分一定的分带（如1.5°分带、3°分带、6°分带等），以公里网格的数据形式来表达，便于记录和计算。根据各坐标系统与地球模型的数学关系，可以运用一定的参数对另一个或一套数据进行坐标转换。

将GPS中WGS84数据转换成我国目前常用的北京54、西安80等坐标，需要运用坐标系统之间的转换参数（有三参数、四参数、七参数等）对其数据进行转换，因为一套参数仅限于在一定的小区域里使用才能保证使用精度，日常工作中也很难得到他方提供的参数，所以需要进行计算。如在运用中要求计算当地适合应用的七参数，可以通过Google Earth找到实地3个均匀且明显地物的WGS84坐标值，再在常用的软件中找到这3个地物标的北京54坐标值，就能从网络下载计算七参数坐标转换软件来求得七参数，若在ARCMAP软件中创建自定义转换规则，即通过ARCTOOLBOX工具箱设置“创建自定义地理（坐标）变换”里，注意x轴、y轴、z轴旋转参数值以秒计，尺度值则是100万倍，就很容易完成数据的坐标系统转换。

2 几种常见GPS数据操作使用

2.1 合众思壮G1系列手持机

2.1.1 G1系列手持机介绍及数据采集。G1系列手持机即UniStrong集思宝G120等型号GPS，此机器可由自带充电电池和高能电池2种方式供电，该机器搜索信号能力较强，极其适用于林业野外调查工作，在卫星界面出现3D导航后，即可进行数据采集。一般在存储林地单点和林带长度时较为容易，在实时量测现地某林地面积时，机器上出现的封闭路线等不自动存为航迹而难以导出机器进行使用，就需要在开始量测前，如同直接开展记录航迹的操作一样在航迹管理页面进行打开航迹存储，在结束时关闭存储，并对当前航迹进行保存，可以输入方便记忆的中、英文名称。连续对不同的2个地点或2个地块进行采集时，如果在中途不关闭仪器，仪器会在2个地点之间自动生成一个2点或多点的连接线。

2.1.2 G1系列手持机数据导入电脑。G1系列GPS采集数据默认存储在自带的“合众思壮集思宝”盘中“Track”文件夹中，文件格式为*.gpx，可以通过自带的即插即用式电缆线连接电脑，通过随机光盘“G1系列光盘”安装该系列机的配套操作软件GIS Office，打开该软件可以将机器采集林地调查数据在“文件”菜单中“导入”，文件类型选择“GPX文件（*.gpx）”，即可找到机器中的己存储航迹文件。通过软件的地图区域和软件中的界面，用户可以很方便地查看与编辑兴趣点、航线和航迹，在简易的自带地图上任意地放大与缩小。可以了解有关采集数据的大致位置及各种信息的简单操作。

2.1.3 G1系列手持机数据转换使用。为了进一步使用采集到的GPS林业调查数据，可以在“GIS Office”软件“工具”菜单里选择“将导航数据转换成GIS数据”，转换目标为“转换自导航数据”，转换规则为“转换成面”等，在工程视图栏的最上几行就会生成一个“转换自导航数据”的特征库，包含一个名为“Track”的图层文件，选中这个文件，可以在“文件”菜单里打开导出向导，若选择导出类型为“KMZ”，可生成一个*.kmz文件直接在Google Earth（谷歌地球）中打开查看，而且坐标系统与位置完全吻合，若选择导出类型“SHP”，生成的图层文件*.shp可以在ARCMAP等软件中打开，但是坐标系统与需要不吻合。对于导出的文件若要进行坐标系统的转换，可打开ARCMAP中的ARCTOOLBOX工具箱，选择使用“数据管理工具”中的“投影和投影变换”下的“Project（投影）”进行操作，输入要素选择上述“SHP”文件，输入坐标系会自动显示为“GCS_WGS_1984”，输出要素集或要素类会默认一个数据库文件下（也可自定义编辑），输出坐标系就可选择将要达到目的的坐标系北京54或西安80等，而后在下一项选择项“地理（坐标）变换可选”中自动生成要进行转换的规则“GCS_WGS_1984_TO_Xian_1980_GK_CM_117E” 等（需要完成上述“创建自定义地理〔坐标〕变换”才有），点击“确定”后，软件会有一段时间的运行，随后就会生成一个基于目的坐标系的面要素图层数据，并可以随意加载到目的坐标系统的地形图或卫星影像上进行矢量化等方面的应用操作，还可以通过软件浏览位置和制作各种直观亮丽的林业应用图，所取得的实地数据比现地利用地形图勾绘的精度高得多，所有操作工作在有准备的情况下，只是第1次创建参数与转换规则较为繁琐，之后的工作可以非常快捷、方便、高效[5-6]。

2.2 麦哲伦探险家eXplorist 210系列手持机

2.2.1 麦哲伦探险家eXplorist 210介绍及数据采集。GPS型号为麦哲伦探险家eXplorist 210，其所有存储采集的林业调查点、线、面数据均为*.log格式的文件，此款GPS各个界面的打开与操作反应较慢，但搜索卫星信号较快较强，也极其适用于各种林分密度较大的山林等类型林业方面调查。在实际应用中可以直接通过自身专用数据电缆线从连接的电脑中显示的本身自带移动磁盘中找到“HangJi”“HangXian”和“XinQuDian”文件夹中的需要采集文件，而此机器限制“HangJi”文件夹中只能存储1条航迹，要想多存需另外新建文件夹。

