GoogleEarth在铁路测绘工作中的应用

李平苍

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

1 Google Earth介绍

谷歌地球(Google Earth)是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，2005年正式向全球推出。它把卫星影像、航空照片和GIS布置在一个地球的三维模型上，使用了公共领域的图片、受许可的航空照片、以及QuickBird、LANDSAT-7等卫星所拍摄的卫片。Google Earth中的影像分辨率通常为30m，但在城市、风景区、建筑物密集区域，分辨率可以达到10m、2.5m，甚至0.5m。

2 在铁路控制测量中的应用

铁路勘察设计控制测量主要包括:勘测GPS控制测量、精密控制GPS测量、导线测量、高程测量、CPⅢ测量等工作。

Google Earth对铁路控制测量的前期准备工作很有帮助，特别是在手头没有地形图，或者1：5万军用图年代久远，与实际地形差别较大时，可以结合线路方案在Google Earth上进行初步选点，做好控制网及选点路线的大致规划。根据初选点位的大地坐标，利用手持GPS导航至点位附近再进行现场详细选点埋石(如图1所示)。

图1 GPS点之记

绘制控制点之记时，可在Google Earth上影像截图，制作交通路线图和点位略图;测量实施阶段，可利用Google Earth选择最佳的测量路线，以提高测量效率。

3 在航空摄影测量中的应用

在铁路勘察设计的初测阶段通常先进行航空摄影测量，主要包括航线设计、航飞实施、地面基站配合、像控点选刺、像片调绘、航片扫描、空三加密、4d产品制作等工作。

利用Google Earth可以辅助航线设计，根据影像和高程情况合理划分测段;IMU/DGPS辅助航空摄影还要选择检校场，检校场的选择有其特定的要求，比如Lidar检校场需要选择在地势平坦地区，要远离水面，检校区要有一条长度至少1000m，宽20～50m的道路(最好是机场跑道或柏油马路)，检校区内还要有一定数量的“人”字形尖顶房屋。如果进行现场选择，费时又费力，而利用Google Earth进行检校场的选择就会显得非常容易。另外基站配合人员也可根据Googe Earth影像和即将航飞的测线位置选择适宜的地面控制点(如图2所示)。

图2 检校场选择设计

像控点测量之前，一般要先在室内标出像控点选取的概略范围，并用玻璃铅笔在刺点片上圈出。在地物较少的地区，高精度像控点的选择比较困难，而外业用的相纸刺点片由于比例尺较小地物不明显，这种情况下可借助于Googe Earth影像进行较高精度像控点点位的选择。

像片调绘同刺点一样，需要事先在室内做好准备工作，首先应根据线位走向在调绘航片上画出调绘范围，室内能判读的地物提前判读，如果结合 Googe Earth，将会大量增加室内判读信息，减少外业工作量。

在铁路项目的前期，对地形图或正射影像图的精度要求不高，这时可在Googe Earth上量取控制点作为像控点进行空三加密，来完成中、小比例尺的成图工作。

4 在铁路网规划和预可研阶段的应用

在铁路网规划或铁路项目的预可行性研究阶段，通常需要制作小比例尺的影像图，利用的卫星影像数据大多是ALOS、SPOT、TM等，这些影像数据可从卫星影像的代理商购买，不同数据不同分辨率价格有所不同，由于铁路网规划和预可研阶段是对拟建项目进行大范围的预可行性研究，所需要的影像数据面积较大，影像数据的采购费用将会很高。由于该阶段对影像图的现实性要求不会太高，Googe Earth影像可以满足其要求。从2009年开始，我们利用自动截图软件Get-Screen，设置好截图范围，视角高度，从Googe Earth上自动截图并拼接形成大图，用它进行铁路网规划和预可研阶段影像图的制作，节省了大量影像数据采购费用。例如在2010年，全年制作国内外铁路项目各类影像图 600万 km2，按照 10m分辨率 ALOS影像2 950元/景，每景70 km×70 km计算，将节省影像数据采购费用300多万元。

在铁路预可研阶段，还会经常采用1：5万地形图进行方案研究，而我国现有的军用图多是几十年前制作的，现势性非常差，特别是在城市等发达地区，现场情况与地图差别较大，严重影响了铁路方案研究的可行性。而Googe Earth上的影像比1：5万图要新很多，特别是大城市等发达地区的影像多是近两年的数据，现势性较好。所以我们先利用Googe Earth对1：5万地形图进行修测，然后再进行铁路的方案研究，提高了铁路方案研究的质量。

近几年，随着京津城际和京沪高铁等一大批高速铁路的建成通车，我国的铁路建设技术水平已达到世界先进行列。很多国家对中国高铁兴趣浓厚，有意采用中国技术进行本国的铁路建设。对国外一些国家进行铁路网规划或铁路预可行性研究时，最让人头疼的是基础资料的匮乏，一些贫穷国家根本没有地形图资料，有些国家即使有地形图资料，但由于各种原因无法收集到，致使前期研究工作无法开展。2010年我们参与了十几条国外铁路项目的前期研究工作，为了能对项目进行深入的研究，不仅利用Googe Earth影像制作了小比例尺影像图，还制作了大量1：5万或1：20万地形图。地形图制作方法如下。

(1)地貌信息生成

地形图的地貌信息，即等高线和高程点采用GDEM数据及专业软件制作。GDEM是日本经济产业省和美国航空航天署合作使用ASTER数据生成的全球数字高程模型(Global Digital Elevation Model)，2009年6月发布，全球用户可免费申请下载。GDEM数据为1°×1°方格，做过基础薄云处理，全球95%地区纵向数据间距20m，95%地区横向数据间距30m，基本可以达到5万图的精度要求。

(2)地物信息采集

对于道路、水系、建筑物、构筑物等地物采集在Googe Earth软件中进行;对于地区、城镇、河流、道路等地物的注记属性可从Googe Earth中提取;地物及属性采集时按要素类型进行分别采集，1：20万地形图矢量采集时视角高度不高于20 km，1：5万地形图矢量数据采集时视角高度应不高于5 km。地物采集的具体要求如表1所示。

表1 数据采集要求

(3)图形编辑和整饰

将地貌信息和地物信息合二为一，利用图形编辑软件根据项目要求进行编辑整饰，完成相应比例尺地形图的制作，保证了无图地区或无图国家铁路项目前期研究工作的顺利开展(如图3所示)。

图3 国外某铁路项目1∶5万地形图

5 结束语

当今社会已步入信息化时代，信息化使人类能以更快更便捷的方式获取并应用人类的文明成果。只要我们用心去发现、去尝试，身边将会有很多东西成为我们工作学习的工具。Google Earth只是一款虚拟地球软件，看上去和铁路勘察毫无干系，经过我们的认真梳理，它在铁路测绘中的众多环节都是我们工作的好帮手。随着Google Earth软件功能的进一步完善、影像分辨率进一步提高、数据的现实性进一步加强，其在各行业的应用会更加广泛。

［1］王一川.Google Earth卫星影像辅助空三制作中小比例尺地形图［J］.铁道勘察，2011(4)

［2］http://baike.baidu.com/view/18437.htm

［3］钭春红.Google Earth在水利水电测绘中的应用［J］.地理空间信息，2011(5)

［4］http://apps.hi.baidu.com/share/detail/22148291

［5］CH/T1013—2005 基础地理信息数字产品数字影像地形图［S］

［6］TB/T 10059—98 铁路工程制图图形符号标准［S］

［7］GB/T15968—2008 遥感影像平面图制作规范［S］