電子地圖在環(huán)境監(jiān)測采樣中的應用

趙修敏，龐 博，王 珊

(山東省聊城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心， 山東 聊城 252000)

1 引言

環(huán)境監(jiān)測是運用現(xiàn)代科技手段監(jiān)視、測定、監(jiān)控反映環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢的各種標志數(shù)據(jù)，從而對環(huán)境質(zhì)量作出綜合評價的過程。一般包括現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)測計劃設(shè)計、優(yōu)化布點、樣品采集、運送保存、分析測試、數(shù)據(jù)處理、綜合評價等[1，2]。

生態(tài)環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護的基礎(chǔ)，是生態(tài)文明建設(shè)的重要支撐，在環(huán)境保護工作中具有特殊位置[3]。隨著人們對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善的要求逐步提高，環(huán)境監(jiān)測任務(wù)日趨繁重，監(jiān)測點位逐漸增多。因此在進行樣品采集工作時，需要合理規(guī)劃路線，從而能夠迅速到達指定地點位。現(xiàn)代智能手機提供了很多工具，如定位、電子地圖、導航等，充分利用這些軟件可以提升工作效率[4，5]。

2 智能手機對導航系統(tǒng)的支持

目前，大多數(shù)智能手機已經(jīng)支持了多個導航系統(tǒng)，如美國的GPS全球定位系統(tǒng)、中國的北斗導航、歐盟主導的伽利略衛(wèi)星導航、俄羅斯GLONASS衛(wèi)星導航系統(tǒng)等。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國自主研發(fā)的世界上第三個已成熟應用于軍事及民間社會各經(jīng)濟領(lǐng)域的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，自2003年開始初步部署建成以來，為用戶提供了高精度的空間定位、導航及授時服務(wù)。

手機對這幾種導航系統(tǒng)的支持與手機內(nèi)部的導航芯片有關(guān)，與安裝何種軟件無關(guān)。智能手機基本都支持GPS導航，大多數(shù)安卓手機都能夠?qū)崿F(xiàn)對北斗導航的支持。具體到個人的手機，用戶可以在應用商店或網(wǎng)絡(luò)搜索名為“AndroiTS GPS Test”的App查看。該軟件可以即時查看當前手機接收了何種導航系統(tǒng)的信號及衛(wèi)星數(shù)量，效果見圖1。

在一般情況下，利用3顆衛(wèi)星就可組成3個基于星站距離的公式，組成方程式就可解算出用戶觀測站的空間位置。但在現(xiàn)實定位過程當中，衛(wèi)星時鐘與接收機時鐘之間也存在偏差。所以，有必要把該誤差也作為未知量引入方程組一并計算，所以要同時接收到4顆及以上的衛(wèi)星信息即可實現(xiàn)定位[6，7]。GPS和北斗導航系統(tǒng)可以保證用戶在地球表面的任意地點都可同步觀測到4顆以上的衛(wèi)星。

3 經(jīng)緯度的獲取

制作電子地圖首先要得到各個點位的經(jīng)緯度，可以使用專業(yè)的定位儀器，日常工作中通過手機軟件獲取得到的經(jīng)緯度也基本能滿足需求[8]。常見的軟件有多種，除前面提到的“AndroiTS GPS Test”外，還有“GPS工具箱”和“元道經(jīng)緯相機”等。

GPS工具箱包含多個實用工具，主要有指南針、測速儀、標記位置、位置搜索和線路追蹤等。元道經(jīng)緯相機專注現(xiàn)場真實拍照，支持圖片和視頻拍攝實時GPS定位，自動添加地址、時間、經(jīng)緯度、海拔、天氣、logo等水印，水印可在設(shè)置選項自由開關(guān)。還能添加備注信息，在資料收集留存等工作中應用十分方便。圖2和圖3分別是用這兩種軟件查看和記錄經(jīng)緯度。

圖1 接收衛(wèi)星情況圖

4 電子地圖比較

在收集到多個點位的經(jīng)緯度信息后，就可以制作電子地圖。常見的軟件有GPS工具箱、奧威互動地圖和蘭圖繪等。電子地圖讓我們能夠從宏觀角度查看點位分布，制定環(huán)境監(jiān)測的采樣路線。

