自制户外登山地图傻瓜书
2009-02-19 灰羊羊
(转载请注明出处)
第一章.前言
大概4年前喜欢上了户外运动，从此一发不可收拾，07年初买了一个GPS，最初只是为了避免在山中迷路，随着使用的深入，我逐渐对GIS（地理信息系统）这门学问也产生了浓厚的兴趣，我想这就是所谓的爱屋及乌吧。
我利用爬山之外的业余时间收集了不少这方面的资料，因为不是科班儿出身，在学习的过程中遇到不少困难，有时一个小问题会困扰我很多天，好在最终还是找到了解决办法，当然从中也获得了乐趣。
现在我想把我积累的一些自制登山地图的经验写下来，并且尽量用大白话描述，不讲复杂的概念（咱也没那个水平），让对GIS知识感兴趣的初学者们可以少走些弯路，尽快入门。
还是那句话，咱不是科班儿出身，对一些概念的理解上肯定有偏差，也不够深入，咱就本着实用主义的精神，能把地图做出来就行了，如果哪些地方说的不对请各位大侠们多多包涵，多多指正，谢谢！
第二章.基本概念
虽说尽量不讲概念，但是有些最基础的还是要提一下：
理解重点：地理坐标系（经纬度）、投影坐标系、WGS84坐标系、UTM坐标系
很长时短时间都搞不清这些坐标系之间的关系，我觉得是初学者最容易糊涂的地方。
地理坐标系统说白了就是经纬度，经纬度坐标是球面坐标。
想一想假如我们想知道地球上两点间的距离，用一把尺子在地球仪上量是不可能的事情，因为地球仪是立体的没法量，所以我们要把地球投影到一个平面上，这样就 把一个三维的坐标系转换成了一个二维的坐标系，这就是投影坐标系。当然一个球体不可能完美的投影到一个平面上，必然会产生变形，不过科学家们用了很多复杂 的算法让这个变形尽可能的小，具体是怎么弄得我也搞不懂。
地球是一个不规则的椭球体，不同国家地区的测绘人员会用不同参数的椭球来近似代替地球表面。也就造成了选用不同的椭球体得出的结果会有偏差。我们主要用的 是美国国防局1984年搞的WGS84坐标系，这是专为GPS全球定位系统而建立的坐标系，这个坐标系采用的椭球体就是WGS84椭球，其他还有如北京 50坐标系，用的是前苏联制定的一个椭球体（误差比较大），我国后来还制定了西安80坐标系和最新的2000坐标系，都用了不同的椭球体，这些坐标系之间 是可以相互转化的，不过转化公式很复杂，也不用记，只要记住以后我们所做的工作都在WGS84坐标体系下完成的就行了。
投影坐标系的投影方式也有很多种，比如什么“高斯克吕格投影”、"UTM(通用横墨卡托格网系统)"之类，它们都属于平面直角坐标系的一种，不同投影的具体算法不必了解，只要知道我们用的都是UTM投影就可以了。
总结一下：我们主要用到两种坐标系：经纬度坐标系和基于WGS84椭球体，采用UTM投影方式的投影坐标系。
下面分别介绍一下经纬度坐标和UTM坐标(部分内容摘抄了前辈们的文章)
经纬度坐标
国际上规定，把通过英国首都伦敦格林威治天文台原址的那一条经线定为0°经线，也叫本初子午线。从0°经线算起，往东叫东经，习惯上用“E”作代号，往西叫西经，习惯上用“W”作代号。东、向西各分180°，东经180°和西经的180°重合在一条经线上，那就是 180°经线。在地图上判读经度时应注意：从西向东，经度的度数由小到大为东经度；从西向东，经度的度数由大到小，为西经度；除0°和180°经线外，其余经线都能准确区分是东经度还是西经度。
假如从地轴的正中间将地球切成南北两半，上边的一半叫北半球，下边的一半叫南半球。被切的这个平面，叫赤道面。赤道面与地球表面相交的线叫赤道。纬线从赤道往两极越来越短，到了两极就缩小成一个点了。科学家们把赤道定为0°纬线，从赤道向两极各分为90°，赤道以南叫南纬，赤道以北叫北纬。
UTM坐标系
UTM 全称 UNIVERSAL TRANSVERSE MERCARTOR GRID SYSTEM,通用横墨卡托格网系统。
在UTM系统中，北纬84度和南纬80度之间的地球表面积按经度6度划分为南北纵带(投影带-就是一个竖长条儿)。从180度经线开始向东将这些投影带编 号，从1编至60(北京处于第50带)。每个带再划分为纬度差8度的四边形。四边形的横行从南纬80度开始。用字母C至X(不含I和O)依次标记(第X行 包括北半球从北纬72度至84度全部陆地面积，共12度)每个四边形用数字和字母组合标记。参考格网向右向上读取。
如果要做一个地方的地图，必须要知道那个地方在UTM坐标系中的第几带上，比如北京周边活动的驴友，只要记住北京在UTM坐标系中的第50带就可以了
第三章.基础数据
在这里我想我先说一下我们制作地图的核心思想：就是从四处收集我们所需要的各种数据，对数据进行整理、提炼、格式转换，然后把他们叠加到一起。
