手持GPS的使用方法

野外地质调查工作的一项重要任务是确定地质体的地理位置和空间关系。因此，在进行路线地质调查中，要根据实际观察到的地质现象，布置很多的地质观察点：如岩性点、界线点、构造点、矿产点、行慧弊地貌点、第四纪地质点及水文地质点等。确定准确的观察点地理位置（坐标值或经纬度）是野外地质工作的基本技能，以往常用的方法有三种：①根据典型地形、地物在地形图上手工定点；②用罗盘后方交会法测量定点；③用手持GPS（全球定位系统）进行定点。目前主要采用第三种。

GPS导航产品的基本功能如图3.2所示。

图3.2 GPS基本功能示意图

当前市面上可以看到许多种手持式GPS接收机，例如美国Trimble（天宝）手持GPS、麦哲伦135、美洲豹12C、集思宝60等（图3.3）。

图3.3 天宝手持GPS（a）和集思宝GPS（b）

江西应用技术职业学院目前使用的是美国Trimble公司JUNO SA 手持GPS接收机（图3.4），其在森林中和困难环境中的定位可以实现2～5m的精度。下面介绍Trimble手持GPS的使用方法。

图3.4 Trimble手持GPS触摸屏、按钮、1158接口等

3.2.1　开关机

开机，按住电源键4s（指在完全关机的模式下）；关机，按住电源键5s将完全关闭系统；挂机模式，按下电源键马上松开（此模式下系统并没有关闭，一样消耗电能，仅适用短时间不用设备。若是长时间不用，请务必关机）。

3.2.2　软件的功能菜单

TerraSync软件主要是完成外业的数据采集或更新的功能，实现外业点、线、面等要素的数据采集，同时记录该要素的属性信息。

TerraSync共有五大功能菜单：图形、数据、导航、状态、设置。

（1）【地图】区域可显示打开的数据文件中的所有要素。可在背景显示光栅或矢量地图以供参照；设置导航目标以及开始导航（图3.5）。

（2）【数据】区域可用于更新已有GIS、CAD 或空间数据库的数据（图3.6）。用户可以查看、编辑和更新要素的位置和属性。可以筛选数据，找出数据维护工作所需“数据”区域，也可用于准确高效地采集地理点、线、面的属性和GPS位置。这些信息存储在一个或多个数据文件中。可将这些数据文件传输到Trimble的GPS Pathfinder Office软件

图3.5 地图功能界面

进行后处理和编辑，然后，数据即可以各种GPS兼容格式导出。

图3.6 数据功能界面

（3）【导航】区域可用来导航到指定位置，可以根据箭头指引的方向前进，到达目标点（图3.7）。

图3.7 导航功能界面

（4）【状态】区域可用来查看有关软件、GPS接收机、已配置的任一实时信息源的概要或详细信息，以及接收机跟踪的卫星的位置和健康状况（图3.8）。

图3.8 状态功能界面

（5）【设置】区域可用来控制Trimble软件与GPS接收机及任一实时改正信息源之间的交互方式，并配置数据采集和显示设置（图3.9）。

图3.9 设置功能界面

3.2.3　外业数据采集

Ⅰ.新建数据文件

选择定义的数据词典文件名：在此输入数据文件名称。词典名：通过下拉键选择已经作好的数据词典。当输入文件名和选择数据词典后，点击【创建】，进入数据采集程序（图3.10）。

图3.10 新建数据文件界面

Ⅱ.采集要素

Trimble软件支持点、线、面的要素采集（图3.11）。

采集点：点击【点要素】，然后再点击【创建】，在点的位置上保持不动，连续观测，在采集足够的时碧悄间后（建议不少于60s）点击【确认】即可。在此期间，可以输入点地物的属性信息。

