基于GIS Office及MapSource等软件实现直角坐标批量导入手持式GPS仪的方法研究

姜健发，乔志国

(1.云南省林业调查规划院大理分院，云南 大理 671000;2.大理州水利水电勘测设计院 ,云南 大理 671000)

基于GIS Office及MapSource等软件实现直角坐标批量导入手持式GPS仪的方法研究

姜健发1，乔志国2

(1.云南省林业调查规划院大理分院，云南 大理 671000;2.大理州水利水电勘测设计院 ,云南 大理 671000)

介绍ArcGIS、MapSource及Unistrong GIS Office软件的性能、特点及坐标系转换原理。分析当前地理坐标系统转换中存在的问题。以云南贡山县森林资源调查样地号坐标输入为例，应用EXCEL、GIS Office软件生成手持或GPS仪常用的GPX 交换格式航点信息，借助MapSource软件将航点信息批量导入手持式GPS仪，解决了MapSource、GPS无法批量输入航点坐标的不足，提高了工作效率。

手持式GPS仪；直角坐标；批量导入；GIS Office；MapSource

在国家森林资源连续清查时，对已布设的固定样地的寻找、复位中，将采集的样地航迹和样地西南角坐标点输入GPS中。在森林资源规划设计调查时，通常根据森林资源连续清查样地的变动系数，确定全县应布设的总体样地数，然后在电脑上布设样地点、最后将样地点传输到GPS 中供导航使用。将样地的样地号及样地点地理坐标(公里网坐标)X、Y数据输入GPS 中，常用的有3 种方法：以人工方式输入到GPS中，或在MapSource软件中逐点输入，完成后再把数据传送到手持GPS 仪上；利用编程将数据转换成MapSource 可识别的GPX 文件，然后再传送到GPS 上;利用其它的辅助软件如“GIS帮帮”，“MapSource助手”， MapGIS软件来最终生成MapSource可识别的GPX文件[1-6]。然而，这些方法各有缺陷。第一种方法的主要问题是当需要录入大量的样地点数据时花费时间较长，而且很容易出错；第二种方法虽然比第一种方法快捷，且可以实现数据点批量输入，然而，对于非计算机专业的外业人员来说，编程要求较高，不能在短时间内轻易掌握；第三种方法就是利用辅助软件轻易地完成，然而，辅助软件如“GIS帮帮”、“MapSource助手”，“航迹狗”等辅助软件不容易获得[1-6]，而且有的辅助软件需要支付费用。

经过长期实验以及几个县森林资源规划设计调查样地点数据批量导入的实践，发现借助Microsoft Excel 2003， MapSource，GIS Office软件生成交换GPX文件，可实现样地点数据批量导入手持式GPS仪。

1 ArcGIS、MapSource、UniStrong GIS Office和坐标系转换原理

ArcGIS是美国环境系统研究所(Environment System Research Institute，ESRI)于1978年开发的GIS系统。它包含了一系列部署GIS的框架: ArcGIS Desktop、ArcGIS Engine、服务端GIS、移动GIS。ArcGIS Desktop由ArcMap、ArcCatalog、ArcToolbox 3个用户桌面组件组成。ArcMap是一个可用于数据输入、编辑、查询、分析等的应用程序，如实现地图制图、编辑、分析等。ArcMap包含一个复杂的专业制图和编辑系统，它既是一个面向对象的编辑器，又是一个数据表生成器。ArcMap提供了数据视图和布局视图2种类型的地图视图。在数据视图中，用户可以对地理图层进行符号化显示、分析和编辑GIS数据集。数据视图是任何一个数据集在选定的一个区域内的显示窗口。在布局视图中，用户可以处理地图的页面，包括地理数据视图和其他数据元素，比如图例、比例尺、指北针等[7-9]。

MapSource是Garmin(“佳明”)公司开发的专门用于对Garmin GPS数据进行存储、管理、编辑的应用软件，主要用来坐标定位，航点、航线管理和数据导入、导出等操作，支持多种数据格式的导入和导出，如GPS交换格式(*.gpx)、MPS文件(*.mps)、LOC文件(*.loc)、数据库文件(*.gdb)，是手持式GPS和计算机之间进行数据交换和沟通的一款通用工具软件。Mapsource软件数据交换主要是通过GPS交换格式文件(.gpx)来实现[13-16]。

Unistrong GIS Office软件是北京合众思壮公司开发的一款 GPS配套软件，是进行数据处理、地图功能、GIS数据操作的应用软件。数据导入的文件类型有任务文件、SHP或MIF文件、特征文件、导航数据文件等，数据导出的文件类型有SHP文件、MIF文件、DXF文件、CSV文件、特征库文件、航点/航线文件、XLS文件。但不能将样地数据批量导入手持式GPS仪。