有了这个核心思想，后面的事情就好办了，第一步要做的就是基础数据的收集工作。先简单介绍一下我们需要的几大块数据：
1.用来生成等高线的东西--SRTM3
SRTM数据主要是由美国太空总署(NASA)和国防部国家测绘局(NIMA)联合测量的，SRTM的全称是Shuttle Radar Topography Mission，即航天飞机雷达地形测绘使命，2000年2月11日上午11时44分，美国“奋进”号航天飞机在佛罗里达州卡那维拉尔角的航天发射中心发 射升空，“奋进”号上搭载的SRTM系统共计进行了222小时23分钟的数据采集工作，获取北纬60度至南纬56度之间，面积超过1.19亿平方公里的 9.8万亿字节的雷达影像数据，覆盖全球陆地表面的80%以上，该计划共耗资3.64亿美元，获取的雷达影像数据经过两年多的处理，制成了数字地形高程模 型，该测量数据覆盖中国全境。
SRTM数据每经纬度方格提供一个文件，精度有1 arc-second和3 arc-seconds两种，称作SRTM1和SRTM3,或者称作30M和90M数据，SRTM1的文件里面包含3601*3601个采样点的高度数 据，SRTM3的文件里面包含1201*1201个采样点的高度数据。目前能够免费获取中国境内的SRTM3文件，是90米的数据，每个90米的数据点是 由9个30米的数据点算术平均得来的。
srtm3 数据下载地址：
http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp
2.获得国界、省界、地、县行政界线等
国家基础地理信息系统数据下载服务，这里只提供一些公开的基础信息，并不能满足我们的需要，只要登记一下即可下载。
http://nfgis.nsdi.gov.cn/nfgis/chinese/c_xz.htm
3.获得10万多个全国地名--china.names
下载地址：
http://jwonline.hddzfz.bjedu.cn/data/china.rar
4.获得全国公路、铁路、河流、湖泊、乡镇区县等详细数据--Garmin V66(v70) 纠偏地图
Garmin V66地图是一个非常强大的GPS导航地图，几乎包括了所有你想要的东西。不过这个地图不是免费的，而且官方提供的地图是被河*蟹过的，人为加入了一些误 差，好在一些民间高手、大侠们经过不屑努力，破解了河*蟹算法，发布了纠偏版的电子地图，我们主要利用的就是这个纠偏版的电子地图。
下载地址请访问 小胖熊的酷数码菜园 ，它的论坛置顶贴里面有一个FTP地址，登录这个FTP，可以看到里面的东西应有尽有，就是一个聚宝盆，寻找 Garmin V66 简体中文分省纠偏地 图下载（最近又发布了7.0版的地图，也可下载这个，不过我还没用过），.MP文件 或 .IMG 文件都可，注意一定要是分省的，一个省市一个文件（也有可能1个省市2个文件），因为如果不分省的话，文件会很大，打开时很耗资源，机器配置不够的话根本 打不开，如果只在北京周边地区活动，通常只需要北京和河北两个省市的分省地图就行了。
5.获得全国山峰数据
这个也可以在小胖熊的论坛上搜索到，但是这个山峰数据不全，谁有更全的可以提供一下。
6.获得高精度卫星图片--google map
这个不用多说了
7.获得gps穿越轨迹和地标
这个主要靠自己收集积累，网上也有很多人发布自己的穿越轨迹，搜一下能找到很多。
第四章.用到的软件
下面这些软件在网上搜一下都不难找到，就不一一列出下载地址了，有一些软件可能要破解才能使用：
1. 生成等高线、叠加地图的软件--Global Mapper (我用的版本10)
2. garmin v66全国纠偏地图的提炼--GpsMapEdit（我用的版本1.0.54，不需要破解）
3. 地图查看工具--Ozi Explorer（我用的版本 3.95.4m）
4. OZI 地图转换压缩工具--img2ozf
5. 矢量数据格式转换工具--GPSBabel 、GpsInfoShare
6. Google map （这个不用多说了，目前版本5.0）
可以到这里直接下载简体中文版完整安装包
http://www.godeyes.cn/html/2009/02/07/download_3320.html
7. Google map 抓图工具 -- 电子地图一把抓
8. 如果想把地图导入到麦哲伦GPS上，会用到 MMOffice2.7
以上是我们常用的一些软件，这些软件总的来说都是简单易用的，稍微琢磨一下就能基本掌握，GIS方面的软件还有很多，有些软件需要更高深的专业知识，我本身也没有这个能力掌握，就不一一介绍了。
