手机地图纠偏方法分析和实现

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[摘 要]总结分析了手机地图标注偏差的原因，说明了地图纠偏的必要性；介绍了手机地图坐标生成分析及纠偏思路，并利用设计代码，自动“抓取”地图网站纠偏以后的经纬度数据；最后对纠偏的方法做了展望。

[关键词]手机地图 基站定位 标注纠偏

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0276-01

1 引言

近年来，随着智能手机的普及，基于位置服务（Location Based Service，LBS）的应用开始崭露头角，如各类手机基站定位软件，可以直接在手机地图上查看基站小区信息，并进行目标基站路线规划和导航。但在公安机关的办案实践中，也发现手机地图普遍存在偏移量，地图基站标注误差较大，准确度离实战办案需求尚有距离。本文给出了一种手机地图纠偏方法，通过对基于安卓（Android）系统和谷歌地图（Google Map）的Netmonitor、CellMap等基站监测导航软件的二次开发，从而准确、高效锁定基站位置，在实战中取得了良好的效果。

2 手机地图偏移生成分析

2.1 定位算法的技术偏差

互联网地图公司（谷歌地图、百度地图、搜狗地图、Mapbar等）无法从各地电信运营商处获得准确的基站经纬度坐标数据，需要通过无线定位技术进行位置模拟。无线定位技术是通过对接收到的无线电波的某些参数进行测量，根据特定的算法判断出被测物体的位置。测量参数一般包括传输时间、幅度、相位和到达角等。蜂窝移动通信系统中的定位技术主要有基于网络的定位技术和基于终端的定位技术。其中，基于终端的定位技术包括GPS、辅助GPS（Assisted GPS）和增强型观察时间差E-OTD（Enhanced Observed Time Difference）等几种方法。谷歌地图采用了混合定位技术。

现今智能手机普遍内置GPS模块，当用户使用Google Map请求GPS定位后，通过无线网络下载谷歌地图数据的同时，也上报了当前手机服务小区的CGI（Cell Global Identifier，全球小区识别号，包含LAC和CID参数）。谷歌公司采集基于终端的GPS、CGI等信息并建立了庞大的数据库。当用户不使用GPS请求定位时，系统依据E-OTD定位方法，根据服务小区基站和周围几个基站的测量数据，算出它们之间的时间差，时间差被用于计算用户相对于基站的位置。最后结合数据库中的GPS、CGI信息，计算出基站、CID或用户的大致地理区域，给出经纬度坐标并保密加偏处理后，在谷歌地图上进行标记。谷歌地图LBS服务郊区精度在1-3公里不等，城市市区定位精度较高，但也基本在数百米左右。

2.2 保密目的的人为加偏

根据我国相关法规，在国内发行的民用电子地图产品不允许使用真实经纬度坐标，必须加入一定偏移（出于国家安全考虑）。这种偏移是通过测绘部门的国家保密插件来实现的。国家保密插件，也叫加密插件或者SM模组，其实质就是对真实经纬度坐标系统进行人为地加偏处理，按照偏移算法，将真实坐标加密成虚假的坐标。而这种加偏为非线性的加偏，不同区域偏移的值和方向各不相同。我国的电子地图导航设备，都需要在软件中加入国家保密算法，将GPS读取的真实经纬度信号，加密转换成国家要求的保密坐标，GPS信息和电子地图才可以完全匹配。

目前在中国运营的互联网地图公司也模仿国家加密的做法，在国家加密的基础上又加入了自己的偏移量，目的是防止竞争对手抓取、分析自己的数据。

3 手机地图坐标生成分析及纠偏思路

手机地图软件是以经纬度坐标方式在地图上标注位置。以Netmonitor和CellMap软件为例，为方便基站采集和进行二次开发，检测到的基站经纬度信息会形成“定位数据库”保存在手机存储卡上：Netmonitor保存在/data/netmonitor目录46000.clf文件中，CellMap存储成手机根目录下的Celldata.txt文件。手机定位时，软件会检索“定位数据库”，找到匹配项后在手机地图上显示和标注。

公安部门可以从电信运营商处获得精确的基站经纬度数据，替代定位算法经纬度，从而解决定位算法的技术偏差问题。该优势是互联网地图公司根据算法“粗定位”所无法比拟的。取得运营商提供的基站经纬度数据后，需要进行数据纠偏处理，解决保密目的的人为加偏，得到和手机地图匹配的经纬度参数。最后导入手机内的“定位数据库”文件，就可以较准确地定位基站。

4 手机地图纠偏方法分析和实现

国家保密算法和互联网地图公司加偏算法的具体内容，外部的应用系统设计与开发无法获取。但由于GSM基站定位技术在业内引起了广泛关注，互联网上也出现了颇具影响力的基站信息查询网站（如http：///）。网站在地图纠偏数据库的支持下，只需要输入查询的经纬度，即可返回该经纬度纠偏后的数据，但一次只能输入一条数据进行查询。在无法获得网站后台整体纠偏数据库的情况下，可以设计程序自动查询，从该网站上“抓取”纠偏以后的经纬度数据。使用设计函数，利用电信运营商处获得的经纬度坐标作为参数，实现应用程序向定位查询网站的数据自动提交和查询结果获取。

使用EXCEL将mar.txt文件中的经纬度连同其它字段整理成手机“定位数据库”格式导入软件。图2为CellMap（Netmonitor同理）软件定位某点基站时纠偏前与纠偏后位置比对，该点纠偏距离约700米，定位精确度大幅提高。

5 结语

经手机地图纠偏方法处理后的Netmonitor、CellMap软件更加贴近公安办案实践，提高了公安工作效率。考虑到手机地图定位技术的发展，如何获取各互联网地图公司的后台整体纠偏数据库，从而开发贴近技侦实战的手机地图工具，还有待进一步研究和探讨。

参考文献

[1] 范秋明，何兆成.基于手机基站定位数据的地图匹配研究.交通信息与安全. 2011.8.

[2] 司连法，陈成永.地图纠偏在地图制图中的作用及其实现.测绘通报. 2001.12.

[3] 杨骏，李中华.倪明涛 Google Maps坐标偏移的修正算法.计算机工程与应用.2011.2.