Google Earth在公路设计中的应用

2016-01-29李月姝

科学中国人 2016年29期

关键词：公路卫星利用

李月姝

吉林交通职业技术学院

Google Earth在公路设计中的应用

李月姝

吉林交通职业技术学院

Google Earth是由美国Google公司设计的一款全球卫星地图集成软件，它具有三维卫星影像图浏览功能。就目前来看，国内国外对地图集成软件的设计有很多，其中Google Earth的影响力是最大的。随着我国经济的迅速发展，在基础设施建设上也越来越完善。在进行公路工程设计上，经常需要三维卫星影像对该地区的环境进行监测。把收集上来的地质材料，通过三维动画的形式展现出来。本文就是围绕Google Earth软件，针对公路设计中的问题，对其进行改进，使其能够更好的完成公路设计工作，满足在公路工程中的应用。

Google Earth；公路

工作人员在公路设计中会遇到一定的工作量问题，比如在进行公路绘图的时候，一般都是用1∶500000的比例尺，如果想要获得准确的经纬度，工作人员还需要查看图片把整个区域进行重新拼接，这样会导致工作人员的工作压力。工作人员在影像图的使用上会有一定的困难，主要是不能够进行三维动画的展示。而利用Google Earth后，可以通过影像图，把绘图的精度进行更确切的划分，能够清晰的看到公路上的事物，满足公路设计的需求。所以，Google Earth可以提高公路设计中工作人员的工作效率，还能够更好的对公路设计方案进行展示。

一、Google Earth的概述

Google Earth是一款由美国Google公司开发的虚拟地球软件，它主要是把卫星采集的影像、航空中排出的照片、三维地面模型等，利用GIS信息系统把其设置在同一个地球的三维模型上，可以方便进行浏览，Google Earth是目前使用最多的地理信息系统。Google Earth有很多版本，比如说有Free版、Plus版、企业版等多个版本，可以通过Google Earth Free版从网上免费下载，Google Earth的出现给人们提供了很多的便利。

Google Earth在使用的过程中，如果遇到分辨率不高的区域，可以运用复制贴图的方式，挑选出一些分辨率比较高的影像图放入到Google Earth中。还有就是，Google Earth的运行使用必须要在有网络支持的情况下。所以，在使用Google Earth的时候，电脑必须要与网络相连接。

二、Google Earth在公路设计中的应用

Google Earth是一个拥有全球范围的卫星影像图和三维地形数据的软件系统，软件中的地理数据可以给公路建设的前期工作做一定的准备。Google Earth在使用的过程中，具有一定的三维漫游功能，让该系统不受到空间上的限制。工作人员在进行公路设计的时候，可以通过Google Earth，在此基础上建立一个三维模型，便于人们进行演示。Google Earth在运用的时候，主要是利用通用的GIS模型，把其建立在公路三维信息管理系统的平台上。

（一）利用Google Earth进行公路线路的选择

由于国家在进行基础设施建设的时候，都会对公路线路进行选择。但是往往在公路选线的时候，会遇到一定的问题，比如乡镇、城市的路网线路随着时间的推移也发生了改变。这些线路的变化因素，使相关的测绘部门在收集地形图的时候，发现线路都比较陈旧，不能够很好的对公路进行设计。

而Google Earth是拥有全球范围的卫星影像软件系统，在对城市的卫星影像中能够清晰的呈现出来，而且还会随着时间的变化而进行更新。除了城市中的高清影像，在乡镇中Google Earth的影像分辨率大约在10～30 m，能够清晰的反映出该地区的地形，村庄的形态也基本可以看出来，尤其是一些广袤的田地、工厂可以看的很清楚。一般二级以上的公路还有一些重要的国道是可以分辨出来的，其中水泥路面与周围植被对比显示的比较明显，在地图中绿色与灰色会呈现强烈的对比，三级公路在地图中也可以显示出来。

谷歌地图在大城市中的影像一般的分辨率可以达到0.6 m，可以看出公路上显示的标线，在比例尺的显示上一般是1∶2 000的地形图更为清晰。这些卫星影像一般都是几年前拍摄的，比一般的地形图更能反映该地区地形的现状，比较适用与公路路线的选址。根据实际的操作中，可以在选取卫星影像图片时，对一些大城市的影像进行设置，把图片的清晰度设置为500 m，使其达到最高的清晰度。对于一些乡镇来说，由于本身图像的清晰度就比较低，可以把其设置为5 000 m，达到最高的清晰度。

如果想要快速提取Google Earth卫星影像的时候，可以利用Google Earth中的连接口进行编程。首先，是要用程序控制Google Earth，把有用的数据进行下载。其次，是要把程序中要用到的图像进行分区域的捕捉，根据捕捉的情况计算出图像中不同的坐标。然后，把要选取的路线放入到图像中，进行坐标定位，把其重新拼接成一个整体的图像，这就是公路选线的基本步骤。可以利用Google Earth的卫星影像，去很好的了解当前城市中的地形，考虑到城市中的水系、土质等情况，针对当前谷歌地图提供的数据，减少实际考察的工作量，提高设计者的工作效率，设计出合理的路线方案。

（二）利用Google Earth中的地面模型进行公路设计

在利用Google Earth的时候，可以通过API接口完成编程的实现。首先是控制Google Earth软件，使其能够自动的下载该区域的数据。其次是利用API，查询三维坐标的地理位置，按照一定的距离，把该地区的地面数据收集到文本文件中。最后，是把提取出来的数据，利用专门的软件建立一个三维数字地面模型，方便工作人员进行选线。通过研究可以发现，不同地区内的Google Earth中提供的三维地形数据的精确度是不同的，因为该系统是由美国人设计的，所以在美国使用的精确度是最高的，一般是采用矩阵模型，以满足设计者的需求。而在其他国家区域点之间的距离为50～150 m，一般是采用三角网模型，进行公路选线。所以，在进行数据提取的时候，我国工作人员应该把图像的分辨率设置在1 000～2 000 m之间，用来满足公路选线的精确度。

（三）利用Google Earth进行公路方案演示

以前在进行公路设计的时候，多是采用二维图纸来进行展示。在进行公路建设的时候，为了传递工程情况只能是综合不同投影面的二维图信息，在大脑中形成一个三维的公路模型。

随着科学技术的进步，人们开始把公路三维模型制作成视频动画，让观看者能够更直接的去了解整个公路的设计。虽然通过模型的转变，可以从二维到三维的去查看公路设计，但是由于工作量大、各个地形之间相互交织很难满足相关要求，特别是对公路周边的生态环境的描述有限。而Google Earth的出现，改变了当前的现状，解决了这些问题。可以利用三维地形数据，再加上全球的卫星影像，建立一个比较全面的三维虚拟软件系统。可以把公路的设计方案导入到Google Earth中，就可以观察到公路的三维模型与该区域的数字地面模型数据的叠加，建立一个比较完整的公路三维模型。还可以把影响公路设计的因素，如水源、地质等因素导入到Google Earth中。利用Google Earth的实时三维漫游功能，根据自身的需要，从不同的角度去考虑公路设计方案的可操作性。使其对公路进行设计评估的时候，可以达到一个完美的效果。

（四）建立公路三维管理系统

Google Earth本身是一个GIS系统，公路建设部门可以利用Google Earth中的全球范围卫星影像图和三维地形数据，收集公路网、当地的一些地形信息等。基于公路设计中的原理，可以利用Google Earth这个软件系统，把其作为一个平台，通过技术的应用，把它进行一定的扩展，使其能够发展成为三维公路管理系统。