基于Google Earth的道路选线设计*

2014-05-22侯生辉

地矿测绘 2014年4期

侯生辉

(山西省煤炭地质115勘查院测绘技术中心，山西大同 037003)

0 引言

在传统的道路设计选线过程中，路线方案的设计通常依靠等高线地形图为基础进行选线设计。这种设计方法有以下几个方面的缺点:利用传统的方法绘制、获取的等高线图是平面化的，不能直观，清楚的表达地物、地貌;缺乏现趋性;考虑到设计成本以及资金等问题，通常购买的地形图的范围有限，导致了设计人员的视野狭窄，无法总揽全局，限制了更加优秀的设计方案的构思。

Google Earth是一款三维可视化的数字地球模型，集卫星图像、航拍图像和地图于一体［1］，能使线路设计人员有一个更广阔的视野，其逼真的视觉效果和地质背景，就可以从地形，地质，植被，水文等多方面，直观地了解项目区的地理地貌特点，从而能在大范围内对各个选线方案的工程地质条件进行定性评估，并能迅速选出工程地质条件良好的选线方案。

1 数字地形影像资料的获取与处理

1.1 数据获取

数字地形资料可以通过网络免费获取，比较常用的获取地址有以下3个:

1)美国国家地质勘探局:http://www.usgs.gov/。

2)航天飞机雷达地形测绘任务 SRTM:http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp。

3)国家地理空间数据云:http://www.gscloud.cn/login.shtml。

本文选用中国科学院计算机网络信息中心提供的国家地理空间数据云服务。

地理空间数据云平台主要集成了遥感领域内9大类的94个数据产品，包括LANDSAT1－8系列原始影像数据，MODIS陆地标准产品，MODISL1B系列产品，MODIS中国区域合成产品，DEM 30 m和90 m数字高程系列产品，EO－1(地球观测1号)卫星数据产品，GLS全球陆地调查数据，NOAA数据产品，全球LUCC(土地利用)数据及海洋高程数据。平台所有的数据均免费向用户提供下载使用［2］。具体操作步骤为:登陆“地理空间数据云”，在“模型服务”中，使用“DEM高程数据切割”，栅格格式下拉菜单中选取TIF格式的数据，截取所研究区域，选择数据的存储目录，切割所选区域TIF格式的地形，并下载该地区的高程图像(如图1所示)。

图1 选择设计区域Fig.1 Selection of deign region

1.2 数据预处理

Global Mapper是一款功能强大的地图绘制软件，它不仅能够把数据(如SRTM数据)显示成为光栅地图、高程地图、矢量地图等，还可以对地图进行编辑、转换、打印、记录GPS及利用GIS(地理信息系统)数据等功能。具体数据处理步骤如下:

1)生成等高线。启动 Global Mapper，载入在“地理空间数据云”中下载好的TIF格式的DEM文件，单击主菜单【分析】的下拉菜单【生成等高线】，调整好相关参数后，即可点击确定生成等高线。Global Mapper提供多种输出方式，可以输出:Global Mapper地图包格式、PDF格式、海拔网格格式、光栅/图像格式、矢量格式、WEB格式，还可以输出海拔空间数据库、光栅/图像空间数据库、矢量空间数据库等多种格式。最常用的是输出矢量格式，矢量格式包括AutoCAD可以使用的DWG和DXF格式、Google Earth支持的KML和KMZ格式等。

2)将等高线导入Google Earth中。将上一步制作的KML/KMZ等高线文件，直接导入Google Earth中，可以看到在研究区域生成了等高线，等高线虽然与地形有一定的差异，但在选线方面能满足精度要求。导入Google Earth的等高线的效果，如图2所示。

图2 等高线导入Google Earth效果图Fig.2 Contour line introduced into Google Earth

将在Global Mapper导出的DWG文件在CASS中打开，将从Google Earth捕获的图像导入CASS中，将等高线与Google Earth捕获的图像叠置在一起，进行坐标纠正，然后平移等高线，根据图像在CASS中选出一条合适的道路，选出几个主点的坐标，并依据《公路工程技术标准》选取合适的路宽。

3)使用COORD进行坐标转换。CASS中得到的主点坐标是1980年国家大地坐标系坐标，而Google Earth采用的是WGS－84大地坐标，因此需要进行坐标转换。利用COORD坐标转换工具可以实现常用坐标之间的转换。

4)利用Path Editor编写KML文件。Path Editor是为Google Earth以及World Wind等软件开发的KML文件批量制作工具。Path Editor用于大量坐标数据、数据文件与KML格式文件的双向交流。KML是Keyhole标记语言(Keyhole Markup Language)的缩写格式，是一种采用XML语法与格式的常用语言，能够描述并保存各种各样的地理信息，这些信息不仅能够被Google Earth、Google Maps或微软的Virtual Earth识别并显示，而且还可以与其他Google Earth或Google Maps用户分享这些地标与信息。

5)利用GoodyGIS提取高程，绘制纵横断面。谷地地理信息系统(GoodyGIS)是一款基于Google Earth和Google Maps免费资源而开发的地理信息系统软件，其开发的目的在于扩展Google Earth和Google Maps在中国的应用，提高使用效率［4］。在GoodyGIS中点击菜单栏的“导入KML文件”将设计好的KML文件导入谷地地理信息系统，显示出设计好的道路的各点。点击进入高程提取界面，在“选择对象”的下拉选择框中，选取“所有点对象(所有点)”，然后点击“高程数据提取”，点击“计算高程点数”出现如图3所示的高程提取信息。

图3 高程信息提取Fig.3 Elevation extraction

2 选线效果

打开Path Editor后，选取已转换为WGS－84坐标系的Excel文件，打开后选择菜单栏“Set设置——sort分类”，勾选“线［L］”再单击“OK”，返回主界面，将文件另存为 Google Earth识别的KML/KMZ格式即可。在Google Earth中打开编好的KML文件，得到如图4所示的效果图。