開發(fā)GarMin導(dǎo)航儀隨機(jī)軟件

殷學(xué)濤 林勇 莊志偉 邱春雷 龐浩然

摘要：本文主要闡述了Gaimin導(dǎo)航儀在我青海探區(qū)生產(chǎn)應(yīng)用中遇到的幾點(diǎn)問題，如橢球和投影基準(zhǔn)參數(shù)設(shè)置，以及隨機(jī)軟件MapSource的導(dǎo)入導(dǎo)出功能使用的GPX文件格式，與現(xiàn)有工具軟件（Mapinfo、AutoCad等）進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存在不便。為了使Mapsource與其它生產(chǎn)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，結(jié)合我探區(qū)的工作流程，開發(fā)出了一套輔助軟件包，解決GPX（GPS Exchange Format）格式文件讀和寫問題，和內(nèi)聯(lián)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題，并開發(fā)與Mapinfo、GlobeMap等軟件數(shù)據(jù)接口；建立航線數(shù)據(jù)Mapinfo數(shù)據(jù)表，保存野外采集數(shù)據(jù)資源，使導(dǎo)航儀更好地發(fā)揮其性能，為地震隊(duì)很好地提供技術(shù)服務(wù)。

關(guān)鍵字：Gaimin導(dǎo)航儀MapSource數(shù)據(jù)共享 GPX

中圖分類號(hào)：V241文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、引言

隨著GPS單點(diǎn)定位技術(shù)的發(fā)展，尤其是美國取消了AS和SA干擾政策后，導(dǎo)航儀的定位精度得到了大幅度提高。深得野外作業(yè)人員的青睞，Garmin導(dǎo)航儀是地震勘探項(xiàng)目生產(chǎn)必不可少的工具之一，近年來被廣泛應(yīng)用于地震勘探項(xiàng)目，如工區(qū)探勘、測(cè)量和爆炸班等班組找點(diǎn)工作，它操作簡(jiǎn)單、易學(xué)易懂，尤其在夜間放炮作業(yè)時(shí)，用它導(dǎo)航尋找炮點(diǎn)位置，極大地提高了地震采集效率。

2、問題提出

隨著Garmin導(dǎo)航儀廣泛應(yīng)用，也暴露出了很多專業(yè)性問題。如導(dǎo)航儀的橢球設(shè)置和投影基準(zhǔn)設(shè)置；采用手工方式在Garmin導(dǎo)航儀上輸入航點(diǎn)，編輯航線；利用航點(diǎn)導(dǎo)航，而忽略方便的航線導(dǎo)航，原因是手工編輯航線很費(fèi)時(shí)；諸多此類因素，很難保證在Garmin 導(dǎo)航儀上手工編輯不出問題。而解決這些問題的最佳途徑就是很好地利用它的隨機(jī)軟件MapSource，利用它導(dǎo)入設(shè)計(jì)好的航點(diǎn)、航線，簡(jiǎn)化野外操作，以免點(diǎn)位坐標(biāo)被誤操作。

但MapSource對(duì)外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入給予了一些限制，必須以GPX和WPT、Rte（MapSource早期版本使用）的特定格式完成，但它們都有不便之處，如航點(diǎn)點(diǎn)名長度必須是6位，否則，導(dǎo)入導(dǎo)航儀內(nèi)會(huì)被自動(dòng)取位（因受導(dǎo)航儀內(nèi)部點(diǎn)名的長度的限制）；GPX文件是XML格式，坐標(biāo)是WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)的十進(jìn)制的經(jīng)緯度，與生產(chǎn)應(yīng)用的北京坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)之間存在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。Garmin導(dǎo)航儀采集回來的航點(diǎn)和航跡，若被Mapinfo、Autocad等軟件使用，需做編輯和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等工作。

為很好地使Gaimin導(dǎo)航儀在生產(chǎn)中得到應(yīng)用，更好地發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)，與日常生產(chǎn)軟件有機(jī)結(jié)合，避免數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化中出錯(cuò)，加大數(shù)據(jù)資源共享，簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)導(dǎo)入的難度，擴(kuò)大導(dǎo)出數(shù)據(jù)的利用率，精確地服務(wù)項(xiàng)目生產(chǎn)。為此開發(fā)一套MapSource軟件的輔助工具包來解決這類問題。

