基于Google地图的测量控制点成果管理系统

2014-02-19蔡欣恩唐诗华

地理空间信息 2014年5期

蔡欣恩，唐诗华，王睿

（1.桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林 541004）

城市控制测量成果，是确定地球表面点几何位置的标志，为测量及有关部门提供基础测绘信息[1]。管理测量成果的传统方法最常见的是文本的点之记，容易出现凌乱、分散不集中，无法做到信息共享。本文以Google地图作为系统平台，使用JavaScript语言，开发基于Google地图的测量控制点成果管理系统。利用本文开发的系统，能够实现数据统一格式管理、查询等功能，还可以直观地查看控制点的实际地理位置，最大限度地实现信息资源共享。

1 系统的总体设计方案[1-3]

系统的目标是以Google地图为平台，实现对控制点成果的可视化管理，即实现控制点成果的图文一体化管理。因在线地图具有网络交互性，在设计过程中要尽量做到操作简便、互动性强、美观大方。测量控制点成果管理系统的主要功能如下：

1）地图显示功能。以Google地图作为测量控制点成果管理系统的平台，因此Google地图界面是系统必不可少的一个部分，也是系统主界面中的重点。Google地图自身有着2种地图类型，既可以直观地了解所查看地区的地形，又可以让使用者轻松获取周边的其他地物信息。

2）地图浏览操作功能。地图浏览功能，是实现对地图的平移、缩放、切换不同类型的地图及查看比例尺等。能根据实际情况，通过鼠标操作地图界面，让使用者更加方便和自由地查看所需信息。

3）分类图层显示功能。分类图层功能，实现不同属性地标数据的分类查看功能。本系统提供了5类图层：控制点、三角点、各级导线点、图根点、各级水准点，方便使用者根据不同需要分类查询。

4）建立完善的测量控制点数据库。完善的测量控制点成果数据库包含：控制点的点之记、基线和水准网的数据等。完善的成果系统需要保持系统的现势性和完整性，因此，在对成果数据进行更新和维护时还应进行相应的功能补充。

5）查询功能。在一个拥有大量信息数据的系统中，方便快捷的查询功能是系统必不可少的。利用XML节点的特点，根据搜索条件，便可读取所需查找的成果数据以及成果数据的相关信息。

6）权限管理。在系统的功能设计中有必要通过密码验证的方法，对系统访问者进行限制，以维护系统中测量控制点成果的安全性。

2 开发平台和编程语言

1）Web 地图服务API：Google Maps API。本系统需要使用者利用浏览器进行浏览操作，而Google Maps对于开发环境的要求不高，只需要一个支持Google Maps API的浏览器即可。几乎所有的主流浏览器均支持Google Maps API。

2）开发语言：JavaScript。JavaScript是一种适应动态网页制作的编程语言，可以开发交互式的Web网页，使页面和使用者形成一种实时性、交互性、动态性的关系。JavaScript语言短小精悍，而且具有完善且强大的时间处理机制。

3 关键技术部分设计

3.1 地图界面设计

在控制点成果管理系统的设计和实际开发中，地图就是直观的背景和数据显示平台。直观简洁的地图界面，是系统必不可少的。

在Google maps API中，Gmap2对象用于实现创建和控制地图的基本功能[4]。除了一张地图以外，还需要在控制地图时，添加一些地图控件，以方便地图的浏览、移动、缩放。

地图加载部分代码如下[4]：

var map;

var CenterLat=21.6858;

var CenterLog=108.3722;

var SZoom=10;

//地图初始化

function initialize() {

if (GBrowserIsCompatible()) {

map = new GMap2(document.getElementById("map_canvas"));

map.addControl(new GLargeMapControl;//添加导航控件

map.addControl(new GMapTypeControl()); //添加地图类型控件

map.addControl(new GScaleControl()); //添加比例尺

map.enable ScrollWheelZoom(); //鼠标滑动，地图缩放

map.enableContinuous();

var mapOptions = new GLatLng(CenterLat, CenterLog);

map.setCenter(mapOptions,SZoom);//设置地图中心，中心为 CenterLat,CenterLog

}

Window.load=initialize;

Window.onunlaod=GUload;