2.2.2 麦哲伦探险家eXplorist 210数据导入电脑。要将仪器采集的林业调查数据导入电脑，可以安装此系列仪器的随机光盘中的Mapsend Lite安装盘，安装随探险家手持机一起提供给用户的中文处理软件MapSend Lite（高级型号是MapSend，称为详细数字地图产品），随即可以通过自身专用数据线与电脑连接，打开Mapsend Lite软件可以方便地实现PC个人电脑与探险家进行兴趣点、航线、航迹和藏宝点文件的相互交换，通过软件左边大的地图区域和软件中的界面，用户可以很方便地查看与编辑兴趣点、航线和航迹，任意地放大与缩小。可以了解有关采集数据的大致位置及简单操作。这个软件的低级版本里没有对采集数据的另存和导出功能。

2.2.3 麦哲伦探险家eXplorist 210数据转换使用。麦哲伦探险家eXplorist 210采集到的兴趣点、航线和航迹文件为独立的文件格式*.log，如果要将其转换成其他格式的文件来应用，快捷的方法是首先将其转换为MapInfo软件的*.mif格式，可以运行光盘上提供的格式转化软件eXplorist To Mif.exe。这个软件也允许用户把MapInfo的mif格式文件转为探险家的数据格式*.log。将log文件转换为mif格式（分为.mif和.mid等2个文件）之后，如需要可以将mif文件再通过“Mif to Shp”软件进一步转换成*.shp文件，就可以在ARCMAP等软件中打开，如果shp文件在转换中坐标文件丢失一部分，可利用ARCTOOLBOX工具箱中“数据管理工具”中的“投影和投影变换”下的“定义投影”进行设置，输入要素类为该shp文件，坐标系需选择“Geographic Coordinate Systems”中的“World世界坐标系”中“WGS 1984.prj”，等待后台操作完成后，就可利用ARCMAP中的ARCTOOLBOX工具箱，选择使用“数据管理工具”中的“投影和投影变换”下的“Project（投影）”进行操作，即完成上文2.1.3介绍的有关步骤来实现数据处理等。

因为eXplorist To Mif软件要求要转换的文件名称必须使用英文或数字命名以及软件本身识别能力弱等原因，有必要把eXplorist To Mif（GIS转换工具文件夹）和Mif to Shp存放到计算机的E盘或F盘等一级目录中才能顺利完成有关步骤的操作。

2.3 合众思壮eTrex Venture展望等系列手持机

2.3.1 合众思壮eTrex Venture展望等介绍及数据采集。GPS型号为GARMIN合众思壮小博士eTrexH、eTrex Venture展望及传奇、桂冠等系列产品，一般是林业工作者最早接触到的GPS产品，其主要特点是操作方便、轻巧灵活、携带方便，适于林业调查野外工作环境，在量测面积时也可以同时记录航迹，但是其搜索卫星信号容易受个别密林影响。此系列部分产品中不带有地图，随着更新换代，有的产品也增加了许多新的功能和特点。

2.3.2 合众思壮eTrex Venture展望等数据导入电脑。GPS型号为eTrex Venture展望系列产品未携带电脑直接识别类存储盘，要将采集到的林业调查数据导入电脑使用，需要安装此系列仪器的随机光盘中的Mapsource软件，利用专用的数据电缆连接到电脑串行口上，可以在该软件菜单栏“传送”或者工具栏图标“从设备接收”，得到己采集的预操作数据，需要在软件中查看浏览数据，可在“编辑”菜单的最下边打开“首选项”进行相关编辑，可以将显示区的坐标显示改变为有关坐标系统数据，如需开展更多的编辑，可将所要操作的数据选中，从“文件”菜单中另存为“GPX”文件类型的数据格式，就可方便导入到其他可编辑“GPX”格式的软件中使用。自从传入电脑至另存为的数据都还是WGS84坐标系统的数据。

2.3.3 合众思壮eTrex Venture展望等数据转换使用。对于GPS型号为eTrex Venture展望系列产品另存的“GPX”文件类型的数据格式，可以打开G1系列手持机GIS Office软件，在“文件”菜单中选择“导入”GPX文件，在“工具”菜单里选择“将导航数据转换成GIS数据”，转换目标为“转换自导航数据”，转换规则为“转换成面”等，在工程视图栏里就会生成一个“转换自导航数据”的特征库，包含一个名为“Track”图层文件，选中这个文件，可以在“文件”菜单里打开导出向导，若选择导出类型为“KML”，可直接在Google Earth（谷歌地球）中打查看，而且坐标系统与位置完全吻合，若选择导出类型“SHP”，可以在ARCMAP等软件中打开。打开ARCMAP中的ARCTOOLBOX工具箱，选择使用“数据管理工具”中的“投影和投影变换”下的“Project（投影）”进行操作，同样是需要完成2.1.3中介绍的有关步骤来实现数据处理等。

3 参考文献

[1] 田金萍，张松安，赵建新.林业绘图技术手册[M].北京：大众文艺出版社，2008.

[2] 夏玉宝.“3S”技术在林业生产中的推广与运用[J].河南林业与科技，2013（2）：65-67.

[3] 汤国安.地理信息系统教程[M].北京：高等教育出版社，2007.

[4] 黄杏元.地理信息系统概述[M].北京：高等教育出版社，2008.

[5] 黄魁.池杉在农田林网应用中的优势及其速生林管护技术[J].现代农业科技，2011（14）：239-240.

[6] 曹冠武.河南林业生态工程建设探索与实践[M].郑州：中原农民出版社，2008.