3、解決的問題的思路

Garmin導(dǎo)航儀的數(shù)據(jù)批量上裝和下載需要他的支持軟件Mapsource，而MapSource需要導(dǎo)入導(dǎo)出Gpx格式文件，而Gpx文件讀取和生成需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和編輯才能順利完成任務(wù)，下面是MapSource軟件和GarMin的應(yīng)用流程圖：

圖1：MapSource軟件和GarMin的應(yīng)用流程圖

在深入分析地震隊(duì)生產(chǎn)流程，調(diào)研需求并分析，輔助工具包必須解決如下問題：

1、開發(fā)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，解決坐標(biāo)系統(tǒng)的換算問題。

2、開發(fā)讀取和生成GPX文件的數(shù)據(jù)接口模塊，架設(shè)與GARMIN隨機(jī)軟件Mapsource數(shù)據(jù)溝通橋梁。

3、系統(tǒng)必須考慮與日常生產(chǎn)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享問題，如與常用軟件Mapinfo、VTS、GOOGLE EARTH、GLOBALMAP、SSOFFICE和AUTOCAD等軟件的數(shù)據(jù)共享。

常用軟件數(shù)據(jù)借口文件

軟件名稱 接口文件 說明

MAPINFO *.dat,*.ID,*.Map,*.tab 用MAPX控件開發(fā)，可同時(shí)滿足

VTS *.dat,*.ID,*.Map,*.tab

GLOBALMAP *.GPX

AUTOCAD CSV,dxf

SSOFFICE Txt,csv

Google earth Kml,gpx

4、疏通Garmin導(dǎo)航儀的地方坐標(biāo)系統(tǒng)和投影設(shè)定的流程和參數(shù)。

4、軟件功能

4.1系統(tǒng)概述

軟件運(yùn)行環(huán)境：Windows 2000、windows Xp、Microsoft Office2003及以上；

開發(fā)平臺(tái)：VisualBasic6.0 +Sp6(補(bǔ)丁) ；

硬件需求：40G硬盤、128以上內(nèi)存；

軟件特點(diǎn)：軟件操作專業(yè)化，功能實(shí)用，界面布局仍需改進(jìn)。

圖2：軟件圖形管理界面圖3：軟件數(shù)據(jù)管理界面

4.2軟件功能

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求，開發(fā)了圖形管理和數(shù)據(jù)管理兩個(gè)主界面，各自實(shí)現(xiàn)特定需求功能，以便數(shù)據(jù)的很好應(yīng)用。

4.2.1數(shù)據(jù)管理

主要目的是處理常用的幾種數(shù)據(jù)格式，如XML、Htm、CSV、Txt、GPX、KML等格式，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

數(shù)據(jù)編輯功能模塊采用Spreadsheet控件開發(fā)，與Excel工作表中數(shù)據(jù)交互方便，適合使用者的習(xí)慣。主要承擔(dān)圖形數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出的整理工作。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工具 有常用的同一橢球的空間直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系與大地坐標(biāo)系以及換帶計(jì)算；不同橢球間的空間直角坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系、大地坐標(biāo)系之間的相互轉(zhuǎn)換；以及高斯-克呂格與UTM的轉(zhuǎn)換和常見的幾種角度模式轉(zhuǎn)換。在與平面直角坐標(biāo)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)，提供了帶號(hào)（加帶號(hào)和取帶號(hào)）、帶寬（6度帶和3度帶）、投影方式（高斯-克呂格和UTM）的選擇。這些功能可以系統(tǒng)解決我探區(qū)生產(chǎn)中遇到的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換問題。

另外，本模塊的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換不僅可以對(duì)本表內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，也可以對(duì)Excel工作簿中的數(shù)據(jù)表進(jìn)行操作。尤其針對(duì)GPX、KML文件的生成，提供了集成化的設(shè)置界面，針對(duì)所有可能出現(xiàn)的坐標(biāo)類型的數(shù)據(jù)，直接生成Gpx、KML文件。

4.2.2圖形管理

圖形管理模塊采用GIS組件MAPX開發(fā)，具有繪制、瀏覽、查詢、編輯航點(diǎn)、航線功能，目的是為GarMin導(dǎo)航儀結(jié)合衛(wèi)圖設(shè)計(jì)航線，和處理航點(diǎn)和航線，生成Mapinfo格式的圖形文件，方便了測(cè)線物理點(diǎn)數(shù)據(jù)或?qū)Ш絻x記錄的航點(diǎn)、航跡直觀瀏覽編輯，其文件可直接被Maininfo和 VTS監(jiān)控系統(tǒng)軟件使用。

