为进行高精度数据采集最好准备

采集位置数据时所需的精度取决于您正在处理的工程。 对于某些工程,例如损失评估,受损区域 10 英尺范围内的点可能就提供了足够的信息。 对于其他工程,例如管理地下管道,采集的位置必须在实际位置的几厘米范围内。 使用设备的定位服务采集位置信息时,可通过多种源确定位置信息,如 GPS、蜂窝网络、Wi-Fi 或蓝牙网络。 这些源的精度各不相同,因此,设备的定位服务并非始终可靠。 对于执行要求具有更高精度和可靠质量控制的数据采集的人员而言,使用专业级或高精度 GPS 接收器通常是最佳选择。

注:

全球导航卫星系统 (GNSS) 是导航卫星系统的标准通用术语。 GNSS 接收器能够使用多种导航卫星系统,然而,GPS 接收器仅可使用名为“全球定位系统”的导航卫星系统。 由于 GPS(指两种类型的接收器)的广泛使用,GPS 一词将在本帮助文档中用作通用术语。

高精度 GPS 接收器利用来自 GPS 卫星的信息精确计算地理位置。 这些接收器的精度范围从亚米级到厘米级,具体取决于其追踪和处理卫星信号的能力。 GPS 卫星信号以不同的频率进行传输。 GPS 接收器使用的频率越多,接收的信号就越多,精度则会越高。 该规则同样适用于 GNSS - 接收器使用的系统越多(接收的信号就会越多),精度则越高。 现今,有多种导航卫星系统可供使用。 然而,在大多数情况下,GPS 接收器的精度越高,价格越贵且现场携带越困难。 您还可以通过某些接收器支持的数据的差分校正来提高位置信息的精度,本主题稍后会对此进行介绍。

完成以下步骤以使用具有 ArcGIS Field Maps 的高精度接收器:

准备您的数据以记录 GPS 元数据

除了地理坐标系外,您也可以保存与要素关联的其他 GPS 元数据,如其精度和定位类型。 存储此类元数据对于评估数据质量和确保满足数据采集标准极具价值。 如果在要素图层中包括 GPS 元数据字段,则 Field Maps 在编辑要素时可以将 GPS 元数据写入相应的字段。

注:

虽然本主题主要讨论高精度接收器,但这些步骤可以记录来自任何 GPS 的元数据,包括设备内部的 GPS。 如果使用内部 GPS,则不会填充所有元数据字段。

配置 GPS 元数据存储前,需记住以下几点:

  • 在点、线和面图层上进行填充 GPS 元数据。
  • 如果在不使用 GPS 的情况下提供或更新点位置,或者元数据不可用,则系统会清除点要素的 GPS 元数据。
  • 如果未使用 GPS 采集要素折点,则会清除线和面要素的 GPS 元数据。
  • 要捕获线和面要素的 GPS 元数据,必须为要素图层启用附件。
  • 为线和面要素图层配置要素和附件交付设置时,必须选择一个包含附件交付的选项。

建议使用的添加字段方法取决于您准备图层的方式:

  • 如果您使用 ArcGIS OnlineArcGIS Enterprise 中的模板,请在创建要素图层时选中捕捉 GPS 接收器信息复选框。
    注:

    线和面的模板目前在 ArcGIS Enterprise 中不可用。

  • 如果您使用 ArcGIS Pro 2.2 或更高版本,请在创建点图层要素类之后使用添加 GPS 元数据字段工具。
  • ArcGIS Pro 当前不支持线和面元数据字段。 但是,可以使用添加 GPS 元数据字段笔记本来更新现有的线或面要素图层以支持 ArcGIS Pro 2.5 或更高版本中的 GPS 元数据。

支持的 GPS 元数据

使用配置的要素图层时,Field Maps 将记录以下 GPS 元数据值:

