基于Google Earth影像测制大比例尺地形图

文宏军，卜绿叶

（洛阳城市建设勘察设计院有限公司，河南洛阳471000）

0 引言

地形测量指的是测绘地形图的作业。即对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。常规地形图测量方法有：地面数字测图和航空摄影测图。地面数字测图野外工作量大，作业周期长，成本高，而航空摄影测量虽野外工作量较小，但只较适合大面积地形测量，对于小面积地形测绘，由于其航摄成本高，航摄要求较苛刻，故小面积作业不便采用。近年来，随着航天技术与数字影像技术的发展，卫星遥感影像质量不断提高，空间分辨率从原来的几十米发展到今天的 0.41 m(GeoEye－1，全色)，影像处理技术也发生了质的飞跃，卫星影像资料种类繁多，影像处理软件层出不穷，影像清晰度不断提高。GoogleEarth集成了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)三种高新技术的功能、部分地区影像分辨率高达 0.5 m，可在全球范围内周期性地更新。卫星遥感影像具有获取周期短、成本低、野外工作量小的特点，因而具有广阔的应用前景。本文通过工程实例介绍了基于Google Earth影像测制大比例尺地形图的生产流程。

1 测区概况及技术设计方案

1.1 测区概况

该项地形图测量主要用于新蔡县黄楼镇总体规划。黄楼镇位于新蔡县西部，号称“西大门”，距县城21 km处，西与平舆县万金店乡相邻。驻新公路横贯全境，北临小洪河、小清河，黄楼镇交通便利，区位优势明显，驻新公路穿境而过，大广高速、新阳高速在境内交叉，形成黄金十字架，镇政府所在地东距大广高速出口5 km，西距新阳高速出口15 km。境内有戚桥港、团结港，黄余路、黄李路、黄石路、黄化路呈放射状覆盖全境。属淮北冲击湖积平原，地势低平，地面高程一般在海拔32～41 m之间，相对高差10 m左右。西北略高，东南稍低，自西北向东南呈微倾斜状。

1.2 技术方案设计

1.2.1 生产流程（见图1）

图1 生产流程图

1.2.2 成图规格

采用高斯-克吕格投影,按3°分带。平面坐标系统采用1980西安坐标系，中央子午线为114°，位于第38度带；高程采用1985国家高程基准，高程注记标注到 0.01 m，等高距为 1 m。

1.2.3 成图精度

（1）内业加密点对附近野外控制点的平面位置中误差以图比例尺计不得大于0.5 mm；

（2）地物点对附近野外控制点的平面位置中误差以图比例尺计不得大于0.75 mm。

1.2.4 成图内容

制作镇区1：5000比例尺数字化现状地形图。测区内的道路、街道、河流、沟渠、桥梁、高层建筑、公建单位、小区、村庄内主要道路需要详细绘出，地形图规格和精度满足镇区总体规划要求。

2 作业过程

2.1 Google Earth影像获取

在Google Earth上利用截图工具，截取测区Google Earth影像。测区新蔡县黄楼镇Google Earth影像分辨率为 1.5 m，影像拍摄时间为2015年2月 11日，道路、房屋、沟渠、田间小路等影像清晰可见（见图2）。

图2 测区Goog le Earth影像

2.2 像控点的选取

在 Google Earth影像图上选择具有明显影像特征的像片控制点，选择依据是；要均匀分布在整个校正区域、特征要固定而明显、并能正确识别和定位。如：固定的建筑物的角点、围墙的拐点、河流拐弯处或交叉处、桥梁和交叉路口等。

2.3 像控点的测量

像控点测量采用网络GPS-RTK测量技术，网络GPS-RTK具有精度高、实时性强等特点，各类研究报告显示，RTK测量精度与常规测量的I级导线、IV等水准相当，可以满足各类测量的图根控制精度要求。

2.4 影像纠正

传统的图像几何校正是先打开图像，在图像上选好点后再输入对应点的地面坐标，这样不但容易将点号及坐标输错，而且点多时非常繁琐。因此，该项目采用南方CASS软件进行影像纠正。首先将RTK采集的控制点数据在CASS软件的绘图区展绘出来；然后根据控制点的分布，再将GoogleEarth影像插入和放大，就可以直接在图像上选定控制点并捕捉对应的地面控制点。这样就完成了地面控制点与图像上的对应点之间的匹配关系，最后执行“纠正”命令即可。图像几何校正的效果与控制点的位置、数量、分布、纠正方法及图像上采点的准确度有关。因此，在控制点选好后，应特别注意提高在图像上采点的精度，最好将图像适当放大，并且在AutoCAD的“选项”框中将“十字光标大小”调到适合大小。图像几何纠正后的点位误差不超过1m即可达到满意的效果。