數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能 選擇提取本表和Excel中的物理點(diǎn)信息繪制成圖形數(shù)據(jù)，以便查閱編輯瀏覽。針對(duì)GPX文件開發(fā)了直接讀取繪制成圖模塊。

數(shù)據(jù)導(dǎo)出 選擇圖形實(shí)體后，將其空間信息導(dǎo)出到數(shù)據(jù)管理模塊，也可直接輸出成GPX文件。

5、生產(chǎn)應(yīng)用效果

效果1：數(shù)據(jù)管理模塊不僅為物理點(diǎn)編輯提供了一個(gè)很好的工具，而且坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能不僅有效解決了讀取和生成GPX文件數(shù)據(jù)中的角度模式轉(zhuǎn)換和WGS84和北京54之間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而且也為其它所需的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換提供了服務(wù)。

效果2:圖形管理模塊，不僅在衛(wèi)片底圖上設(shè)計(jì)航點(diǎn)和航線，而且也可以展繪航點(diǎn)和航跡，為保存航跡和航點(diǎn)數(shù)據(jù)，重復(fù)利用提供了平臺(tái)。

效果3：為野外生產(chǎn)解決了Garmin導(dǎo)航儀和Mapsource軟件的參數(shù)配置的問題，修正了原軟件的用戶自定義屬性（User defined Datum Properties）界面中三參數(shù)輸入問題，按原提示W(wǎng)GS84-〉Local，得到的結(jié)果總是地方坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)有偏差（Local），經(jīng)測(cè)定三參數(shù)應(yīng)按Local（地方）—>WGS84輸入，長軸和偏率差按WGS84-〉Local輸入，這樣才能保證導(dǎo)航儀和Mapsource軟件顯示的地方坐標(biāo)與設(shè)計(jì)結(jié)果可保持一致。

圖3：Mapsource軟件的參數(shù)配置（93度的投影參數(shù)、柴達(dá)木盆地整體三參數(shù)和Wgs84與克氏橢球的長軸和扁率的差）

另外，Garmin導(dǎo)航儀的三參數(shù)不能輸入小數(shù)位，只有整數(shù)位，經(jīng)比對(duì)檢驗(yàn)如下：Xmax小于0.1米,Ymax小于0.2米,hMax小于0.5米。對(duì)導(dǎo)航而言，這點(diǎn)誤差對(duì)導(dǎo)航儀而言可以忽略不計(jì)。

效果4：如實(shí)解決了GPX文件讀寫的不便，如WGS84坐標(biāo)與北京54坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和角度模式轉(zhuǎn)變等技術(shù)問題，既便利了GARmin導(dǎo)航儀采集數(shù)據(jù)的充分利用，又便利了生產(chǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Garmin導(dǎo)航儀，給野外生產(chǎn)切實(shí)做了技術(shù)服務(wù)。同時(shí)也解決生產(chǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為GPX文件，進(jìn)而為生產(chǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入Google Earth軟件、Globalmap等軟件鋪平了道路，尤其是充分利用GoogleEarth的高清晰度位片，進(jìn)行設(shè)計(jì)航線，結(jié)果輸出后整理導(dǎo)入Garmin導(dǎo)航儀提供了平臺(tái)，有效提高數(shù)據(jù)的利用率。

效果5：因Mapsource軟件是多種GPS導(dǎo)航儀的PC機(jī)處理軟件，本工具包必然有好地用途，

6、結(jié)束語

GarMin工具包簡(jiǎn)化了GPX文件的讀寫，方便了數(shù)據(jù)的編輯和利用，既可以直觀在衛(wèi)片圖上設(shè)計(jì)航點(diǎn)和航跡，又可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)；極大方便了野外作業(yè)。同時(shí)也為常用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)共享建立了一條通道。尤其是生產(chǎn)數(shù)據(jù)在Google Earth上的展繪，可清晰查看探區(qū)各生產(chǎn)單位的施工區(qū)域，以及地表地物的分布，為上層領(lǐng)導(dǎo)和基層技術(shù)人員，提供了一個(gè)實(shí)用工具。