GoogleEarth在林业调查规划中的应用研究

2012-08-15熊安华

绿色科技 2012年11期

熊安华

（湖北省当阳市林业局，湖北当阳444100）

1 引言

林业调查规划，一般采用地形图深入实地进行区划调查，费时费力，劳动强度大，精度低，而采用实时高清晰卫星影像图调查，又因其价格昂贵而难以承受，Google Earth能提供近期较清晰的免费卫星影像资源，采用Google Earth的免费卫星影像资源进行室内区划判读，辅以少量实地补充调查，能大大减轻林业调查规划的劳动强度，提高工作效率、提高调查精度。

2 Google Earth介绍

Google Earth是美国Google公司开发的一种虚拟地球软件，它把卫星影像、航空影像和GIS整合在一个三维地球模型上。用户可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片［1］。

目前为Google Earth提供卫星影像数据的主要有美国的Digital Globe、GeoEye和法国的CNES 3个公司，Digital Globe公司的卫星影像来源于Quickbird（快鸟）和Worldview－II卫星，GeoEye公司的卫星影像来源于GeoEye－1卫星，其分辨率达到了0.5m；CNES公司的卫星影像数据来源于SPOT－5卫星，分辨率2.5～4.0m。

Google Earth里有WGS－84地理坐标系和WGS－84通用墨卡托投影（UTM）两种坐标系可供选择。

3 在Google Earth中区划

根据Google Earth卫星影像的地形、地物、地貌信息，可以直接在Google Earth中对行政区域、小班等面状地物，道路、河流等线状地物和行政住址、瞭望塔等点状地物进行矢量化，矢量化的文件可以下载后添加到ARCGIS中进行再编辑。

3.1 矢量化目标

在Google Earth中，用添加地标、路径和多边形工具，按点、线、面分别对目标进行矢量化。将矢量化图形保存为KML格式的文件。KML是由Google公司开发的基于XML的地理信息编码规范，是严格遵守XML标准的。KML语言中可以包含HTML语言，实现地理信息数据结构标准化，可用于数据的交换与传递，实现开放式的地理信息共享与互操作。KML是一个文本文件，可在文本编辑软件中进行代码的编写，用标签的方式来描述地理信息，简单易懂。由于目前Google Earth的用户数量庞大，一些著名的GIS软件也提供了对KML的支持，如ARCMAP、FME等，可以方便地将KML文件转换为SHAPE等交换格式［2］。

3.2 文件格式转换

在Google Earth矢量化得到的KML文件要在ARCMAP中转换成SHP格式的文件后才能再编辑。SHP文件格式是美国ESRI开发的ARCGIS专用资料格式，它将地理空间信息以坐标点串的形式存储起来，现已成为GIS的一种标准格式，几乎所有的GIS软件都支持对它的转换甚至支持对其直接进行读写操作，SHP文件格式已成为各GIS系统的交换文件格式。

在ARCMAP中，先用ARCTOOLBOX转换工具箱中的KML转图层工具，把KML文件转换成图层文件，再用转为Shapefile工具箱中的要素类转Shapefile工具，将图层文件转换成SHP格式的文件。

3.3 坐标投影变换

由于Google Earth的坐标系统是WGS－84坐标系，而地形图大多采用西安80投影坐标系，因此需要进行坐标投影变换后才能配合地形图进行再编辑。

3.3.1 创建自定义坐标变换

把WGS－84坐标转换为西安80坐标，是在不同的坐标系统中转换，其转换参数是国家机密。可以采用当地的GPS坐标转换参数，用MOLODENSKY三参数转换法转换［4］，一般可以达到林业调查规划的精度要求。

在ARCMAP中，用ARCTOOLBOX数据管理工具箱中的创建自定义地理变换工具创建自定义坐标变换，在创建窗口对话框中输入地理坐标变换名称、输入地理坐标系（选择 WGS－84地理坐标）、输出地理坐标系（选择西安80投影坐标）、转换方法（MOLODENSKY）、X、Y、Z轴平移（即当地的GPS坐标转换参数dx、dy、dz）等参数后即可创建自定义坐标变换。在输入平移参数时要注意平移方向，确定平移参数的正、负。