第五章.自制户外登山地图
终于讲到正题上了，下面我就通过一个实例演示一下如何做一张户外登山地图，这个实例我选择了北京地区驴友经常走的一条初级经典穿越路线--香八拉地区户外登山地图，首先点击此处预览一下最终生成的地图吧，这个地图制作的还比较糙，文字、线条样式等细节没有经过太细致的调整，不过作为教程使用足够了。
第一步：下载SRTM3高程数据
打开 http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp
可以看到一张世界地图，鼠标选择你需要的那个区域，对于北京周边来讲，只需下载图中那四块蓝色区域：
然后点“Click here to Begin Search>>”，进入下载页面，点击每个地图下面的 “Data Download (FTP) ” 即可下载。
这四块区域分别对应四个文件：srtm_59_05.zip ，srtm_60_05.zip ，srtm_59_04.zip ，srtm_60_04.zip ，其中最常用的就是 srtm_60_05.zip 和 srtm_60_04.zip 。注意：下载下来的虽然是个zip文件，但是并不需要解压。
第二步：导入SRTM3数据到Global Mapper(以下简称GM)
打开GM，点击第一个方框“Open Your Own Data Files”：
选择刚才下载的srtm_60_04.zip ，一张北京北部山区的高程地图就呈现出来了：
从图中可以观察到，香八拉地区在这幅图中的最下面，并且只有上半部分，所以我们还要加载下半部分的地图，才能构成一个完整的香八拉地图，点击菜单 File->Open Data File(s)... 选择srtm_60_05.zip ，打开，可以看到这两幅地图拼成了一个完整的地图：
其中香八拉区域只占地图中极小的一部分。可以使用工具条上的放大镜不断放大这块区域，直到可以清晰的看到这条山脉：
OK，现在我们要把这块区域单独摘出来保存，选择菜单中
File->Export Raster and Elevation Data ->Export DEM...
在弹出窗口中选择第三个选项卡 Export Bounds ，点击“Draw a Box... ”按钮
在接下来的弹出窗口中圈出一块儿矩形区域，覆盖住整个香八拉地区即可，然后点OK：
在上一个弹出窗口中点“确定”，会弹出另存为...对话框，给它起一个名字叫 xiangbala.dem 保存。
然后点击File->Unload All... 关闭所有地图层。第二步工作就结束了。
第三步：生成等高线
再次点击“Open Your Own Data Files”按钮，这次选择刚才保存的 xiangbala.dem ，可以看到这次只有香八拉地区的地图呈现出来了：
选择 File->Generate Contours... ，在弹出窗口中，输入Contour Interval 为25，单位为 METERS，意味着我们要做一张等高线精度为25米的地图。
在 Simplification 选项卡中，把滑块移到最左边，这样可以使等高线看起来更圆滑：
点击“确定”，可以看到等高线就生成好了，有点户外地图的样子了吧？
接下来点击工具条上的Configuration按钮：
首先需要指定一个平面直角坐标系，选择Projection选项卡，Projection选择UTM，Zone选择50，Datum选择WGS84，Panar Units选择METERS，关于这些选项的意义请参考第一章的基本概念部分。
然后选择General选项卡，Grid Display选择Current Projection，Grid Spacing选择Custom，后面的输入框输入500，点击确定。
可以看到地图上出现了一面网格线，每个网格是500m*500m的区域，可以让我们更好的估计两点间的距离。
这里补充一点：如果你发现地图上山体的阴影很深，影响美观，可以通过 Configuration->Vertical Options 里面的三个参数进行调节
最后，我们可以点击File->Save Workspace...把当前工作保存成 xiangbala.gmw 留待日后使用。
如果你认为这样已经很好了，可以把它保存为一个GEOTIFF文件，GEOTIFF是一种带地理信息的栅格图片格式文件，选择File->Export Raster and Elevation Data->Export GeoTIFF...
