笔记本计算机与GPS构成实时立体导航系统的研究

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况下或在计算机里使用，用于输出到纸上是难以阅读的。但在计算机中用做导航图是非常方便和实用的，因为在计算机中立体地图中的三层可以方便组合和缩放。
3 手持GPS与笔记本连接
3.1 手持GPS的设定
为了将GPS与笔记本计算机相连接，并将GPS的数据实时采集到计算机，必须在GPS上的参数进行设定，并在编程时将对应的参数写入程序。本项研究使用了美国MAGELLAN公司生产的GPS 315和GARMIN公司生产的etrex(也称小博士)，在此GPS 315上进入主菜单按MENU键，进入主菜单后再按“设置”键，在“设置”子菜单下按“波特率”，共有四种波特率供选择：l 2 0 0、4 8 0 0、9 6 0 0、l 9 2 0 0，本文选择传输波特率为9 6 0 0，在“设置”子菜单中还需要选择相应的数据格式NMEA-0183。
NMEA-0183是美国国家海洋电子协会为海用电子设备制定的标准格式。它是在过去海用电子设备的标准格式0810和0812的基础上，增加了GPS接收机输出的内容而完成的。数据采用ANSI标准，以串口非同步传送，使用ASCⅡ格式如下：

设置了传输参数还需要设置GPS的坐标系统和椭球参数，在GPS315中坐标系是指公里网坐标(USER GRID)和经纬度坐标的选择，这确定GPS上的显示方式，但在传输时没有差别，因为从GPS实时传输进计算机的数据均是没有经过投影换算的经纬度，投影换算必须在计算机中进行。在GPS上椭球参数的设定只需要在相应的菜单中选择BJ54即可。
3.2 笔记本计算机的设定与操作
一般而言，计算机有多个通迅端口，通迅端口的列表可以通过WINDOWS的设备管理器来查询(COM1，COM4，COM5)，当GPS与计算机的连线插在计算机的某一串行口(Serial Port)后，计算机对端口操作时就必须选择相应的端口名，本文使用的COM5。在实验中使用的是COMPAQ笔记本计算机，这一品牌的计算机没有现成的COM端口，而只有USB接口。实验时通过一条端口转换线来模拟一个COM5端口。
在VB编程时，通过加入MSCOMM(通讯控件)来实现对COM5的控制，对通讯控件的参数设置如下：

从COM5读入计算机的数据是由(2)式定义的数据串，而这里最关心的是经度和纬度，将读入的经度和纬度经过Gauss-Kruger投影换算成为(X，Y)坐标，并将它与前面的立体导航图进行坐标配准便构成了立体导航系统。
在处理立体导航图时使用了VC++，将立体导航图用文件方式存贮。当用VB实时处理导航时将导航图调入并与经投影变换的GPS采集的坐标点配准而构成立体导航系统。
4 立体导航系统的应用
应用本文所建立的实时立体导航系统于2002年5月在帽儿山林场进行了实地操作。该系统被用于对帽儿山林场1994年以来的采伐迹地进行全面调查。
帽儿山林场从1994年至2001年间采伐均是择伐，蓄积强度一般在50％以下，所以伐区分布很广，面积达5000hm²，约占总面积的25％，在采伐时所砍的小班线在调查时己难以分辨，所以调查时需要随时量取自己在图上的位置以确定在哪个小班，而且还要确定小班采伐的年代和采伐设计情况；在这种情况下，实时立体林相导航系统和笔记本计算机均发挥了不可替代的作用。
这一系统在伐区内的标准地复查中也发挥了主要作用，帽儿山实验林场的固定标准地有200余块，1983年首次实测，1993年复测，这次复测时，一部分中心桩已无法找到，但通过钉在树上的铝牌和立体林相导航系统的定位和导航找到固定标准地并进行了复测，复测时通过标准地设置时的每木定位图对每棵树的树号进行了核对。
立体导航系统还记录了每天调查的路线和到达每一点的时间，这些资料和方法将对任何一种野外调查都是非常有价值的(见图4)。

图4立体导航系统2002年5月17日8：45分记录的导航路线(圆点带线)
从图4可见，立体导航图上公路与GPS所取得的路线之间有一定误差，这个误差可以通过多次实验来进行测定和校准，这次调查没有进行多次测定，而是使用一次数据进行了简单校准。这方面细致的研究工作将以后进行。

参考文献：

［１］龚国清，曾文．GPS电子地图的设计与实现［Ｊ］．中国地质大学学报， l998年．Ｖol．23，No．4．
［２］武红敢，吴坚，王福贵，等．全球定位系统(GPS)在林业导航中的试验研究［Ｊ］.林业科学，l999年．Vol 35，No．4．
［３］J．Amanatides．Ray Tracing with Cones［Ｊ］．Computer Graphics，1984，Vol．18，No．3．
［４］彭群生，鲍虎军，金小刚．计算机真实感图形的算法基础［Ｍ］．1999年，科学出版社．
［５］冯仲科，余新晓．“3S”技术及其应用［Ｍ］．2000年，中国林业出版社．

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