坐标系转换对于测量和点位数据导入相当重要，常用的有3种坐标表示方法：大地坐标系、空间直角坐标系、平面坐标系。通常说的WGS-84坐标系是地心坐标系，椭球采用国际大地测量与地球物理联合会17届大会测量常数推荐值，是一个国际协议地球参考系统(ITRS)。Beijing 54坐标系为参心坐标系，采用了前苏联的克拉索夫斯基参数。Xi’an 80坐标系是参心坐标系，椭球采用1975年国际大地测量与地球物理联合会16届大会测量常数推荐的数据，即IAG 75地球椭球体。坐标系之间转换具有相当的严密性，同一椭球基准面转换是严密的，而在不同的椭球基准面之间的转换是不严密的。如WGS-84坐标系和Beijing 54坐标系，Xi’an 80坐标系的椭球基准面不同，并且由于投影的局限性，使得全国各地不存在一套全国通用的转换参数，每个地方转换参数不一样。由于GPS采用的是WGS-84坐标系，而我国采用的是Beijing 54，Xi’an 80坐标系，不同坐标系的样地点数据导入手持式GPS仪时，先要确定该区域的转换参数[17-19]。

2 数据准备

贡山独龙族怒族自治县森林资源二类调查样地点布设采用xi’an 80高斯平面直角坐标系，根据森林资源连续清查样地的变动系数，计算出布点数724个，即横坐标每2 km、纵坐标每3 km距离布置一个样地。现以贡山县样地数据和etrex 301手持式GPS仪为例，详细介绍借助Microsoft Excel 20XX， MapSource、GIS Office软件，把724个样地点导入手持式GPS仪的方法。

3 样地点批量导入手持式GPS仪方法步骤

把点SHP文件转换成GPX文件有2种方法：第一种方法是把SHP文件借助于GIS Office软件转换成CSV文件，转换成GPX文件；第二种方法是把SHP文件转换为XLS文件，保存为为CSV文件，再转换成GPX文件，利用MapSource软件导入到手持式GPS仪(图1)。

3.1 方法一：SHP文件→CSV文件→GPX文件

3.1.1 SHP文件→CSV文件

1)把贡山县森林样地点1.shp在ArcGIS 10.0软件中打开。1.shp属性表的格式为图2所示。

要改变当前语文名著导读的现状，最为重要的是改变广大语文教师的教学观念，让其从思想上重视名著导读教学，同时要明白名著导读教学是一项长期能力的培养，并不能得到立竿见影的效果，所以教师对学生要有耐心，遵循教育培养的规律。笔者根据自己的教学经验，提出了一些自己的对策。

图1 样地点批量导入手持式GPS仪流程Fig.1 Process of batch input of plots coordinates into handheld GPS

图2 样地1.shp属性表的格式Fig.2 Format of shp property table of plot 1

2)打开GIS Office软件，点击菜单栏“文件”下面的导入(I)…，打开导入GIS数据对话框，文件类型选择图形文件(*shp)。选择1.SHP文件，如图3所示。点击打开按钮，弹出坐标系统对话框，选择添加编辑好的Xi’an 80坐标系，然后单机确定，即完成了样地点数据批量导入GIS Office软件。

3)单击GIS Office 软件菜单栏“文件”下“导出(E)…”按钮，弹出导出向导对话框，在请选择导出类型的下拉框中选择GIS CSV文件(*.csv)。对方案列、GIS数后面的参数保持默认，选中点前面的复选框，单击OK按钮，弹出导出GIS数据对话框，文件名后输入样地，单击保存，即完成了1.shp文件到样地.csv文件的转换。

3.1.2 CSV文件→GPX文件

1)打开GIS Office 软件，点击菜单栏“文件”下的“导入(I)…”按钮，把样地.csv导入到GIS Office 软件中，如图4所示。

2)单击GIS Office 软件菜单栏“文件”下“导出(E)…”按钮，弹出导出向导对话框，导出类型下选择GPX文件(*.gpx)，单击OK按钮，弹出导出GIS数据对话框，文件名输入样地。单击保存，即完成了样地.csv到样地.gpx文件的转换，GPX文件的生成。