3.3.2 坐标投影变换

在ARCMAP中，用ARCTOOLBOX数据管理工具箱中的要素投影工具采用上述自定义的地理变换，把WGS－84地理坐标变换为西安80投影坐标。经投影变换后即可在ARCMAP中配合地形图进行编辑。

4 下载Google Earth卫星影像图

Google Earth在线提供了免费的卫星影像图，这些卫星影像图具有较强的时效性，一般在近1～3年内，清晰度高，大部分地区的影像分辨率为2.5～4.0m，部分高清晰影像的分辨率可达0.5m，能满足林业调查规划的精度要求。将Google Earth卫星影像图下载到本地，经坐标投影变换后可以在GIS系统中配合地形图使用。

4.1 下载拼接卫星影像图

在Google Earth上下载卫星影像图，可以用谷歌卫星地图下载器进行下载。在谷歌卫星地图下载器中，找到目标区域后，用框选下载区域工具框选目标区域，确定下载级别（一般选18级）后在下载区域中双击鼠标左键即可自动下载卫星影像图。下载完成后导出并拼接成卫星影像图，保存为Tiff格式的文件。

4.2 坐标配准

2012年9月起，Google Earth海外服务器的多个IP地址被中国国家防火墙封锁，在中国大陆境内的用户经常无法直接访问，用谷歌卫星地图下载器下载的卫星影像图是从国内服务器上下载的，因国家保密需要，国内服务器上Google Earth的坐标进行了偏移处理，下载的卫片需要进行坐标配准。

（1）定义坐标。下载后的卫星影像图是Tiff格式的文件，在坐标配准前需要在ARCMAP中将其坐标定义为WGS－84地理坐标。

（2）坐标投影。在 ARCMAP中，用 ARCTOOLBOX数据管理工具箱中的投影栅格工具采用自定义的地理变换，把WGS－84地理坐标变换为西安80投影坐标。

（3）坐标配准。因下载的卫星影像图的坐标进行了偏移处理，偏移参数是国家机密而难以获取，需要对投影后的卫星影像图进行配准。在ARCMAP中，添加下载处理后的卫星影像图，并添加具有西安80坐标信息的地形图作为配准参考图，在卫星影像图和参考地形图上均匀选择公共参考点，用一阶多项式变换法将卫星影像图配准到正确的坐标位置。经过坐标配准后的卫星影像图就可以在林业调查规划工作中应用了。

5 在Google Earth上发布调查规划成果

林业调查规划会形成大量的图形数据，如森林资源分布图、生态公益林分布、林业工程建设规划图、森林防火信息图等，将这些调查规划成果图发布到Google Earth上，可以结合政务公开供广大公众浏览，向社会充分展示调查规划成果和林业建设成就［3］。

5.1 SHP文件属性整理

现在林业调查规划，多用ARCGIS进行，调查规划成果一般保存为SHP格式文件，其中包含大量的属性信息，在发布到Google Earth前，需要进行属性整理，删除不必要的和不宜公开的属性，只保留重要的、可以公开的属性，保留属性应尽量简洁明了，便于在Google Earth中查看。

5.2 坐标变换

林业调查规划，一般采用地形图进行，其坐标系统多为西安80坐标，形成的SHP格式的成果文件，需要变换为Google Earth所采用的WGS－84坐标系。

用ARCTOOLBOX数据管理工具箱中的创建自定义地理变换工具创建自定义地理变换，使用当地GPS坐标转换参数，平移方向与WGS84坐标转西安80坐标方向相反。

用ARCTOOLBOX数据管理工具箱中的要素投影工具采用自定义的地理变换，把西安80投影坐标变换为WGS－84地理坐标。

5.3 文件格式转换

SHP格式的文件需转换成KML格式后才能在Google Earth中浏览。在ARCMAP中，先将SHP格式的文件导出为要素类，然后将导出的要素类添加到ARCMAP中，用ARCTOOLBOX转换工具箱中的图层转KML文件工具把要素类文件转换为KML格式的文件，通过这两个步骤进行文件转换，能保证文件属性不丢失。