在弹出窗口中，File Type选择24-bit RGB，Sample Spacing中X-axis和Y-axis都填入10，代表输出10米精度的地图，下面复选框中前三个都勾上：
点击确定后，保存成 xiangbala.tif 文件，以及xiangbala.tfw文件。
第四步：导入OZI Explorer
我们暂时关掉GM，打开OZI Explorer（以下简称OZI），选择文件->导入地图->Single DRG Map （我用的是中文版，如果你的是英文版，请查找对应选项）。
首先出现一个对话框，告知你第一步是选择图片文件，按确定后打开刚才保存的那个xiangbala.tif
第二步是指定一个地图文件(.map文件)的名字和存放路径，按确定后打开一个文件浏览框，选择存放路径，输入一个文件名，比如 xiangbala.map，最好把这个.map文件和xiangbala.tif文件放到一个目录中，.map文件保存的是地图定位及坐标系等信 息，.tif文件保存的是具体的图像，二者必须同时提供。
然后弹出来的对话框中，地图数据选择WGS84，Map Grid Zone输入50，地图投影方式选择UTM，然后点击 OK：
如果文件导入成功会弹出下面的对话框：
点击确定以后，刚才制作的地图就在OZI中显示出来了，注意在地图上移动鼠标时，地图左上角的经纬度坐标会随之变化，如果这里的数值为零或者没有变化，则说明导入过程中有误：
因为这张地图使用的位图文件为tif格式的，图片文件很大，会占用较大磁盘空间，OZI加载时也会比较慢，我们可以使用 img2ozf 这个软件把tif格式转换成OZI自己的ozf2（老版本）或ozf3（新版本）格式，转换后图片文件会小很多，加载速度也会快很多，特别是在制作大地图 文件时感觉很明显，具体转换过程也很容易，不详细介绍了，请自行摸索，img2ozf是一个免费软件。
第五步：加入地名
点击OZI工具条右侧的“名称”按钮，窗口右边会出现一个边栏，点击边栏上的“载入”按钮，在弹出的对话框中选择之前下载的全国地名文件 china.names
然后会看到边栏下面出现了一个地名列表，地名非常之多，选中边栏中“在地图上”这个复选框，OZI会自动搜索出所有在当前地图上的地名，因为地名很多，这 个搜索过程可能需要较长一段时间，请耐心等待，以后可以单独把北京周边的地名摘出来，保存成一个点文件(.pnt)，以后再加载地名的时候就很快了，具体 步骤可以自己摸索。
搜索完成后，点击边栏工具条中一个小红圈儿样的按钮，等待一段时间以后，地名文件就显示到左侧地图上了：
到此为止，这张地图已经可以满足基本的需要了，我们可以在OZI中选择文件->保存地图为图像文件->彩色图像 把地图保存成一张bmp格式的图片，然后使用ACDSee或者Photoshop等软件转换成GIF文件或JPG文件发布到互联网上，也可以通过打印功能 直接打印出来。
不过，这张地图还不够完美，其中缺少了公路、铁路、河流等信息，要想把这些数据也叠加到地图上，我们必须使用Garmin的全国详图以及GpsMapEdit这个软件。
第六章. 从Garmin V66 地图中提炼有用的数据信息
首先说明一点，生成地图的方法有很多种，除了GM、GpsMapEdit、OZI之外，还有MapSend、MicroDem等很多，使用熟练了以后，可以灵活选择，灵活定制，还可以相互搭配。
第一步：导入地图
打开GPSMapEdit（以下简称mapedit），选择菜单File->open，打开下载下来的“北京.img ”分省地图，地图扩展名也有可能是 “.mp” ，“.mp”文件是未经过编译的文本格式本件 ，也叫Polish文件，俗称毛胚版，是最原始的地图文件。“.img ”文件是mp文件经过cGPSMapEdit编译以后的二进制格式文件，二者都可以用mapedit打开。 
光加载一个北京地图还不够，还需要再加载一个河北省地图，点击File->add，选择“河北.img”文件，可以看到北京和河北的地图合并到一起了。
不断放大这个地图，地图上的内容会显示的越来越精细，可以看到地图上包含了大量的信息：公路、铁路、河流、湖泊、城镇、居民区、饭店、宾馆、公安局、医院、剧场、图书馆、超市、机场、加油站、厕所、政府机关等等，应有尽有。
对于户外来说，我们关心的主要是道路、铁路、河流、湖泊这些信息，并且最关注的是崇山峻岭之中的那些偏远地区的道路交通情况，城市中的地理信息反而不关心了，所以我们的目的就是把我们需要的数据提炼出来，叠加到刚才制作的等高线地图上。
注意：如果你使用的是7.0或7.01版的MP文件，用mapedit打开后可能会显示一片空白，遇到这种情况不必着急，继续按照下面的步骤做。
点击File->Map Properties ，Levels选项卡，会看到一个level列表，从level0到level4，对应不同的精度，其中level4是无法删除的，把level1到level3全部删除，只保留level0和level4，如果你的地图刚才是一片空白的话，做了这一步，应该可以看到地图在屏幕上呈现出来了。不管地图是不是空白，都要做这一步。