图3 导入GIS数据界面Fig.3 Interface of input GPS data

图4 GIS Office导入界面Fig.4 Interface of input GIS Office

3.2 方法二：SHP文件→XLS文件→CSV文件→GPX文件

3.2.1 SHP文件→XLS文件→CSV文件

打开ArcMap，添加1.shp样地数据，然后打开 1.shp文件的属性表，选中所有属性，将表导出类型选择为dBASE表，单击保存。右击保存好的后缀为.dbf的文件，在弹出的打开方式(H)点击，选择Microsoft Excel 2003软件，单击菜单栏“文件”下另保存为；将.dbf文件保存为.xlsx或.xls文件。打开保存好的样地.xlsx文件，将格式设置为如图5所示，单击菜单栏“文件”下另保存为，弹出另存为对话框，在文件名输入样地，保存类型选择CSV(逗号分隔)，单击保存。如果对坐标X、Y不是很熟悉，在X、Y坐标后统一添加东(E)、北(N)。在Y数据后统一添加字母N：在F2单元格输入=C2&"N"，然后单机输入，下拉填充格式，即在Y坐标后同一添加了字母N。将X数据后统一添加字母E：在G2单元格输入=D2&"E"，然后单机输入，下拉填充格式，即在X坐标后统一添加了字母E。然后将F列、G列数据选择性粘贴到对应的Y列、X列，即完成了在Y坐标后统一添加了N，X坐标后统一添加了E。单击菜单栏“文件”下另保存为，弹出另存为对话框，在文件名输入样地1，保存类型选择CSV(逗号分隔)，单击保存，完成了CSV文件生成(图6)。

3.2.2 CSV文件->GPX文件

打开安装好的GIS Office软件，在GIS Office软件里完成坐标系统参数设置，点击菜单栏“文件”下的“导入(I)…”，弹出导入GIS数据对话框，选择生成的样地.csv文件，然后单击打开，弹出CSV导入配置对话框。在请选择坐标系统下选择配置好的Xi’an 80坐标系，然后点击导入。单击菜单栏 “文件”下的“导出(E)…”，弹出导出向导对话框，在选择导出类型框选择GPX文件(*.gpx),点击OK按钮，弹出导出GIS数据对话框，选择需要保存GPX文件的存储位置和文件名，然后单击保存，就完成了GPX文件的生成。

图5 格式设置Fig.5 Format Settings

3.3 样地GPX数据批量导入手持式GPS仪

打开安装好的MapSource 软件，点击菜单栏“File”下的“Open…”，弹出Open对话框，选择样地.gpx文件，点击打开，即完成了样地点位坐标数据在MapSource软件中的加载。把已设置好系统参数的手持式GPS仪开机并连接至电脑，然后选择 MapSource 软件中菜单栏中“Utilities”下的“Get Unit ID…”，弹出Get Unit ID对话框，然后点击Find Device设备，找到你的GPS设备，在发送的内容下勾选航点，点击发送，即完成了样地点位数据在手持GPS仪中的批量导入。

图6 CSV文件生成Fig.6 Generation of CSV file

4 结论

通过上述2种方法，从SHP文件到GPS通用的GPX文件的生成，然后利用MapSource软件把数据批量导入GPS仪，这2种方法各有优缺点。方法一是直接把SHP数据导入GIS Office软件，生成CSV文件，然后再把CSV文件导入GIS Office 软件，导出GPX文件。优点是操作简单，缺点主要是SHP数据在GIS Office软件里不能直接导出GPX文件，需要导入2次才能生成GPX文件，数据量大时，需要多花费一些时间；第二种方法是把SHP数据生成XLS数据，另存为CSV文件，导入GIS Office软件，然后导出为GPX文件。缺点是步骤多一些，优点是通用性好，除了SHP数据来源，其他来源的数据能在EXCEL中使用，都能批量导入到手持式GPS仪中。经过多次试验与实践，此方法稳定可靠，短时间内能完成大量数据批量导入，较大地提高了工作效率。

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Batch Input of Rectangular Coordinates into Handheld GPS Based on GIS Office and MapSource Software

JIANG Jianfa1, QIAO Zhiguo2

(1.Dali Branch, Yunnan Institute of Forestry Investigation and Planning, Dali, Yunnan 671000, China; 2 Dali Institute of Water conservancy and Hydropower Survey and Design, Dali, Yunnan 671000,China )

This paper introduced the performance, characteristics and coordinate conversion principle of ArcGIS, MapSource and Unistrong GIS Office software, and analyzed the problems existing in the current conversion of geographic coordinates. The case study of plots coordinates of forest resource inventory in Gongshan county generated navigation information of GPX interchange format commonly used by handheld GPS with EXCEL, GIS Office software, inputed navigate point in bulk into handheld GPS based on MapSource software, which solved the problem that MapSource and GPS could not batch input navigate point coordinate, and greatly increased the efficiency of geological working.

handheld GPS; rectangular coordinates; batch input; GIS Office; MapSource

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.04.003

S758；P208；P228.4；TP31

A

1671-3168(2017)04-0011-06

2017-02-08.

姜健发(1985-)，男，云南剑川人，助理工程师.研究方向为林业规划、地理信息系统在林业资源中的应用.

乔志国(1985-)，男(白族)，助理工程师.研究方向为大地测量、工程测量的应用.