  • 接收器名称
  • 纬度 - 在位置配置文件中应用数据转换之前从 GPS 接收器收到的位置
  • 经度 - 在位置配置文件中应用数据转换之前从 GPS 接收器收到的位置
  • 高度 - 从 GPS 接收器收到的椭球体高度(而非用于 z 值的正高)
  • 修复时间
  • 行驶方向
  • 速度(km/h)
  • 方位角
  • 位置源

如果使用单个 GPS 位置来设置点的位置,还将记录默认元数据值以及以下值:

  • 水平精度
  • 垂直精度
  • PDOP
  • HDOP
  • VDOP
  • 修复类型
  • 校正年龄
  • 工作站 ID
  • 卫星数

如果执行 GPS 平均化以设置点的位置,还将记录默认元数据值以及以下值:

  • 平均水平精度
  • 平均垂直精度
  • 平均化的点数
  • 标准差 - 平均化过程中,记录了最终平均化位置和每个位置之间距离变化的指示。 如果值较高,表示您的位置受到异常值影响。

使用线或面图层时,Field Maps 会记录以下 GPS 元数据值:

  • 最差水平精度
  • 平均水平精度
  • 最差垂直精度
  • 平均垂直精度
  • 最差修复类型
  • 手动定位数量(例如,使用在地图上定义的位置进行捕捉)

可以选择通过数据记录的位置:将忽略未添加到要素图层的所有字段的值。 同样,可以设置单个 GPS 位置、平均化位置或这两者的数据:启用平均化后,将填充相关字段并且单个位置采集的字段将留空,反之亦然。

注:

如果您在 Field Maps 设置中为精度启用了 95% 的置信度,则会使用 95% 的置信度来确定数据采集是否可接受您的精度。 已记录精度仍使用均方根 (RMS) 进行计算。 同样地,已记录的水平精度置信度为 63% 到 68%,垂直精度置信度为 68%。

选择接收器

Field Maps 可利用设备中内置的 GPS 或者您可添加外部 GPS 接收器来获得高精度数据。 市场上有多种 GPS 接收器可供使用;然而,并非所有接收器都可以直接与 Field Maps 配合使用。 要将 GPS 接收器与 Field Maps 配合使用,接收器必须支持 NMEA 语句的输出。 要提高定位精度,请考虑使用支持差分校正的 GPS 接收器。 如果要使用 iOS 设备,则还须选择一种iOS 支持的 GPS 接收器。 虽然 Esri 未发布 Android 的支持的 GPS 接收器列表,但是提供了用于在 Android 上测试 Field Maps 的接收器列表。

提示:

大多数高精度 GPS 接收器均支持 Field Maps 使用的 NMEA 语句;然而,我们建议您在尝试将接收器连接到 Field Maps 前,先查阅接收器的用户手册,以确定您的接收器是否支持这些 NMEA 语句。

NMEA 支持

NMEA 0183Field Maps 用于与 GPS 接收器进行通信的数据规范标准。 NMEA 消息包含名为语句的多行数据。 Field Maps 通过读取 NMEA 消息中的特定语句来获得诸如纬度、经度、高度和定位类型等 GPS 信息。

Field Maps 支持 NMEA 4.00、4.10 和 4.11。 可以读取以下 NMEA 语句:

  • GGA - 时间、位置和定位相关数据
  • GSA - GNSS 精度衰减因子 (DOP) 和主动卫星
  • GSV - 可视 GNSS 卫星
  • RMC - 推荐最小特定 GNSS 数据
  • VTG - 对地航向和地面速度
  • GST - GNSS 伪距误差统计数据

如果 Field Maps 接收到包含特定坐标精度信息的 GST 语句,它将使用这些语句确定精度。 默认情况下,水平和垂直精度值将以均方根 (RMS) 的方式指定。 通过 RMS 表示的水平精度置信度为 63% 到 68%,垂直精度置信度为 68%。 如果启用了 95% 置信度精度设置,则 Field Maps 将针对 RMS 计算使用转换系数,并使用 95% 的置信度报告水平和垂直精度。

注:

