手持GPS与Google Earth联机后在线性工程踏勘中的应用

李 磊

(中铁第五勘察设计院集团有限公司地质路基勘察设计院，北京 102600)

1 研究背景

在长大线性工程，如铁路、输油气管道、高压电线、跨流域引水工程等的踏勘中，由于道路不熟悉、交通不便或缺少大比例尺地形图，工程技术人员为找到一个点位，要费很多时间，或绕很多弯路，效率低，尤其是在西部的大型线性工程踏勘中，该问题更加突出。如能将Auto CAD中已画好的工程图元，如线路的中线，导入到手持GPS和Google Earth中，并将手持GPS与PC机连接，使手持GPS的导航功能与Google Earth的电子地图功能相叠加，就等于得到了一张具有导航功能的全球电子地图，能极大地缩短踏勘人员在野外找点的时间。

此外，将 Auto CAD内线性工程的图元附到Google Earth，可使工程人员对全线的地形地貌、建筑设施、交通概况有一个整体的认识;对于地质人员，可大体从Google Earth上沿线位勾出崩塌、滑坡、泥石流等不良地质灾害。

2 图元制作

在线性工程，如铁路、油气管道的勘察设计中，都会预先画出一条中线，再沿中线进行勘测。

在Auto CAD内，大型线性工程的中线图元坐标系均为高斯坐标系，而Google Earth中的坐标系为大地坐标系，即通常所说的经纬度。具体某一线性工程的高斯坐标系，都有测量人员选定的中央子午线、投影大地高，采用北京1954、西安1980或国家2000大地基准面［1］。如图1为Auto CAD中某新建铁路的局部中线，其采用的中央子午线为114°，投影大地高为70 m，大地基准面为国家2000基准面。

图1 某新建铁路中线(局部)Fig.1 The axis of a new railway(partial)

将Auto CAD的中线图元制作成Google Earth可识别的KML文件，需用一个中间软件——ACAD2KML。该软件由Visual LISP语言编译而成，是Auto CAD的一个插件程序，支持Auto CAD 2000及以上版本，其主要为一个ACAD2KML.vlx文件，在Auto CAD中加载并运行即可［2］。该程序的所有权归Bigd所有，特此注明。

下面讲述KML文件制作过程中运算参数的设定:加载ACAD2KML.vlx后，利用 ACAD2KML命令运行之，即出现“运算参数设置”的窗口，如图2。

需要特别提出的是“GE基准点”，即当前Auto CAD的UCS坐标系原点(0，0)所对应的Google Earth中的经纬度坐标［3］。对于长大线性工程，UCS坐标系中的高斯坐标，要转成经纬度，首先要知道该线性工程所采用的高斯坐标系的中央子午线和投影大地高，以及大地基准面，知道以上数据后，即可利用相关软件进行高斯坐标与经纬度的转换。例如，图1中隧道进口端的高斯坐标为(521 206.64，4 114 513.36)，转换成经纬度坐标则为(E114°14'15.64″，N37°09'34.9″)。

各种参数设定好后，按窗口命令提示，即可生成KML文件，其内容为由KML语言编写，可用记事本打开并编辑。示例中的KML文件部分内容如下:

图2 插件ACAD2KML运算参数的设定Fig.2 Setting of ACAD2KML parameters

3 文件导入

KML文件制作好后，鼠标左键双击之，PC机会自动运行 Google Earth，并将kmL文件加载到Google Earth地图上。至此，Auto CAD中的工程图元即已加载到了Google Earth电子地图中。与图1对应，该新建铁路的局部中线加载到Google Earth后的屏显效果图，如图3所示。

图3 某新建铁路局部中线加载到Google Earth后的屏显Fig.3 The axis of a new railway in Google Earth

4 导航实施

将工程的KML文件导入Google Earth后，通过数据线将手持GPS与PC机连接，实现GPS导航功能与Google Earth电子地图的叠加。现以型号为MAGELLAN DRIVER 300的手持GPS与PC机连接为例，进述两者的联机方式与导航操作。

