【摘要】隨著GPS技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對GPS高程精度的要求也越來越高。利用手持GPS測量點(diǎn)位時(shí)，由于測量點(diǎn)的高程坐標(biāo)精度遠(yuǎn)低于平面坐標(biāo)精度，使得測量出的高程一般不納入使用。本文介紹基于VB語言和MapObjects組件開發(fā)一個(gè)運(yùn)用等高線高程值對GPS采集的點(diǎn)數(shù)據(jù)高程值進(jìn)行校正的簡易系統(tǒng)，從而提高手持GPS數(shù)據(jù)高程的精度。
　　【關(guān)鍵詞】MapObjects；GPS高程；等高線；校正
　　1引言
　　通過我國測繪、地質(zhì)等相關(guān)部門的使用證明，GPS以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著特點(diǎn)，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。本文是利用現(xiàn)有地形圖的等高線對已經(jīng)解算好的GPS測量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插處理，校正GPS量測點(diǎn)的高程值。
　　2手持GPS的特點(diǎn)及其定位精度
　　手持式GPS是一種體積小巧、攜帶方便、獨(dú)立使用的全天候?qū)崟r(shí)定位導(dǎo)航儀器。它具有靈敏度高，存貯量大，價(jià)廉，外部接口齊全等特點(diǎn)，在很多領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。尤其近年來在工程地質(zhì)測繪以及中小比例尺填圖中應(yīng)用越來越廣泛，大大地加重了地質(zhì)工作手段的科技含量。手持GPS定位時(shí)長應(yīng)在4-5min才能保證有穩(wěn)定的觀測結(jié)果。MobileMapper™CX（麥哲倫）是目前世界最高精度的手持GPS，可提供實(shí)時(shí)亞米級(jí)以及后處理亞英尺的精度。目前市場上主流的手持GPS（如：集思寶G510、60csx）的單點(diǎn)定位精度小于6米，后處理為3米。由于大多GPS解算軟件注重對點(diǎn)位的平面位置解算，而把誤差累積到高程方向，導(dǎo)致高程方向誤差為平面位置的l-3倍，這使得GPS所量測的點(diǎn)高程值大多無法使用[2]。
　　3手持GPS數(shù)據(jù)的預(yù)處理
　　手持GPS會(huì)記錄采集者儲(chǔ)存下來的點(diǎn)位信息。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行內(nèi)插的GPS數(shù)據(jù)要求為shapefile格式，只要將GPS接收機(jī)采集的點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出后，在MapInfo中打開并轉(zhuǎn)為shapefile格式。為了方便比較通過該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)校正后和使用GPS采集的高程，編輯GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)的屬性表，在GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)屬性表中只存放GPS點(diǎn)的高程值及點(diǎn)的ID。
　　4GPS點(diǎn)高程值修正思路
　　 
　　以福清市東張鎮(zhèn)1:10000等高線圖及GPS點(diǎn)采集數(shù)據(jù)為例進(jìn)行內(nèi)插功能的開發(fā)。內(nèi)插主要是通過GPS采集點(diǎn)附近的等高線，根據(jù)GPS點(diǎn)距兩邊等高線的比例求算出GPS點(diǎn)的高程值。計(jì)算的公式為：G=G1+g*（d1/D）。其中，G為內(nèi)插出的GPS點(diǎn)高程值，G1為用來內(nèi)插GPS點(diǎn)高程中值小的等高線，g為等高距，D為GPS點(diǎn)與兩條等高線距離之和，d1為GPS點(diǎn)在最短線段上到高程值小的那條等高線的距離。利用該公式對GPS點(diǎn)高程進(jìn)行內(nèi)插，在現(xiàn)實(shí)的情況中存在一定的誤差，但在理想情況下，依據(jù)相似三角形原理能夠準(zhǔn)確計(jì)算點(diǎn)的高程值。
　　
　　5實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹
　　5.1內(nèi)插功能開發(fā)的的具體步驟及部分實(shí)現(xiàn)代碼[4]：
　　文件操作模塊：
　　包括文件的打開、關(guān)閉，圖層的上下移動(dòng)、刪除、放大、縮小、全圖顯示地圖、比例尺、指針位置坐標(biāo)顯示等功能的實(shí)現(xiàn)。
　　GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)的讀取：
　　在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中打開預(yù)處理好的GPS數(shù)據(jù)，并按照屬性表中的字段ID逐個(gè)讀取GPS點(diǎn)進(jìn)行插值。
　　Setlayer=Map1.Layers("gps_point")’通過屬性ID讀取GPS點(diǎn)文件,將點(diǎn)閃爍顯示
　　Setrecs=layer.Records
　　SetoPoint=recs.Fields("shape").Value
　　Text1.Text=oPoint.X
　　Text2.Text=oPoint.Y
　　Map1.FlashShapeoPoint,10
　　
　　recs.MoveNext’自動(dòng)讀取下一個(gè)點(diǎn)
　　Ifrecs.EOFThen
　　Setrecs=Nothing
　　Command3.Enabled=False
　　Command2.Enabled=True
　　ExitSub
　　EndIf
　　SetoPoint=recs.Fields("shape").Value
　　Text1.Text=oPoint.X’把讀取到的點(diǎn)橫、縱坐標(biāo)寫在文本框中，點(diǎn)閃爍顯示
　　Text2.Text=oPoint.Y
　　Map1.FlashShapeoPoint,10
　　用做內(nèi)插的兩條等高線的選取：
　　選中等高線時(shí)，線閃爍顯示并彈出對話框提示等高線的高程值
　　Setpl=Map1.ToMapPoint(X,Y)
　　Setrecs1=Map1.Layers(0).SearchByDistance(pl,Map1.ToMapDistance(50),"")
　　Ifrecs1.EOFThen
　　MsgBox"沒有找到對象."