一些 Android 设备的内部 GPS 会输出 NMEA。 如果设备输出无效 NMEA,则 Field Maps 将使用由设备定位服务报告的精度。

预估的精度

如果 Field Maps 未收到来自 GPS 接收器的 GST 语句,而是接收到 GSA 语句,则 Field Maps 将使用水平精度衰减因子 (HDOP) 和垂直精度衰减因子 (VDOP) 来估算精度。 估算的水平精度由 HDOP 乘以 4.7 计算而得,估算的垂直精度由 VDOP 乘以 4.7 计算而得。

差分校正

要提高定位精度,请考虑使用支持差分校正的 GPS 接收器。 差分校正技术通过使用参考站(亦称为基站)来进一步提高精度。 参考站是建立在某一已知站点的另一 GPS 接收器。 参考站根据卫星信号估计其定位点,并将此估计的定位点与已知位置进行比较。 这些位置间的差异将应用到由用户的 GPS 接收器(亦称为流动站)计算出的 GPS 估计定位点,以实现更为精确的定位。 用户的接收器必须位于参考站的一定距离范围内,以便进行差分校正。 可在现场或办公室中后处理数据时实时应用差分校正。

注:

Field Maps 不支持后处理。

差分校正可由公共数据源或商业数据源提供。 使用最为广泛且可实时进行公共访问的校正数据源为基于卫星的增强系统 (SBAS),而该系统在美国通常亦称为广域增强系统 (WAAS)。 可以免费使用 SBAS,前提是您的 GPS 接收器必须支持 SBAS。 使用商业校正服务通常需要进行订阅,并且还可能需要购买可以接收这些校正信号的特定类型的 GPS 接收器。 有关详细信息,请参阅 ArcUser 中的“差分 GPS 说明”

iOS 上支持的 GPS 接收器

要将蓝牙接收器直接与 iOS 设备相连接,接收器必须加入 MFi 许可计划并且支持 NMEA 语句的输出。 在支持的 Field Maps 设备上,以下接收器可直接与 iOS 配合使用。

注:

查看接收器制造商提供的文档以了解推荐的固件版本。

要确定 GPS 接收器的当前固件版本,请将接收器与设备配对:打开设备的常规 > 关于设置,然后选择配对接收器的名称。 如果您的接收器具有单独的接收器和蓝牙固件版本,请使用接收器制造商提供的应用程序查看所有当前固件版本。

  • Asteri X1i
  • Bad Elf FlexBad Elf GNSS SurveyorGPS Pro+GPS ProGPS for Lightning Connector
  • Dual XGPS160
  • Eos Arrow LiteArrow 100Arrow 100+Arrow 200Arrow GoldArrow Gold+
  • Garmin GLOGLO 2
  • Geneq SxBlue IISxBlue III
  • Juniper Systems Geode
  • Leica Zeno GG04 plus
  • Trimble R1R2R10 Model 2R12R12iCatalyst DA2

    必须使用 Trimble Mobile Manager 配置您的接收器。 请勿使用 Trimble GNSS Status 应用程序。

Android 上测试的 GPS 接收器

Field Maps 使用 Android 上支持的输出 NMEA 0183 语句的接收器。 虽然开发团队不会认证任何设备,但以下为其使用的设备列表:

警告:

此列表并非使用 Field Maps 的所有设备的完整列表。

  • Bad Elf FlexBad Elf GNSS SurveyorGPS Pro+GPS Pro
  • Carlson BRx6+
  • Dual XGPS150AXGPS160
  • Eos Arrow LiteArrow 100Arrow 100+Arrow 200Arrow GoldArrow Gold+
  • Garmin GLO
  • Juniper Systems Geode
  • Leica GG03GG04GG04 plusFLX100
  • Sokkia GCX3
  • Spectra Precision SP60SP80SP85
  • Trimble R1R2R8sR10R10 Model 2R12R12iCatalyst DA2TDC600

