編程實現GPS手持機點位數據批量輸入

趙振華 曲為貴 劉仕剛 劉鈞沅 孔祥棟

（天津華北地質勘查總院 天津 300170）

0 前言

利用GPS手持機進行地質、物探、化探進行測點測網的實際定位已成為地質工作的基本做法，在進行大面積測量工作時，大量的測點坐標信息要輸入到GPS手持機中，而MapSource軟件本身又沒有提供批量輸入測點坐標的方法，如果采用人工輸入既不能提高工作效率也不能保證數據的準確無誤，前人已總結出一套利用MapSource 的交換格式文件GPX實現批量輸入的方法[1-2]，但還有一定的局限性，本文從另外一個途徑實現了更加靈活的方式來進行GPS測點數據的批量輸入，也為從軟件底層對手持GPS的開發提供了一種方式。本文的整體思路是，首先獲取MapSource 與GPS 手持機設備之間的通信方式及數據包格式，然后加載winUSB 驅動，最后通過編寫程序利用已有的數據格式對GPS手持機實現測點數據的批量輸入。

1 MapSource的通信方法及數據包格式

GPSmap60CSx 該型設備為使用較為廣泛的GPS設備，本文以該設備為研究對象，MapSource 為防止個人對GPS 內部存儲的數據屬性進行修改，其并沒有提供軟件接口實現對測點數據的批量輸入方式，Bus Hound 軟件是由美國Perisoft 公司研制的一種專用于PC 機各種總線數據包監視和控制的開發工具軟件[3]，利用該軟件監控MapSource 驅動程序與GPS?map60CSx設備通信的數據包。

具體做法為在MapSource 航點屬性界面先輸入001（X:0，Y:0，H:0）的航點信息，同時打開Bus Hound軟件選擇要監控的設備并進行捕獲操作，這時在MapSource選擇軟件界面選擇發送到設備按鈕，等待數據傳送完畢后，Bus Hound軟件界面就會出現需要的信息，重復上述過程輸入002（X:10，Y:10，H:10）得到需要的信息。

通過對比航點屬性信息可以得到名稱屬性、X坐標、Y坐標和高程等信息在MapSource 軟件傳輸數據包中的位置。在MapSource 航點屬性輸入界面還包含有深度、溫度等其它屬性信息，通過上述方法也可一一獲取。

2 WinUSB驅動加載

WinUSB 是微軟公司提供的基于Windows 系統的USB 類設備驅動工具，其架構由內核模式驅動程序（Winusb.sys）和公開WinUSB 功能的用戶模式動態鏈接庫（Winusb.dll）組成。使用這些功能，可以通過用戶模式軟件管理USB 設備[4]，Winusb.lib 和Winusb.dll提供應用程序層面的API接口函數。

安裝設備驅動程序需要提供INF文件，微軟公司提供了WinUSB.inf 文件模板，經過簡單修改就能應用到大部分的WinUSB類設備，主要是將設備的廠商識別碼（VID）和產品識別碼（PID）加入到INF 文件中。相關操作和介紹可以參考微軟的MSDN。

3 編寫應用程序寫入數據

由于地球曲率的影響，地理坐標并不能滿足地勘單位在施工時的需求，將地球上的點位坐標化算到平面稱之為地圖投影。地圖投影的方法有很多，我國目前多采用高斯投影—克呂格投影。為實現目前我國常用北京54和西安80坐標點位的批量輸入，需要將地理坐標（B，L，H）轉換為平面直角坐標系下的北京54 或西安80，實現該過程的方法為，首先利用簡化莫洛金斯基模型[5-7]，將DX、DY、DZ、DA、DF轉換為DB和DL，然后將結果帶入高斯正算公式，最后得到需要的北京54或西安80坐標，將該過程代碼化以備后用。相關公式如下。

式（1）為簡化莫洛金斯基模型公式。

式（2）為高斯投影正算公式。

由于要用到Winusb 作為設備的驅動程序，考慮到兼容的問題需要用C、C++、Visual C++等語言進行應用程序編寫。程序要包含Winusb.h、SetupAPI.h頭文件，關聯Winusb.lib、SetupAPI.Lib 庫文件。微軟在NT4.0 后的操作系統里都提供了很多以Setup?DiXXXXX 開頭的函數，該系列函數提供了讀取設備信息和與設備通信的方法。SetupAPI.Lib 庫文件包含了SetupDiXXXXX 開頭的函數。程序的主要過程為應用SetupDiGetClassDevs、SetupDiDestroyDeviceIn?foList、SetupDiEnumDeviceInterfaces、SetupDiGetInter?faceDeviceDetail 等系列函數查找和定位到GPS?map60CSx 設備，通過CreateFile 函數獲得設備句柄，然后利用WinUsb_Initialize、WinUsb_QueryDeviceIn?formation、WinUsb_QueryPipe、WinUsb_QueryInterfac?eSettings 等系列函數獲取設備通信方式。在此就不羅列上述函數的使用方法，有意者可參見MSDN，最后通過WinUsb_WritePipe 函數對包裝好的數據包寫入GPSmap60CSx設備。

為驗證代碼是否可行，選擇與GPSmap60CSx 設備同公司產品LEGEND H 進行實驗操作，在記事本中依次編輯航點1、航點2、……航點12，隨機輸入以度為單位的坐標，運行代碼后會在LEGEND H 手持機中看到相關航點信息。

4 結論

本文結合地質、物探、化探工作中的實際問題，提出了另外一種實現GPS 數據批量寫入的方式，實現了相關的代碼，這種方式相對于GPX 交換文件形式更加靈活，能同時修改多種相關屬性等優點。