浅议GOOGLE EARTH在公路工程中的应用

郭建涛

(1.福建船政交通职业学院;2.北黑高速公路J6监理办)

浅议GOOGLE EARTH在公路工程中的应用

郭建涛1，2

(1.福建船政交通职业学院;2.北黑高速公路J6监理办)

在对GOOGLE EARTH进行简单介绍及关键技术分析，并提出GOOGLE EARTH在公路工程中应用。

公路工程;GOOGLE EARTH;GIS;二次开发

1 GOOGLE EARTH简介

GOOGLE EARTH(简称GE)是一款由GOOGLE公司开发的虚拟地球软件，它把卫星影像，航空照片，三维地面模型等GIS信息布置在一个地球的三维模型上，供人们浏览使用，是目前较熟门的大众化的地理信息系统。GOOGLE EARTH有FREE版，PLUS版，PRO版和企业版等多个版本。其中GOOGLE EARTH FREE版和企业版等多个版本，其中GOOGLE EARTH版可以从网上免费下载使用，各个版本之间的差异主要体现在功能上的不同，客户端显示的卫星影像等资料是一样的。

目前，对GOOGLE EARTH的研究越来越多，但大多限于大众化的消遣，对于GOOGLE EARTH在公路行业的应用前景，目前还缺乏深入的研究，GOOGLE EARTH本身拥有全球范围的卫生影像图和三维地形数据，可以通过KML文件导入用户定制的数据，软件提供了编程接口，可供开发人员进行二次开发，这些都为该软件在公路行业的应用提供了很好的基础。GOOGLE EARTH的应用开展模式如图1所示。

图1 GOOGLE EARTH的应用开展模式

2 GOOGLE EARTH在公路工程中的应用

(1)基于卫星影像的公路选线

经济发达地区的公路选线，村镇，开发区，路网等是主要控制因素，从测绘部门收集的地形图资料，大多是20年前的产品，与现状有较大的出入，往往给公路选线带来很大的困难。

GOOGLE EARTH拥有全球范围的卫星影像，大中城市区域内还有高清晰影像，目前仍在不断更新，在乡村区域GOOGLE EARTH影像的分辩率大约在10～30 m，对水系反映得十分清楚，村庄基本上能分辨出来，特别是成片的工厂，开发区很清晰，一般二级以上的公路可分辩，水泥路面与周围植被对比明显，在卫片上要更清晰一些，三级路也能显示出来，大中城市的高清影像的分辩率达到0.6 m，一般可以盾出公路上的标线，所反映的地物信息在某些方面比1∶2 000的地形图更清晰，这些卫星影像都是几年拍摄的，比地形图更能反映区域现状，适用于公路选线。

(2)基于数字地面模型的公路选线

山区高速公路选线时，地形是路线方案的主要控制因素。虽然数字地面模型在公路设计中的应用已经很普遍，但在公路的前期工作中，一直缺少数字地面模型，大多还是利用地形图选线，在GOOGLE EARTH中有全球范围的三维地形数据，提取后，可以应用于公路选线工作中。

关键技术需利用GOOGLE EARTH的API接口通过编程实现，第一步是控制GOOGLE EARTH以便自动下载区域内的高程数据，第二步是利用API中查询点的三维坐标的功能，按一定的距离，获取区域内各点的高程，存入文本文件，第三步是将提取的高程数据，采用专业软件建立三维数字地面模型，然后用于选线研究。

经研究，不同区域内GOOGLE EARTH中三维地形数据的精度是不同的，其中美国境内精度最高，点间距的为10 m，采用矩阵模型，基本上达到了设计的精度，其他区域点间距为50～150 m，大多数采用三角网模型，可以用于公路选线，在提取这些数据时，将浏览高度设置为1 000～2 000 m就可以达到上述精度。

(3)公路建设方案的三维虚拟演示

传统的公路设计，均是采用三维图纸表达三维方案，对建成后的工程实际情况的理解，只能是综合不同投影面的二维图信息，在大脑中形成一个三维的公路模型，随着计算机技术的进步，也有将公路三维模型制作成视频动画，或开发专门的三维演示软件进行工程方案的演示，虽然这些方法改变了二维图的三维表现能力，但工作量大，交互性难以满足要求，特别是对周边环境的表达有限，其应用难以得到普及。

(4)公路三维信息管理系统

GOOGLE EARTH本身是一个GIS系统，而且其中已包含了全球范围的卫星影像图和三维地形数据，以及公路网、铁路网、机场等大量信息，基于这个思路，可以利用GOOGLE EARTH作为平台，经扩展后，作为三维公路信息管理系统，其系统架构示意图。

该系统主要的功能是利用公路及其他相关的地理数据，扩充GOOGLE EARTH的内容，并通过ATI编程，扩展其功能，由于GOOGLE EARTH是一款基于虚拟地球的GIS软件，具有通用性，利用它作为平台建立的GIS系统具有两大主要优势，一是不同区域的地理信息可以无缝集成，二是不同行业的地理信息可以叠加，无限扩展，事实上GOOGLE EARTH本身的数据目前也在不断增加。

图2 三维公路信息管理系统架构示意图

3 关键技术分析

(1)GOOGLE EARTH COM API是GOOGLE EARTH以组件形式提供的应用编程接口，开发人员利用它可以通过VB、VC等编程语言实现与GOOGLE EARTH的交互，从GOOGLE EARTH等编程语言实现与GOOGLE EARTH的交互，从GOOGLE EARTH获取信息或者向GOOGLE EARTH发送指令，GOOGLE EARTHCOM API主要的类，接口，数据结构和集合。

使用GOOGLE EARTHCOM编程人员可以方便地控制GOOGLE EARTH，并且可以实现GOOGLE EARTH软件没有公开的功能，如下载特定范围的地形数据。

(2)KML文件格式

如何将路线设计数据、道路三维模型和数字地面模型导入GOOGLE EARTH，是GOOGLE EARTH软件用于项目汇报的关键技术之一。GOOGLE EARTH本身提供了一种KML扩展格式，通过生成KML文件，就能够将点、线、多边形、图片等显示在GOOGLE EARTH中。

(3)数据的矫正处理

随着GOOGLE EARTH的广泛使用，现阶段许多GIS软件或相关软件都提供了数据转换功能，即将其已有的数据转换成GOOGLE EARTH软件支持的KML文件格式，供人们在GOOGLE EARTH 中浏览，如 MAPINFO、ARCGIS、AUTODESK GIVIL 3D等都提供了相应的转换功能，同时，用户也可以根据KML文件格式，自己编写程序生成KML文件。

4 结束语

GOOGLE EARTH在公路工程中的应用，特别是在规划，可研阶段的方案研究中，能够在很大程度上解决原来需要很多的外业调查工作才能完成的任务，提高工作效率和质量，利用GOOGLE EARTH建立公路设计方案的虚拟模型，进行演示和审查，目前已已经有了很好的尝试，基于GOOGLE EARTH的公路三维信息管理系统具有广阔的应用前景，它将使传统的信息管理系统从二维模式跨进到三维模式，更加符合人们的感性认识，由于GOOGLE EARTH的API并未正式公开，目前在GOOGLE EARTH上所做的开发工作，还只是初步的探索与尝试阶段。

U415.1

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