五、GPS的使用
1.GPS简述
GPS是美国卫星导航系统。由24颗卫星组成；轨道高度约20 200km，分布在6条交点互隔60°的轨道面上；定位精度约为10m。单位常用的GPS为“奇遇”，也有少量的“小博士”、“GPS72”、“麦哲伦315”等型号，这些GPS的使用和设置等方面大同小异。以下提到的GPS都是以“奇遇”为例。
我们工作中经常用到两种坐标，即大地坐标系和平面直角坐标系。
大地坐标系（经纬度）：以度分秒显示，这个坐标系与工作区、参数设置均无关，地球上的每一点，都有唯一的坐标；分为东经和北纬。优点是唯一，缺点是平时判图、识图时不方便。
平面直角坐标系：是以我们常用的公里网的数值为坐标的一个坐标系。这个坐标种类比较多，我们经常用到的是北京54和西安80这两个坐标系。总体说，以往的地形图都是北京54坐标系，新近测制的地形图多用西安80坐标系，一般1∶5万的地形图多用北京54坐标系。
在实际工作中，区分北京54坐标系和西安80坐标系需要看原始图件，看是采用的哪种坐标系。具体说，自己写设计并野外施工时，看原始地形图图框下面的坐标系内容，就知道自己采用的坐标系了。
我们工作中的坐标和数学中的坐标是相反的，具体说，数学中，横坐标是X，纵坐标是Y。但在坐标系中，横坐标是Y，纵坐标是X。这点一定要注意，主要是填表、写报告时，涉及X的就填写纵坐标，Y的填写横坐标。横坐标（Y）是8位，前面两位是坐标带序数，填表时，地方项目可以省略不填，但国家项目不允许省略，需要填写完整；纵坐标（X）是7位，填表格时，不能省略。
投影带类型分为3°带和6°带（图4－3）。
图4－3 3°带和6°带的划分示意图
（1）3°带是把经度按3°划分，1.5°～4.5°为第一带，依次类推。主要是在大比例尺（1∶1万或更大比例尺）图中使用。
（2）6°带是把经度按6°划分，每6°划分为一个分带。我们常用的是6°带。
这里涉及一个概念，就是“中央经线”。在6°带中，每个分带的中间值，就是中央经线。比如，你的工作区在东经110°左右，那么，6°分带，就是在108°～114°之间，中央经线就是111°。具体的计算公式为：经度÷6后取整数部分，乘以6后加3。如110°左右的工区：110÷6＝18.33，取整为18，18×6＋3＝111，即为中央经线。这个数值在GPS中是需要设置的，所以，必须会计算中央经线的数值。坐标带序号，如果有1∶5万地形图，就比较简单了，看横坐标最前面的两位，就是坐标带的序号了；如果没有地形图，就看工作区的经度。具体计算公式为：经度÷6，取整数部分加1，即为坐标带序号。如110°，就是110÷6＝18.33，取整为18加1为19，即坐标带序号。坐标带序号和中央经线之间的换算公式为：坐标带序号×6－3。比如，坐标带序号为19的中央经线为：19×6－3＝111；坐标带序号为20的中央经线为：20×6－3＝117。坐标带序号在MapGis作图中经常要用到。
2.GPS使用中的一些问题
如果使用没有进行设置的GPS，在卫星界面显示的是经纬度坐标，这个坐标是不需要进行设置的。
GPS在长时间断电或关机状态下移动距离超过500km，就需要初始化GPS了。否则，GPS会长时间捕捉不到卫星。具体方法是：在卫星界面和在本页菜单下，有初始化位置选项，进入后，有自动和使用地图两个选项，选择自动，就可以了。
关于DX、DY、DZ三个参数的收集，这3个参数，基本在一个坐标带序号内就可以使用一样的。就是说在一个6°带可以使用一样的参数。在新疆、内蒙古我们经常会设有这3个参数。如果不设置这3个参数，GPS的误差大概在50～100m。收集这3个参数，一般来说当地的国土局、林业局、草原管理站等单位都可能有，当地兄弟单位也可能有。如果到了一个新的地区，就要去这些单位收集这些参数。
使用GPS取样、跑路线、布设测线、剖面测量等等，这些工作，最好采用GPS导航功能。使用导航功能，能减少读图、判图时间，提高工作效率。特别是对新手来说，更应该使用GPS的导航功能。使用导航功能，就需要内业人员把航点坐标输入GPS，增大了内业工作量，但这样能提高外业工作效率。
3.坐标点的采集
