基于Google Map的测量数据可视化研究

陈春莹，邹进贵

(武汉大学测绘学院，湖北 武汉430079)

一、引 言

目前我们正步入信息化的时代，信息的获得和提取是作出科学决策的关键［1］。在信息获得和提取过程中，获取信息的速度取决于信息的综合管理和信息的形象直观的表达［2］。随着测量方法和测量精度的提高，数据的获取变得更加简单，但是大量的数据造成了数据处理过程中的麻烦，而数据可视化可以将简单的数字变成可以直观分析的图、表等，更有利于信息的存储和管理。

在互联网高速发展的时代，一个网页可以做很多事情，使得信息共享和分析更加便捷。B/S的结构使得信息交互更加便捷，克服了软件平台的限制。研究高效、方便、实用的测量数据网络处理系统成为一大热点［3］。

本文主要是结合Google Map API和B/S的结构框架［4］，研究基于Google Map的测量数据可视化，使得测量数据可以直观地显示在谷歌地图上，方便后期数据处理;同时，可以随时将控制点数据可视化表达，便于野外测量等。

二、理论基础

1．Google Map API

Google Map API是利用JavaScript语言，使得用户在网页中嵌入Google地图。它的具体功能是通过API提供的各种接口类实现的，主要包括Map类、LatLng类、Polygon类，以及各种事件响应函数。

(1)Map类

Map类是Google Maps API的核心内容，Map实例是所有Google Maps应用的重点对象，会贯穿整个应用项目的全部。此类的对象可以在页面上定义一个单个的地图。Map类的构造函数为:

Map(mapDiv:Node，opts?:mapOptions)，用户可以使用传递的任何(可选)参数，在指定的HTML容器(通常为DIV元素)中创建新的地图。地图的大小、类型、背景色、拖放的光标类型等基本信息均可以通过构造函数指定。Map类常用的方法有:set-Center、getCenter()、getZoom()、addControl、setMap等。

(2)LatLng类

构造函数为LatLng(lat:float，lng:float)，是以纬度和经度表示的地理坐标点。LatLng的坐标不能修改。如果想要计算其他点的坐标，必须新建一个LatLng对象。主要方法有:lat()返回点的纬度值、lng()返回点的经度值。

(3)Polygon类

一系列有序坐标组成了Polygon对象。多边形定义闭合区域。多边形选项包括:多边形边缘“笔触”的粗细程度、自定义的颜色和不透明程度，以及封闭区域“填充”的不透明程度和自定义的颜色，用十六进制数字HTML样式表示自定义的颜色。

2．可视化处理原理

目前传统的三维可视化建模方法有:基于摄影测量获得遥感影像的三维建模方法［5］、基于激光雷达的三维建模方法、基于二维GIS的三维建模方法［6］、基于CAD的三维建模方法［7］等。本文采用一种新的可视化方法，可以随时在浏览器上获取数据的简单的三维可视化模型。

(1)坐标转换

用户在谷歌地图上得到的坐标是以经纬度表示的世界坐标。试验发现，在较小范围内，可以将其坐标系看成是平面直角坐标系。因此，可以利用坐标转换的“四参数”转换原理，将世界坐标系和测量坐标系进行转换，坐标关系如图1所示。坐标转换公式为

图1 坐标关系

(2)测量数据可视化

为了在平面的地图上看出建筑物的简单轮廓，本文建立了如图2所示的点位坐标关系图，各点之间坐标关系为

图2 点位变换原理

求得P1～P4的坐标之后，根据用户输入的建筑物的层数信息，将4个点的纬度值同时增加，从而求得建筑物顶端四边形的坐标，并建立相应的四边形，得到建筑物的简单三维模型。

三、编程实现与应用

在以上研究基础上，在ASP．NET下新建网站［8］，以c#和javascript作为开发语言、SQL Server作为数据库平台，生成网页。在．aspx文件下编写谷歌数据接口程序，对谷歌地图进行二次开发;在．aspx．cs文件里编写对数据的处理程序。