图3.11 要素采集界面

采集线：点击【线要素】，然后点击【创建】，GPS开始采集，沿需要采集的线状地物前进，当移动到地物结束档族点后，再点击【确认】。在此期间，可以输入线状地物的属性。

采集面：点击【面要素】，然后点击【创建】，GPS开始采集，沿面状地物边缘前进，最后返回到起始位置，然后按【确认】，面状要素采集结束。在此期间，可以输入面状要素的属性信息。

Ⅲ.更新要素

更新要素是对文件中已经存在的点、线、面要素进行重新更新采集，更新原有的位置或者属性信息（图3.12）。

图3.12 更新要素界面

图3.13 文件管理器界面

Ⅳ.文件管理器

文件管理器列出所有采集的数据文件，以及相关的文件信息，采集时间、文件大小……选项窗口可以执行对数据文件管理指令（图3.13）。

【删除】——删除数据文件；

【复制】/【移动】——复制或移动到其他存储器中；

【电子邮件接收】/【发送】——通过电子邮件接收或发送数据文件；

【编辑】/【创建字典】——在这里，对已有的数据文件的数据字典重新进行编辑或创建，直接读取或者输出ArcGPS.SHP格式数据文件。

Ⅴ.关于记录间隔

【记录间隔】是设置当前间隔多久记录一个数据。一般情况下，可以设置成1s 采样间隔或者5s采样间隔（图3.14）。

3.2.4　导航

这一项通过“方向盘”和“特写镜头”屏幕来帮助你导航到特征点上。导航和地图的有效组合使你无论走到哪儿都简单而可靠，尤其是确定隐蔽的或地下特征就更有用了（图3.15）。

图3.14 记录间隔设置界面

图3.15 导航设置界面

导航时，用户沿着设计的航线准确到达目标点上或者以前测过图的特征物旁。方向盘屏幕可显示从远处引导到目标点的各项信息。当用户位于几米之内时，局部特写屏幕会自动代替方向盘屏幕，这样有助于准确对目标定位。

首先，设置导航目标，然后设置导航开始，在导航界面就会实时显示目标的方向。同时，也可以调整下面显示的是距离还是方向（图3.16）。

图3.16 导航目标定位界面

第二，选择导航目标。点击该点或者地图上点的位置即可。

第三，输入导航点坐标。选择对应的坐标系统，在导航界面下选择【路点】，新建路点文件，输入点的坐标，然后进行导航（图3.17）。

图3.17 输入导航点坐标界面

3.2.5　设置

【设置】功能用来进行数据采集以及软件系统本身的一些参数设置，分为：【记录设置】、【GPS设置】、【实时设置】、【坐标系统】、【单位】、【外部传感器】（图3.18）。