4.1 手持GPS与PC机的数据连接

用手持GPS的数据线将GPS与PC机连接(图4)，并进行数据交互，需要以下2步操作。

图4 手持GPS与PC机连接Fig.4 Connection of handheld GPSand PC

(1)在手持GPS内，设置与PC机连接，具体操作步骤为:将手持GPS通过数据线与PC机相连，之后在GPS出现的页面上，选择“连接到PC”;或者在地图页面，按照“MENU—查看—设置—连接—连接到PC的操作步骤，将GPS连接到PC机［4］。

(2)手持GPS设备PC端Driver的安装［5］:MAGELLAN DRIVER 300手持GPS的PC端Driver有2个文件，分别为MUD.inf和MUD.sys。通过数据线将GPS与PC机相连后，在PC机设备管理器的端口项(COM和LPT)，通过列表选择文件夹PC Driver文件的存储位置，之后PC机会自动安装GPS设备的PC 端 Driver。

至此，已完成手持GPS设备与PC机的相连。通过GPS的驱动程序，可实现GPS与PC机的数据互换，即“从GPS导出数据”或“向GPS导入数据”，型号MAGELLAN DRIVER 300的手持GPS的数据互换程序为“Triton数据工具”。

4.2 实时导航操作

在户外，手持GPS与PC机连接后，只要GPS能正常工作，搜到信号，即可实现GPS导航功能与Google Earth电子功能的叠加。而在GPS导航过程中，PC机是不需要上网的，PC机提供的只是Google Earth运行硬件平台和Google Earth的缓存文件。

这个缓存文件名为dbCache.dat，一般会很大，动辄几百兆，存储路径为c:Documents and SettingsAdministratorLocal SettingsApplication DataGoogleGoogleEarth，主要存储的是在使用Google Earth浏览地形地物时，自动从网络上下载的影像文件和坐标数据。以前查看过的地区，下次打开的时候就不需要再重新下载地图了。故只要是以前用Google Earth查看过的区域，在户外用手持GPS与PC机连接的工作过程中，Google Earth即可为手持GPS提供准确而全面的电子地图，完成实时导航工作。

Google Earth地图相对纸质地形图有明显的优势，它的地形地物信息不仅比纸质地图新，而且更全面，并能自由缩放，即使是乡间田埂小道也能显现出来。

5 结语

将铁路、输油气管道、高压电线、跨流域引水等长大线性工程的中线导入Google Earth后，工程技术人员即可便捷地查看沿线的地形地物，大致圈出地质灾害的范围和必须绕避的工业民用建筑，为工程选线和线路调整，提供直观的认识。

同时，手持 GPS与 Google Earth联机后，可将GPS导航功能与Google Earth三维电子地图功能叠加，以便工程技术人员能够轻松地找到要调查的目标，而不再翻看纸质地形图以确定自己的位置，直观而便捷，能大大提高技术人员在野外沿线踏勘的效率和准确性。

［1］章书寿.测量学教程［M］.北京:测绘出版社，2006.(ZHANGShu-shou.Measurement［M］.Beijing:Surveying and Mapping Press 2006.(in Chinese))

［2］Acad2Kml简介［EB/OL］.源泉建筑，(2008－04－08)［2011－06－30］.http:∥bigd.5d6d.com/thread－5－1－1.html.(Introduction to Acad2Kml［EB/OL］.Source Building.http:∥bigd.5d6d.com/thread－5－1－1.html.(in Chinese))

［3］Acad2Kml(将AutoCAD图元导入Google Earth)帮助说明［EB/OL］.源泉建筑，(2006－12－04)［2011－06－10］.http:∥yqjz.320.cn/acad2Kml.asp.(Help Documentation of Software Acad2Kml［EB/OL］.Source Building.http:∥yqjz.320.cn/acad2Kml.asp.(in Chinese))

［4］北京华测伟业科技有限公司.Triton Data Tool软件操作指南［R］.北京:北京华测伟业科技有限公司，2008.(BHC Navigation Co Ltd.Software Operation Guide of Triton Data Tool［M］.Beijing:BHCNavigation Co Ltd.，2008.(in Chinese))

［5］北京华测伟业科技有限公司.彩途T系列USB驱动安装过程［R］.北京:北京华测伟业科技有限公司，2008.(BHC Navigation Co Ltd.The USB Driver Installation Process of Colorway T Series［M］.Beijing:BHC Navigation Co Ltd.，2008.(in Chinese))