3.2 控制点在地图中的显示和信息窗口设计

控制点成果系统设计的信息种类很多，需要对这些成果进行文字说明。因此，结合Google Map的功能，使用GMarker地标来标记控制点成果在地图上的地理位置。GMarker地标的使用方法：

//创建GMarker对象

var marker0 = new GMarker(myLatlng{

title：GPS17（GPS控制点）

});

//myLatlng为该点的经纬度

//在地图上为marker0添加涂层，显示marker0

map.addOverlay(marker0);

以上方法仅仅在地图上显示控制点成果的位置，不具有实用性。为了让使用者更加直观和详细地了解控制点成果的相关信息，可在控制点地标的位置加入信息窗口，即GInfoWindow信息窗口。除了文字说明，还可添加控制点四周环境的图片[5]。除此以外，在信息窗口中添加传统点之记，如图1所示。模仿传统的电子点之记，实现在GInfoWindow信息窗口中显示控制点的“坐标信息”、“地理位置”、“图片”等具体信息。

图1 利用GInfoWindow设计的控制点信息窗口

3.3 批量数据添加和管理

由于整个共享平台的数据量相当庞大，因此，逐个添加控制点的地标就显得十分麻烦。利用Google Maps API的GMarkerManager 地标管理器便可解决处理庞大的数据地标信息问题。GMarkerManager 地标管理器以及其特性加载XML文件的大量控制点数据即可完成控制点地标信息的添加。

加载XML文件之前，首先创建一个GMarkerManagere对象，完成地标管理器的创建后就可以将GMarker地标添加到GMarkerManager对象中。最后一步，就是实现正在地图上显示GMarkerManager对象中的GMarker地标。完成了上述步骤后，就可以使用Ajax技术获取数据XML文件。加载XML文件首先需要获取所有的地标信息的节点，方法为：NODE.getElementsByTagName()。然后根据取得的数据创建Gmarker对象，并将获取的数据存放入全局变量中[4，6]。

加载XML的代码[4,7]：

var xmlDoc=GXml.parse(doc);

var markers=XmlDoc.documentElement.getElementsByTagName();

XML文件格式：

GPS控制点

3.4 查询功能的设计

在本系统中，已经将控制点成果分类，根据控制点成果的不同属性和类别（如控制点、三角点、各级导线点、图根点、各级水准点）设置控制点成果的分类查询功能。下拉列表中的每个选项都连接着不同的XML文件，选择不同的选项，便可加载相应的XML文件实现查询。

3.5 权限设置

通过密码验证进入系统，对系统访问者进行限制，以维护系统中测量控制点成果的安全性。使用JavaScript语言编写页面登录代码，实现通过“用户名”和“密码”验证登录系统页面。

4 Google地图坐标偏差纠正

国内所有的电子地图都是用一种经过加密的坐标系统——火星坐标系统。该坐标系基准与常用的坐标基准有明显的偏差。也就是说，常见的北京1954坐标系、西安1980坐标系、2000国家大地坐标系、地方独立坐标系在Google地图上显示会出现一定的偏差。图2为纠正偏差与实际地理位置的示意图。

图2 Google地图中坐标的偏差

图2 中，带勾号的地标表示控制点实际位置，带叉号的地标表示北京1954坐标系下相对应的控制点直接导入Google地图后显示的位置。图中显示Google地图所使用的坐标系与北京1954坐标系存在明显偏差。因此，直接使用北京1954坐标系的坐标数据无法在Google地图中标注控制点的真实地理位置。

本文采用以下方法对坐标进行纠正。

4.1 纠正的思路和方法

Google地图所使用的是Web墨卡托投影的方式，其特点是：两极变化加大，中低纬度变形较小，“等角”的特征能够保证方向和相互位置的正确性[8]。笔者选择平面四参数法进行坐标的纠正。思路具体如下：利用已有的北京1954坐标系数据，选择地理位置较为明显，易在Google地图上识别的点作为纠正的控制点（x，y）；在Google地图中获取对应以上纠正控制点的经纬度（B，L）G；将大地坐标转化为高斯直角坐标（X，Y）G；利用上述数据计算四参数。

平面直角坐标四参数转换模型的4个参数为：两个坐标平移参数∆x、∆y，一个旋转参数ε，一个尺度参数k，转换公式为：