网格状坐标点（中、大比例尺土壤）的采集比较简单，现在工作的底图一般都是投影变换误差校正后形成的。在电脑中把鼠标悬停于一个采样点时，MapGis的下部就出现坐标了。这个坐标和实际坐标总体是有差别的。按照1∶1 000投影图的坐标就是实际坐标，1∶1万的MapGis图中坐标乘以10、1∶5万的乘以50就是实际坐标，以此类推。需要注意的是，横坐标还是没有坐标带的。在Excel中，正南正北、正东正西的测线，简单的加减就能求出其他点线的坐标了，其他方向的用三角函数也很容易就能求出，就可以输入GPS了。
4.GPS在剖面测量中的应用
现在的地质剖面测量，在设计中普遍采用的是测绳加罗盘的工作方法，这种方法速度和精度都不能保证。在高植被覆盖区，测绳很难拉直，距离不能保证。罗盘在实际使用中，小于3°～5°的坡度角及方位角不能准确读出，这个在实际工作中，大家可以做一下试验，一起用罗盘测量一个指定点的方位，看相互之间的误差有多少。使用GPS测量剖面，在短距离时，优势不明显，因为GPS的随机误差也在5～10m。但在长距离测量时，GPS的优势就明显了。如在长度为几千米时的剖面测量中，GPS的误差还是只有5～10m，相对误差几乎可以忽略不计了。
需要尽可能地穿透工区的所有岩层，导线的方位尽可能垂直于岩层走向。
剖面测量首先说一下导线号的概念，剖面的起点为0，第一个拐点为1，以此类推。而拐点则是角度发生变化的位置，这里的角度变化包括水平角及坡度角。就是说只要这两个角度的任何一个发生改变，就需要换导线了。
这是剖面在水平方向上的角度变化较小时，把平面图的拐点垂直投影到剖面上的一种画法。这样垂直剖面的长度和水平导线的长度是一致的。
另一种情况是导线在水平方向上，变化较大，就不能用垂直投影了，需要把导线水平打开后投影，这种情况下，两个图的长度就不一样了。
首先说一下，这个表本身是不带横格的，在使用中，根据自身需要，添加横格。
第一列 导线号：就是0－1、1－2以此类推，也就是前面说的角度变化后，所给的导线号。
第二列 方位角：是本导线的水平方向上的角度，也就是我们平时说的方位。外业施工时，按设计的导线点导航就行，或用罗盘大概看方向，不需要知道具体数值。内业填表时，看这个方位角的办法后面有详细说明。
第三列 斜距：是本导线的斜距。用测绳、罗盘测制剖面时，就是测绳的长度，是已知数；而用GPS测制剖面，这个数据是未知数，需要计算求得。
第四列 坡角：是本导线的坡度角，分正、负，上坡为正，下坡为负。用测绳、罗盘测制剖面时，这个数是已知数；用GPS测制剖面，这个数是未知数，需要计算求得；第四列的计算，就是简单地用三角函数及反三角函数计算求得，用计算器及Excel都能计算。
第五列 平距：是本导线的平距，用测绳、罗盘测制剖面时，这个数是未知数，需要计算求得；用GPS测制剖面，这个数是已知数。具体方法是外业测量时，用导航的方法，看与导线点之间的距离就是平距。内业时，在MapSource中，用距离/方位工具，可以直接量取。具体方法是点选“距离/方位工具”，选择第一个导线点，再继续选择第二个导线点，然后不动鼠标，看MapSource的下部就能看见方位角和距离（平距）了。
第六列 高差：是本导线两个端点的高差，也分正、负，上坡为正，下坡为负。
第七列 累计平距：是到本导线为止，剖面的累计平距。
第八列 累计高差：是到本导线为止，剖面的累计高差。
第九列 倾向/倾角（α）：指地层的倾向、倾角，参与计算的α指的是倾角，倾向不参与计算。
第十列 导线与走向间夹角（γ）：指的是导线与地层走向间的锐角。
第十一列 真厚度：不同岩性、不同导线的真厚度要分别计算。计算公式中的±，表格中本身有说明。简单地说：就是导线上坡地层倾向前倾的是正（＋）号，反之是负（－）号；导线下坡地层倾向前倾是负（－）号，反之是正（＋）号。需要注意的是侵入岩是不计算厚度的，只有地层需要计算厚度。
第十二列 分层代号：就是沉积岩中每一层的代号，由老至新排列。需要注意层之间的对应。
第十三列 厚度：就是一个层位在不同导线中所有真厚度之和。
第十四列 地质描述：是指第十三列中所求厚度的这一个地层的地质描述。当然，岩性肯定一样，否则就不会是一层了。
【注释】
(1)部分内容据区域地球化学勘查规范1∶20万，地球化学普查规范1∶5万，岩石地球化学测量规范，土壤地球化学测量规范，http://bbs.3s001.com/read.php?tid-2137.html综合。
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