　　GPSElev2=recs1.Fields("Elev").Value
　　MsgBox"高程值為："&GPSElev2&"米"’信息框提示所選等高線的高程值
　　分別計(jì)算GPS點(diǎn)與用來內(nèi)插點(diǎn)高程的兩條等高線的距離
　　通過MapObjects中的DistanceTo方法來實(shí)現(xiàn)
　　odistance=oPoint.DistanceTo(shp1)’點(diǎn)到選中對象的距離
　　高程內(nèi)插：
　　計(jì)算的公式為：G=G1+g*（d1/D）。其中，G為內(nèi)插出的GPS點(diǎn)高程值，G1為用來內(nèi)插GPS點(diǎn)高程中值小的等高線，g為等高距，D為GPS點(diǎn)與兩條等高線距離之和，d1為GPS點(diǎn)在最短線段上到高程值小的那條等高線的距離。
　　oPointEvel=ominElev+(omaxElev-ominElev)*(omin/(omax+omin))
　　Text3.Text=oPointEvel&"米"
　　recs.Edit’高程插值并把得到的值寫入GPS點(diǎn)的屬性表中
　　recs.Fields("NewElev").Value=oPointEvel
　　recs.Update
　　
　　5.2實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)插的步驟
　　操作步驟如下：
　　(1)打開需要校正的GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)和GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)所在區(qū)域的等高線圖。
　　(2)點(diǎn)擊“開始內(nèi)插”按鈕，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)讀取GPS點(diǎn)數(shù)據(jù)文件中的第一個(gè)點(diǎn)，并且該點(diǎn)在地圖中閃爍顯示。
　　(3)單擊“選擇第一條線”按鈕后，選擇最用來內(nèi)插GPS點(diǎn)高程的一條等高線，選中后會(huì)彈出信息提示框，顯示該條等高線的高程值。
　　(4)單擊“選擇第二條線”按鈕，繼續(xù)選擇第二條等高線。
　　(5)點(diǎn)擊“插值點(diǎn)的高程”按鈕，內(nèi)插出GPS點(diǎn)的高程，在左下文本框中顯示并寫入GPS點(diǎn)文件屬性表中。
　　(6)點(diǎn)擊“下一點(diǎn)”按鈕，讀取下一GPS點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行內(nèi)插。
　　5.3內(nèi)插的結(jié)果
　　通過該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對GPS點(diǎn)高程進(jìn)行校正，把校正后的高程寫入GPS點(diǎn)圖層屬性表的Newelev中，如下圖。比較通過該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)校正后和使用GPS定位的高程，可以看出該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠在一定程度上提高GPS數(shù)據(jù)高程精度。
　　
　　圖6-4內(nèi)插前后GPS點(diǎn)高程比較
　　6結(jié)語
　　本文介紹利用地形圖中的等高線校正手持GPS采集點(diǎn)的高程實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。雖然在系統(tǒng)中存在一定的局限性，如系統(tǒng)的精度局限于手持GPS的平面精度和所采用地形圖的等高距等，但是該系統(tǒng)利用手持GPS采集點(diǎn)的平面坐標(biāo)和實(shí)驗(yàn)區(qū)地形圖的等高線對采集點(diǎn)的高程進(jìn)行校正，可以大大提高GPS數(shù)據(jù)的高程精度，有效提升工作效率，適合在一定范圍內(nèi)使用。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　[3]薛偉.MapObjects-地理信息系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004，164-200.
　　[4]王育紅，徐君.利用VisualBasic和MapObjects開發(fā)GIS應(yīng)用軟件[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，
　　第22卷，82-88.