2.5 影像矢量化

首先在CASS里建立13个图层（地貌和土质层、工矿建筑物及其它设施层、控制点和高程点层、居民地和垣栅层、交通及附属设施层等）并赋予各层不同的颜色；然后将GoogleEarth影像作为底图，用CASS制图工具直接在上面矢量化。建筑物的矢量化，其点位选取以建筑物的地基为准，若地基位置不清，可以其他影像代替，如房屋的房檐，根据该项目实际的情况，可酌情减去 30cm～50 cm。沟渠等地貌以实地影像边线为准矢量化。若有树木覆盖，以树木边沿绘出，若林带较宽(超过图上2mm)，则林带单独绘出；水塘、道路等边线，以《地形测量规范》方法绘出，即水塘绘出水崖线，水塘边线，道路绘出路边线、路肩线、路沟两边线。对于面状地物（如建筑物、湖泊等）一定要使其外轮廓线闭合。对于图像上被阴影遮挡的信息，可以通过地面测量来弥补。

2.6 高程点测量和精度检查

目前Google Earth影像只能提供平面坐标，其高程精度还不能满足地形图测量要求，因此高程需要实地测量。高程测量在视野开阔信号较好的地区利用网络RTK技术进行，在建筑区及树木密集区可以用全站仪或水准仪进行高程测量。根据规范要求高程注记点应选在明显的地物点和地形特征点上，其密度为图上每100 cm2内，平地、丘陵地10～20个；山地、高山地及地形特征点稀少地区8～15个。等高线注记图上每100 cm2内1～3个。测量高程同时也可对地物、地貌点的平面精度进行检核。

2.7 地形图数据编辑

地形图编辑前，先要进行数据整理，清除冗余，检查断线并连接，理清图层、图色。全图数据整理完后，一般先编辑等高线。等高线应真实表示地貌，走向合理，连续光滑，在山头、洼地要适当加绘示坡线。地物的编辑须相当仔细，一定要认真按照外业检测资料，准确运用图式符号编辑。各种文字注记和数字注记准确无误。地物、地貌编辑完，还须进行矢量的三维数据检查。之后，图幅接边，图外整饰。

2.8 检查验收

一幅图经过编辑后,还不能立即交付使用，必须经过质检部门100%的检查。检查的内容主要有两项，即图面检查和上机检查。图面检查是检查图面线划是否规范，地物、地貌表示是否合理，注记是否正确，是否有错漏等。上机检查主要检查图层、图色是否正确，是否有断线、冗余数据,图幅之间是否接边等。图幅检查合格，才可交付。

3 优越性

Google Earth影像测制地形图与其它成图方法相比，具有许多优越性：（1）外业工作量少。Google Earth影像测制地形图主要工作是内业测图，外业只需要做少量控制、高程点测量、检测和补测。这样野外工作量就大大减少了，劳动强度也降低了。（2）成图速度快。一般的野外测量要受天气影响，要受到各种险要地形影响。这些因素对Google Earth影像测制地形图影响极小。对大面积测图，Google Earth影像测制地形图优势更明显，成图速度相比更快。（3）资金投入少。相对于其它成图方法，Google Earth影像测制地形图资金投入少，经济效益高。

4 结语

基于Google Earth影像测制地形图这一测图方法，应用于新蔡县黄楼镇总体规划地形图测量中，取得了良好的效果，成图质量满足镇区总体规划要求。实施证明在Google Earth影像比较清晰的区域，在严格的精度控制措施下，所测地形图的精度完全可以达到1∶5 000地形图的精度要求，甚至更高。虽然高程点仍需实测，但就大比例尺地形测量而言，还是大大减少了野外工作量，缩短了工期，节约了成本。因此此种大比例尺测图方法可以在城镇规划，工程项目的前期方案设计、项目的选址等领域地形图测绘中推广应用。