图3.18 设置功能界面

Ⅰ.记录设置

【记录设置】主要用来设置在数据采集时的一些必要的设置项目（图3.19）。

图3.19 记录设置界面

Ⅱ.GPS设置

【GPS设置】川来设置定位精度的参数选项，以及GPS接收机和电脑的端口（图3.20）

Ⅲ.实时设置

设置GPS接收机接收信标差分以及卫星差分。

Ⅳ.坐标系统设置

用户可根据自己的需要，用以设置数据采集系统的坐标系统（图3.21）。

图3.20 GPS设置界面

图3.21 坐标系统设置界面

V.单位设置

该菜单主要是对显示单位的设置，包括距离单位、面积单位、速度单位、角度单位、经纬度格式、精度格式等（图3.22）。

Ⅵ.外部传感器

【外部传感器】设置项主要是当GPS要接外部传感器，比如激光q以及其他电子测量设备进行偏心测量时，用于端口以及通讯参数的设置。

图3.22 单位设置界面

野外数据采集图层共有九个，都是在掌上机上实现的，下面对这九种数据的采集方式进行简要的介绍。

(1)GPS 信息的采集

GPS 数据是一切地质数据采集的基础，其他所有数据的采集都以精确的定位为前提。

在数字填图系统中可以使用两种类型的 GPS，一种是与掌上机紧密耦合绑定在一起的夹克式 GPS 或者蓝牙 GPS，这种情况下需要在 “编辑”菜单下启动 GPS，并根据机型设置 GPS 参数，如果是夹克式 GPS，设置串口 COM5 波特率 57600如果是蓝牙 GPS，首先把蓝牙 GPS 打开电源，然后再启动 GPS。时间编辑框的时间在跳动，说明 GPS 已连通，否则，需重新启动 GPS(启动前，先关闭 GPS)。当关闭 GPS 重新启动后，要重点检查输入的 GPS 参数是否正确，如有问题，须对 GPS 误差值进行校正。这种类型 GPS 数据会自动或手动被采集，在这里笔者推荐使用手动采集方式。

另一种就是使用手持式 GPS，手持式 GPS 没有与掌上机绑定，所示获取的 GPS 信息不会自动在屏幕上显示定位，需要手工输入 GPS 数据，方法是在 “编辑”菜单下选择“坐标手工输入”级联菜单，可以有两种坐标输入方式，一是输入高斯坐标，二是输入经纬度坐标，输入数据后就会在屏幕上以蓝色的十字图元符号自动定位和显示当前的位置。

其他数据的采集都是通过选择 “编辑”菜单下的 “新增 PRB 过程”级联菜单完成的，在该菜单下又对应着各个采集数据的菜单，点击这些菜单就能完成相应地质数据的采集。

(2)地质点采集

在野外数字采集的 PRB 过程中，地质点的采集是最重要的信息之一，当到达某一地点时，如果确定要在此处定点，可以在掌上机编辑菜单下新增 PRB 地质点。用鼠标点击新增加点的位置(根据 GPS 信息指示)，屏幕自动会在图上加入一个地质点的符号，并闪烁该符号，点击 按钮，d出地质点属性表对话框，录入地质点属性，如微地貌、点性、露头、风化程度等，如果该地质点是岩性界限点，要确定该地质点两边的岩性特征、名称，接触关系等信息，在对地质点进行描述时，可以借助 PRB 字典当中的已有数据进行描述，描述的字数不受限制，这样可以节省大量时间。

(3)分段路线采集

当到达一个地质点时，根据野外地质填图的需要，要将刚走过的路线在掌上机上勾画出来(可选流线、曲线)，曲线输入是按一乱并定间隔，用笔在屏幕点击，系统自动圆滑成曲线的。按 表示确认画线结果，按 表示画线无效。尽量使所画的路线和真正经过的路线相同，点击 按钮编辑分段路线的属性，可以对刚经过的路线沿途进行描述，并对经过的距离有所记录。

(4)点和点间界线采集

到达一个地质点时，如果该地质点是岩性界线点，则该地质点应该添加地质界线，根据观察到的地质界线的走向，在掌上机上勾画出所能看到的地质界线，并尽量保证所画岩性界线和真实的岩性界线一致，以便将来可以将该地区各小组所画同一岩性界线连接起来。如果不能保证所画地质界线的准确性，那么就不要画太长的地质界线，以免将来在连接岩性界限时误差较大。绘制曲线和流线的方法与分段路线 *** 作相同，在图上相应位置手动勾勒出界线，注意不要画断，画完后，该线会自动闪烁。然后点击 按钮，输入其属性及点和点间界线的描述内容。在路线上，应该按照统一的规则确定该地质点的左侧和右侧，记录左右地层的拦陪消岩性，观察并描述出两侧岩石的接触关系，测量岩石地层的倾向、倾角、走向，对该地区岩性特征进行描述。

这里要说简知明的是对于地质点、地质界线和分段路线的描述内容，应以实际观察到的内容为主，对字典库的内容要加以修改后利用，不能生搬硬套。对于所有采集数据，其属性内容的输入都是通过点击 来进行的，以下就不再赘述。

(5)产状采集

测量某点的产状，选择 “编辑”菜单下的产状，然后在图上，用鼠标点击产状的位置，产状符号会自动标注在该图上并会自动闪烁，输入属性，包括岩石产状、产状类型、岩石节理发育或粒度大小。