    必须使用 Trimble Mobile Manager 配置您的接收器。 请勿使用 Trimble GNSS Status 应用程序。

配置接收器

并非所有支持 NMEA 语句输出的接收器在出厂配置时即是如此。 设备的用户手册应说明如何将其配置为输出 NMEA

如果您要使用实时动态 (RTK) 定位,则需要提供所使用的校正源的访问信息。 使用 GPS 设备的配套应用程序,并参考设备的用户手册来获取详细信息。

将接收器连接至设备

Field Maps 支持集成到设备中的接收器,以及通过蓝牙连接的外部接收器。 如果接收器已集成到设备中,请继续下一部分,将接收器设置为位置提供商。 如果您正在使用外部接收器,请遵循以下步骤将其连接至您的设备:

  1. 验证 GPS 接收器与 Field Maps 是否兼容

    您的接收器必须支持 NMEA 语句输出并为此进行配置。 请参阅选择接收器配置接收器。 在将接收器连接到 Field Maps 之前,必须完成这些说明。

  2. 打开接收器并将其放在设备附近。

    转到设备的蓝牙设置界面以查看可用的设备。 等待接收器的名称出现在列表中。

    提示:

    如果蓝牙接收器未出现在列表中,请确保未将其连接至其他设备。

    • 要断开接收器与 Android 设备的连接,请在设备的蓝牙设置中,点击接收器旁边的设置图标,然后点击取消配对删除
    • 要断开接收器与 iOS 设备的连接,请在设备的蓝牙设置中,点击接收器旁的信息图标,点击删除此设备,然后点击删除设备
  3. 点击接收器的名称,并将其与您的设备配对。

将接收器设置为位置提供商

将 GPS 接收器连接至设备后,请指明您希望该接收器可在 Field Maps 中提供 GPS 位置。 选择接收器后,它将成为在选择新接收器前使用的唯一位置源。

  1. 查看地图列表时,点击配置文件 个人资料
  2. 在配置文件位置部分中,单击提供商
  3. 如果您的接收器未出现在列表中,请完成以下步骤进行添加:
    1. 单击添加提供商以显示接收器配对列表。
    2. 选择您的接收器。
    3. 如果要将接收器安装到电线杆或车辆上,请输入天线高度。

      如果您要使用您位置的高度,这一点很重要。

    4. 单击完成

    您将返回位置提供商列表,且您的接收器已出现在列表中。

  4. 位置提供商列表中单击您的接收器。
  5. 注:

    如果当前使用的是 iOS 设备并且第一次添加 Trimble GNSS 接收器,系统将提示您浏览至设备中的 Mobile Manager 文件夹。 这将允许 Field Maps 使用之前使用 Trimble Mobile Manager 应用程序配置的实时校正设置。

  6. 如果需要更改天线高度,请查看提供商的详细信息,提供新的天线高度,然后点击完成
    • Android 上,点击提供商的溢出菜单 溢出,然后点击详细信息,以查看提供商的详细信息。
    • iOS 上,点击信息 信息,以查看提供商的详细信息。
  7. 返回您的配置文件,然后返回地图列表。

设置位置配置文件(可选)

连接了接收器后,移动工作人员需要使用位置配置文件定义接收器中数据的坐标系并对数据应用基准面变换(如有必要)。 如果使用校正,并且提供的位置与您的地图处于不同的地理坐标系,则必须提供基准面变换信息。 有关详细信息,请参阅基准面变换

注:

位置配置文件可应用于内部和外部接收器。 建议在您使用校正服务时使用位置配置文件。 如果未设置位置配置文件,则将使用默认配置文件。 默认配置文件假定所提供的位置位于 WGS 1984 Web 墨卡托(辅助球体)[WGS84] 坐标系中。