用户登录后，可以通过文件上传，将需要的信息文件上传到服务器上面，并对上传的文件添加备注等信息。上传后的文件可以查看系统为其重新编号的新文件名，后续使用的文件将用其新文件名。

文件重命名的主要代码是:

DataView results=(DataView)MaxFileID．Select(DataSourceSelectArguments．Empty);

int FileAddID=Convert．ToInt16(results［0］［0］);∥获取数据库中最大文件ID fileupload．SaveAs(path+FileAddID+newext);

1．控制点信息可视化

控制点可视化管理系统主要是将已有的控制点信息通过．xls文件导入并标记在谷歌地图上。当把鼠标放置在标记点上时会显示标记点的点号，当点击标记点时，会显示标记点的点名，并且在右侧空白区域显示标记点的经纬度坐标等详细信息。结果如图3所示。获取标记点信息的主要代码是:

var

nodes=xmldoc．getElementsByTagName("marker");

var msg_lat=nodes［i］．getAttribute("纬度");

var DMsg="点名:"+msg_name+' '+"纬度:"+msg_lat+' '+"经度:"+msg_lng+' '+"高程:"+msg_h+' '+"详细信息:"+msg_msg;

createMarker(point，DMsg，"#"+msg_num);

图3 控制点信息可视化

2．建筑物的三维可视化

建筑物的三维可视化系统主要是利用在谷歌地图上刺取同名点，求得谷歌地图经纬度坐标和测量坐标之间的转换参数;也可以在参数文件框内输入转换参数文件，将待转换的测量点标记在谷歌地图上。

在地图上用鼠标拖动框取标记点，并输入层数信息，就可以对建筑物进行简单三维建模，结果如图4所示。用户操作界面如图5所示。转换后的测量点坐标通过xml文件传递到前台．aspx获取，主要代码是:

double y2=(1+m)*(sa*x1－ca*y1)+dx;

double x2=(1+m)*(ca*x1+sa*y1)+dy;

XmlElement xe1=xd．CreateElement("coordinate");

xe1．SetAttribute("lat"，x2．ToString());

xe1．SetAttribute("lng"，y2．ToString());

图4 武汉大学建筑物的可视化模型

图5 测量数据可视化操作界面

四、结束语

本文主要是研究如何将已有的测量数据在谷歌地图上可视化，充分应用在测量前期路线规划和后期测量成果展示中。本文主要工作是结合B/S模式，将谷歌地图作为可视化表达的工具，根据谷歌地图数据存储形式，研究现有测量数据在谷歌地图上表达的转换模式，将建筑物在地图上进行三维显示。

与其他三维建模软件相比，该系统的优势在于建模简单，方便，不受限于环境;网络化的系统，只需要有最简单的浏览器软件，省略了软件安装的各种麻烦和限制。

［1］ 何全军．三维可视化技术在地理信息系统中的应用研［D］．吉林:吉林大学地球探测与信息技术学院，2004．

［2］ 马丽丽．探测GIS中三维可视化的研究与设计［D］．成都:成都理工大学，2007．

［3］ 胡荣明，杨成斌，陈晓娣．测量数据处理的网络化模式［J］．测绘通报，2014(6):71-74．

［4］ AKANBI A K．Integration of a City GIS Data with Google Map API and Google Earth API for a Web Based 3D［J］．International Journal of Science and Research，2013，2(11):200-203．

［5］ 赖玲莉，许妙忠，李明．基于摄影测量的高精度三维城市建筑物建模技术［J］．测绘信息与工程．2007，32(5):24-27．

［6］ RANZIGNER M，GLEIXNER G．GIS Database for 3D Urban Planning［J］．Compute．，Environ．and Urban Systems，1997，21(2):159-173．

［7］ 陈谊，孙悦红，牛兵．基于CAD数据的3D场景建模及演示技术研究［J］．系统仿真学报，2007，19(7):1504-1506．

［8］ 李千目．ASP．NET程序设计与应用开发［M］．北京:清华大学出版社，2009:3-4．