第七章.自制麦哲伦探险家系列GPS地图
第八章.Google Map的一些应用
参考资料
特别感谢以下网站及文章作者
ozi等高线等高地图制作手记（给初学者参考） 作者 geno
http://www.lvye.org/modules/lvyebb/viewtopic.php?view=1&post_id=1084933
没有枪没有炮，我们自己造----利用公开数据制作登山参考地图 作者 Ylong
http://www.lvye.org/modules/lvyebb/viewtopic.php?post_id=659332&id=com_gis&view=1
户外用大比例尺地貌图制作提纲 作者 Ylong
http://www.lvye.org/modules/lvyebb/viewtopic.php?view=1&post_id=891654
绿野户外活动GPS航迹及路点汇总
http://www.lvye.org/modules/lvyebb/viewtopic.php?view=1&post_id=566179
绿野Info GPS航迹及路点汇总
http://www.lvye.info/modules/newbb/viewtopic.php?topic_id=158575&forum=11
用Zulu 2000 遥感影像+公开数据做 OZI导航地图 作者 skibora
http://www.lvye.org/modules/lvyebb/viewtopic.php?view=1&post_id=1123560
2000年6月美国奋进号航天飞机测量的全球陆地的地面高程数据 SRTM3
http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp
美国宇航局公开的三波段遥感合成图像GeoCover
https://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/
自制等高线地图详细步骤 作者 出走社-小撮
http://www.cuzo.org/map1.asp
手把手教你制作最详细最准确的全城地标 Garmin中国地图v6.5应用一例 作者 snowlxy
http://bbs.godeyes.cn/showtopic-333542.aspx
小胖熊的酷数码菜园 （这个网站的FTP提供超级多的好东西）
http://www.sosaw.com/index.asp
Garmin Mobile XT v4.10.80 中国大陆地图v6.6奥运加强版
http://nokia.it168.com/thread-733032-1-1.html
自制 MAGELLAN 手持机地图项目技术文档 作者 闲人一个
http://www.lvye.org/geno/b_3897
Google earth卫图+Garmin最新矢量mp数据叠加制作ozi地图
http://www.godeyes.cn/WJBD/SYGL/2009/01/04/3242.htm
自制GARMIN手持机（英文）地图 作者 土城
http://www.lvye.org/geno/b_3898
任我游200w自定义兴趣点的前期工作（MapSource软件一些知识）作者 maffee
http://www.unistrong.com/bbs/topic.aspx?topicid=1441
国家基础地理信息系统数据下载服务
http://nfgis.nsdi.gov.cn/nfgis/chinese/c_xz.htm
手把手教你做等高线地图 by 白马
http://www.doyouhike.net/forum/comm_nav/4/238803,0,0,0.html
利用现有公开数据自制等高线地势示意图的参考资料
http://www.doyouhike.net/forum/229390,0,0,1.html
轻松实现坐标转换
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-coordconvert/
一个地图网站
http://www.jumperhomes.com/
Garmin mp文件到Kml文件转换工具：Pymp2kml
http://www.godeyes.cn/ZYXZ/GERJ/2008/12/25/3219.htm
Gps数据转换工具--GpsInfoShare
http://www.sosaw.com/dispbbs.asp?boardid=43&Id=133163
手把手教你做Magellan e500等高线地图 by 白马
http://www.doyouhike.net/forum/comm_nav/282675,0,0,1.html