使用非默认位置配置文件时,与位置配置文件的空间参考不匹配的底图将无法使用。

  1. 查看地图列表时,点击配置文件 个人资料
  2. 在配置文件位置部分中,单击配置文件
  3. 如果您的配置文件未出现在列表中,请完成以下步骤进行添加:
    1. 单击添加配置文件以显示坐标系列表。
    2. GNSS 坐标系列表中,单击接收器校正服务所使用的坐标系。 您可以按坐标系名称或 ID 进行搜索,以过滤列表中的结果。 如果当前使用的是 Android 设备,请点击下一步
    3. 地图坐标系列表中,单击地图所使用的坐标系(由地图所使用的底图决定)。 您可以按坐标系名称或 ID 进行搜索,以过滤列表中的结果。 如果当前使用的是 Android 设备,请点击下一步
      警告:

      一些投影和地理坐标系具有相同的名称。 确保从正确的类别中选择坐标系。

    4. 如果不需要接收器校正服务和地图坐标系间的基准面变换,请点击下一步 (Android) 或完成 (iOS),然后跳到步骤 g(命名配置文件)。
    5. 如果需要接收器校正服务和地图坐标系间的基准面变换,请将地图范围设置为要进行数据采集的区域,然后点击下一步
      注:

      您仅能在设备通过 Wi-Fi 或蜂窝网络访问在线数据时指定数据采集区域。 离线时,将跳过指定数据采集区域。

    6. 在可用变换列表中单击要使用的基准面变换,然后点击下一步 (Android) 或完成 (iOS)。

      如果基准面变换基于格网且需要下载,则会在其旁边显示下载 下载。 单击变换下载所需文件,然后可以继续创建位置配置文件。 如果您希望将这些文件直接复制到设备(旁加载),则需要在创建配置文件之前执行此操作。

      注:

      基准面变换列表按相关性排序,首先列出最相关变换。 Field Maps 使用 GNSS 坐标系、地图坐标系和(如果提供)采集数据范围来提供和排序适用基准面变换列表。

    7. 为您的配置文件输入名称,然后点击添加 (Android) 或保存 (iOS)。

    您将返回到位置配置文件列表,且您的配置文件已出现在列表中。

  4. 位置配置文件列表中单击您的配置文件。
    提示:

    要验证配置文件的坐标系和变换,请查看配置文件的详细信息。 在 Android 上,通过溢出菜单 溢出 访问详细信息。 在 iOS 上,点击信息 信息

  5. 返回您的配置文件,然后返回地图列表。

基准面变换

您的接收器提供的位置可能与您在 Field Maps 中所使用的地图处于不同的地理坐标系。 如果情况如此,请使用基准面变换来维持数据的精度。

接收来自 GPS 的位置并用其添加或更新要素时,该位置使用参考地理坐标系 (GCS) 的地理坐标。 您的地图同样具有坐标系,该坐标系由其使用的底图来确定,可以是 GCS 或投影坐标系 (PCS)。 如果位置和地图位于不同的地理坐标系,则必须对所添加或更新的位置进行变换,以使其与地图的坐标系相匹配。 该变换过程称为基准面变换。 虽然存在水平和垂直两种基准面变换,但 Field Maps 仅支持水平变换。

因为坐标、地图、要素图层和数据库均具有坐标系,因此,应在您的坐标系与数据所使用的坐标系不匹配时:在 GPS 与地图、地图与要素图层或者要素图层与地理数据库之间进行基准面变换。 无论何时使用基准面变换,都会在位置中引入错误。 通过为地图、要素图层和数据库选择正确的坐标系,可以限制变换次数以及每次引入的错误。 有关通过各种变换引入的错误的详细信息,请参阅 ArcGIS 地理和垂直变换表

注:

如果坐标系不匹配且未提供基准面变换,则按提供的原样使用数据。 因此,该数据的位置将与已有其他数据的位置不匹配。 同样,如果您提供了错误的基准面变换,则会看到不正确的位置。

Field Maps 中,您可以在采集前设置位置配置文件,并指定要使用的特定基准面变换。 创建位置配置文件时,会同时指定 GPS 数据和地图的坐标系。 基于此信息,仅向您展示几种相关的变换方法,并首先列出推荐方法。 作为地图作者,您应该在 Field Maps 中设置位置提供商和配置文件,或者向您的移动工作人员提供 GPS 和地图坐标系,以及在配置 Field Maps 时应使用的变换方法。