圖2 用GPS工具箱查看經(jīng)緯度

圖3 元道經(jīng)緯相機記錄經(jīng)緯度

GPS工具箱可以通過“標記位置”的功能記錄點位信息，在標記多個位置之后，通過“位置地圖”功能即可查看由標記點位組成的地圖。點擊地圖上標記的點位，即可以跳轉(zhuǎn)到百度或高德導航前往。生成的地圖可以通過文件導入導出的方式分享給其他人，操作全部在手機端進行。

奧威互動地圖功能強大，集成多種地圖，具有位置分享、記錄軌跡、實時路況、指南針等各種功能。但由于版權(quán)及多種原因，目前地圖主要支持天地圖，且使用需要注冊和申請密鑰，操作較為繁瑣。它通過添加好友分享數(shù)據(jù)。

蘭圖繪App是一款在線地圖標繪軟件，擁有地圖標繪、創(chuàng)建個人地圖、興趣點標繪、線路標繪、業(yè)務(wù)區(qū)域標繪、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等多種功能。蘭圖繪的位置信息通過標準格式的Excel文件在電腦端導入。注冊登錄之后，在“數(shù)據(jù)管理”下的“Excel數(shù)據(jù)導入”中，先下載模板，填入點位信息后再上傳即可生成地圖，效果如圖4。它生成的地圖是網(wǎng)頁版的，在PC端和手機端都可以查看，也能通過微信、短信等直接分享給他人。實際的工作中，可設(shè)管理員一名，由其上傳信息制作地圖并分享給相關(guān)人員，當點位信息發(fā)生變動，由管理員修改，原來分享的地圖也會生效，不必重新分享。使用時也是點擊地圖上標記的點位，跳轉(zhuǎn)到百度或高德導航前往。免費版的蘭圖繪最多支持100個點。

圖4 蘭圖繪顯示電子地圖

這三種電子地圖均支持普通地圖與衛(wèi)星地圖的顯示切換，可根據(jù)需要在不同地圖下查看信息。三種地圖也支持圖標更改，在采樣過程中，可以按不同類型，如省控點與市控點，已采點和未采點等，對點位進行分類，并用不同圖標顯示，這樣所有點位信息便能一目了然，便于分析和制定計劃。

5 以地表水點位為例制作電子地圖

由于機構(gòu)改革等引起的人員變動[9，10]，筆者所在單位科室在地表水采樣中面臨的首要問題是熟悉點位的人員少，新進人員對點位都比較陌生，如果采用傳統(tǒng)以老帶新的“領(lǐng)路”模式，新人可能需要數(shù)月甚至更長時間才能找準點位。但采樣任務(wù)迫在眉睫，為了能夠按時完成任務(wù)，決定積極引入蘭圖繪電子地圖。

具體做法是先從相關(guān)部門協(xié)調(diào)獲取采樣點位的大致經(jīng)緯度，按照電子地圖的格式要求做成Excel表格上傳，就得到了一張初步的電子地圖。但點位的偏差較大，初次到達點位附近后，經(jīng)過實地勘察，選取合適位置，在現(xiàn)場用元道經(jīng)緯相機精準定位并記錄。最后匯集所有點位的定位記錄，重新整理上傳，再根據(jù)點位級別設(shè)置不同的顏色，就得了一張內(nèi)容豐富且較為精準的電子地圖。效果如圖4所示。最后通過微信把地圖分享給每一位采樣人員。在接收到采樣任務(wù)后，每一位采樣人員都可以根據(jù)這幅電子地圖，輕松找到采樣點位，按時完成采樣任務(wù)[11]。

6 結(jié)語

現(xiàn)代智能手機支持多種衛(wèi)星導航系統(tǒng)和電子地圖，在環(huán)境監(jiān)測中的現(xiàn)場采樣、生態(tài)核查等工作中都可以起到重要作用。使用“AndroiTS GPS Test”的App可以查看手機當前連接導航系統(tǒng)的類型和衛(wèi)星數(shù)量。“GPS工具箱”等軟件可以獲取當前經(jīng)緯度，“蘭圖繪”等電子地圖便于制作和共享。實際工作中，善于利用這些工具，可以極大地提高工作效率。