(6)照片采集

地质点周围有特殊的地质构造，如断层、褶皱等，或者有明显的地质现象，如岩石矿化等对该地区研究有帮助，则要利用数码相机将该地质构造或现象拍摄下来，以便将来结合各种数据进行研究，在拍摄时最好有参照物，以便可以辨别其大小，照片可以通过选择“编辑”菜单下的 “照片”，然后在图上，用鼠标点击照片的位置，照片符号会自动标注在该图上并会自动闪烁，输入照片属性，包括照片内容、照片编号、数码序号、镜头方向等，以便回到驻地将野外的各张照片与各个地质点准确匹配。

(7)素描采集

在野外看到不整合接触等地质现象时，需要在野外记录本上描绘出来，掌上机同样可以实现这一点，选择 “编辑”菜单下的 “素描”，在图上用鼠标点击素描的位置，素描符号会自动标注在该图上并会自动闪烁，输入素描属性。点击 “进入素描图工具”，进入绘制素描图环境，系统给出绘制众多的点线符号等素描图工具，利用这些工具可以很轻松地绘制出该处的地质现象。

(8)样品采集

为了确定研究区的岩石成分、金属矿物的含量等，在野外进行数据采集时，需要对不同岩性、间隔、类别的岩石进行采样分析，记录采样信息。在 “编辑”菜单下，选择“采样”，在底图上点击采样位置，采样符号会自动标注在该图上并会自动闪烁，输入采样属性，包括样品的位置、类别、岩性、块数、层位等相关信息，以便将来发现有价值的样品时，可以确定它的来源，找到样品采集地。

(9)化石采集

在野外采集数据的过程中，很多情况下会在该地区岩石中发现古生物化石，这时就可以在 “编辑”菜单下添加化石，在图上点击化石的发现位置，将会出现化石图标，输入化石属性，包括化石的类别、采样层位、采样地点、采样人、日期等(注意: 在对化石的挖掘过程中，要拍摄照片，作为将来化石出露位置的凭证)。

对于这九种野外数据的采集除了使用以上方法外，都还可以使用另一种方式，以地质点的采集为例讲解如下: 选择 “手图”菜单下的 “图层管理”菜单，在d出的对话框当中选择 Gpoint. WT 作为当前图层，然后用新增点图元定点输入地质点，其他数据采集与此类似，这里不再赘述。

对于已经存在的采集数据可以进行浏览和修改，通过选择 “编辑”菜单下的 “编辑PRB 过程” 级联菜单，在该菜单下又对应着各个采集数据的菜单，点击这些菜单就能完成相应地质数据的编辑，其属性修改的方式与添加采集数据的方式一致，此外也可以通过“图层管理”菜单进行修改，方法与添加野外采集数据的第二种方法一致。

每一次采集完一种数据或者修改后都要对数据进行保存，方法是选择 “手图”菜单下的 “保存文件”菜单进行保存，这样即使出现死机情况数据也不会丢失。

完成一条路线的调查工作后要进行两步工作，第一步是进行文件备份，第二步是转出PC 数据。

文件备份要通过选择 “手图”菜单下的 “文件备份”菜单来实现，备份的位置要与路线数据在同一个文件夹下面。

转出 PC 数据要通过选择 “手图”菜单下的 “转出 PC 数据”菜单来实现，转出数据的目的是形成属性文件，以便考入便携式计算机进行进一步的数据整理工作，形成的属性文件的后缀是 PRY。完成一条野外路线转出 PC 数据后就可退出系统，这可以通过选择“手图”菜单下的 “退出系统”菜单来实现。

通过以上方法，可以对所观察的野外地质路线实现数字化采集，可以通过掌上机记录全部的野外采集数据，极大地方便了野外记录过程，也极大地方便了采集结果的室内入库程序，减少了数据处理的工作量，缩短了工期，提高了野外数据采集的效率和准确性。

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