如果您正在使用 ArcGIS Online 中的 Esri 提供的底图之一,则其使用的是 WGS84 坐标系。 同样,WGS84 是 Field Maps 中接收的 GPS 数据的默认坐标系。 如果您正在使用 ArcGIS Online 底图和默认的位置提供程序,则不必在 Field Maps 中进行基准面转换。

基于格网的变换

Field Maps 支持基于格网的变换。 这些变换使用文件计算位置,并要求文件位于您的设备上。 要使用基于格网的变换,必须下载文件或将其复制(旁加载)到您的设备。 如果您的基准面变换基于格网并需要文件,则在设置位置配置文件时,系统会提示您进行相关下载。

如果希望将文件直接复制到设备,您可以从 ArcGIS ProArcMap 安装中获取文件(除主产品安装程序之外,您可能还需要安装坐标系数据安装程序以获取基于格网的特定变换文件)。 可通过以下任一方式将其复制到您的设备:

  • Android 上 - 将设备或 SD 卡连接到计算机。 使用计算机中的文件浏览器浏览到 \Android\data\com.esri.fieldmaps\files\PEData(如果该文件夹不存在,请创建该文件夹)。 将基于格网的变换所需的文件复制到该 PEData 文件夹。
  • iOS 上 - 使用 Files 应用程序iTunes 将基于格网的变换文件复制到 Field Maps 的文档,并将其放置在一个 PEData 文件夹中。
    提示:

    要使用 iTunes 更新应用程序文档中的文件夹,请首先从设备中保存文件夹,对其进行更改,然后上传。 新文件夹将取代之前的文件夹。

您必须按照与 ArcGIS ProArcMap 一样的文件夹结构来维护 PEData 文件夹结构。 例如,要复制 Old_Hawaiian_To_NAD_1983_HARN_Hawaii + ~NAD_1983_To_HARN_Hawaii 变换文件,可将名为 harn 的文件夹添加到设备上的 PEData 文件夹,添加的文件夹中包含了以下文件:ohdhihpgn.lasohdhihpgn.loshihpgn.lashihpgn.los

指定所需的精度和置信度

您的组织可能需要采集的所有数据满足特定最小精度和置信区间。 在 Field Maps 中,您可以设置 GPS 位置所需的精度以及定位是否必须达到 95% 的置信水平。 这可确保您采集的数据符合组织的数据采集标准。

有关详细步骤,请参阅配置 Field Maps - 指定所需的精度和置信度

注:

本主题假定您将为移动工作人员设置设备。 如若不然,请确保向其传达所需的精度,以及是否需要 95% 的置信度水平。

如果移动工作人员使用十进制度,则默认情况下坐标以六位小数的精度显示。 这可在 Field Maps 中的单位设置中进行配置。

启用 GPS 平均化(可选)

您的组织可能需要针对单个位置采集大量的点,并对其信息进行平均化以获得最终位置和精度。 在 Field Maps 中,可以设置进行平均化以获得单个位置的所需点数。 只要您在采集数据时使用 GPS 位置,就会采集并平均化所需的点数。 启用后,将对点要素以及线和面的单个折点进行平均化。

有关详细步骤,请参阅配置 Field Maps - 启用 GPS 平均化

注:

本主题假定您将为移动工作人员设置设备。 否则,请确保向他们传达是否应启用 GPS 平均化,如果应启用,有多少要计算平均值的点。

后处理所记录高度(z 值)

记录高度时,Field Maps 会基于接收器的大地水准面模型记录正高(通常为 EGM96,请参阅设备的用户手册)。 如果需要不同的大地水准面模型,请对值进行后处理以使用所需的大地水准面模型。

您的接收器现在向 Field Maps 提供位置。 采集数据时,您将向您的组织提供符合组织标准的高精度数据。