Google Earth和 ARCGIS以及奥维互动地图等软件在公路水土保持监测中的综合应用

陈琳+刘涛+李伟

摘 要：随着遥感技术的不断发展，在公路水土保持监测应用实践基础上，总结并通过具体案例展示了2种综合利用方法，包括结合Google earth、ARCGIS、奥维和GPS辅助现场勘查?ARCGIS和Google earth数据可视化管理，以供同行借鉴?

关键词：水土保持监测；公路；奥维；Google earth

中图分类号：S712 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180133209

公路建设项目空间跨度大，气候气象、地形地貌、土壤类型侵蚀影响因子空间异质性强，导致公路水土保持监测过程中外业工作量大，野外工作困难，尤其是在环境恶劣地区，如山高谷深，地形地貌比较复杂的区域，高海拔地区、路网稀疏地区，因种种条件限制，道路可通达性极为有限，利用常规传统方法进行相关的野外踏勘手段监测有成本高、周期长、效率低以及难以获取全面等弊端[1]。

随着3S技术的不断发展，从多源遥感数据中提取各种空间、时间尺度上的变化信息成为可能[2～3]。以Google Earth、奥维互动地图等相关软件在公路水土保持监测工作方面也得到了应用推广，为广大科研和咨询工作者提供了便利的平台，帮助水土保持监测工作者提高了工作效率、降低了工作强度和成本。随着遥感技术的普及和大众化，遥感技术在公路水土保持监测过程中发挥更大的作用，在参与公路水土保持监测项目的实践经验基础上，发掘了2种3S 技术综合应用方法，并通过具体案例进行展示。

1 依托项目概况

G3012阿克苏-喀什公路建设项目路线起点桩号为K1025+415（位于阿克蘇建化厂附近，与库尔勒至库车高速公路终点相接），终点桩号为K1453+982.258（位于喀什市库曲湾收费站以南700处），途径阿克苏市、柯坪县、巴楚县、伽师县、阿图什市、喀什市。阿克苏至喀什高速公路项目路线全长428.4937km，辅道及连接线121km。公路等级：高速公路，设计时速120km/h，整体路基宽度28m。全线设大桥6座，新建812m/4座，利用2座；设中桥44座，新建2207m/39座，利用5座；设小桥146座，新建2861m/141座，利用5座；涵洞1047道；互通式立交15处；分离式立交6处；通道36道；收费站4处；服务区4处。项目所在区域属塔里木盆地与天山山脉之间的天山南麓山前冲积、洪积平原地带，属暖温带大陆性干旱气候，沿线地表水流均属内陆河，主要发源于天山南坡，由天山冰川融水和低山暴雨径流混合形成。

2 应用范例

2.1 结合Google earth、ARCGIS、奥维和GPS辅助现场勘查

目前最常用且免费的卫星遥感数据主要来自以Google Earth和奥维互动地图为代表的数字地图或地球软件。Google Earth采用国际通用的WGS84坐标系，将数以TB计的亚米级分辨率卫星影像按照其地理位置贴在1个地球的三维地形上，图像信息丰富逼真，以达到从卫星上俯瞰地球的逼真体验效果。数据源主要为Quickbird、美国IKONOS以及法国的SPOT5，目前Google Earth pro免费面向公众，卫星影像更新比较快，可以满足公路水土保持监测野外勘测和导航工作，配合地形地貌、水域、土壤等空间数据，实现导航、搜索和展示，在内业阶段就获取大量现场自然条件等信息。

奥维互动地图整合了Google地图、Google卫星图、Google卫星混合地图、Google地形图、Bing卫星图、Opencyde等高线图、百度地图、搜狗地图等数据。奥维互动地图支持GE的KML格式数据及多种格式，相当于1个集合GE和GPS功能的免费GIS平台，支持离线数据浏览，标记、量测以及输出等功能。

Google Earth、ARCGIS、奥维互动地图和GPS之间数据可实现相互转换，在公路监测过程中也是利用各软件的优势和长处实现综合利用，信息共享的目的，具体相互关系见图1。

阿喀高速公路路线长，取弃土场数量需查勘节点水土保持监测对象众多，且比较分散，在外业踏查过程中，笔者常常采用Google earth、奥维地图、ARCGIS结合GPS综合应用，完成公路野外踏查工作，进行室内预踏勘，提前熟悉现场背景条件和重要节点情况，为减少踏勘的盲目性，提前识别可利用的道路，提前规划踏勘路线导入奥维互动地图或者GPS中，安排外业路线和工作。

具体步骤为：收集该项目的逐桩坐标表及项目路线图等资料，在Microsoft excel 进行逐桩坐标表（每m、km跨度）批量整理，在ARCGIS平台支持下，导入坐标后，编辑坐标点位地理坐标和投影坐标，再将生成的点文件转化线图层，即可获得路线及桩号等空间信息?为后期现场调研方便，可通过ARCGIS平台ArcToolbox-conversion Tools-To KML-Layer To KML，得到路线?桩号kml文件，或者是通过GPSbabel等转化软件，转化至GPS认可的格式。在野外可通过奥维互动地图APP和GPS查看路线和地物间的空间位置和相对关系，对取、弃土场、重要的桥梁?互通等构造物所处的区域环境有所掌握，并且可提前规划勘测点位和节点位置，在野外勘测过程合理统筹安排查勘点位，即时记录采集监测数据信息，实现无纸化野外监测数据采集，极大地提高了外业勘察的效率及准确性，使繁重的野外踏勘工作得以减少?

2.2 ARCGIS和Google earth交互叠图分析，数据可视化管理

在阿喀水土保持监测过程中，监测对象分散、监测数据通常需要1个工具能够浏览?编辑这些数据监测对象。笔者采用ARCGIS和Google earth将该项目所有的监测空间数据进行了空间管理，按照监测分区分为主体工程区?取土场区?弃土场区?施工场地区和施工便道区共5个图层，每个图层包含该监测分区所有调查样地的信息，还可将奥维互通地图、GPS采集的临时占地范围数据（KML格式的线或面）导入到Google earth中，实现了临时占地的可视化?如图2所示?

公路水土保持工作中需要留存大量的现场照片，记录临近自然条件、跨越河流、记录拍摄地点，可作为分析的背景材料、编制报告书的材料，传统的照片管理模式并不方便索引照片，拍摄照片可以利用含有GPS模块和摄像头的智能手机或者GPS相机保证拍摄时间和定位同步，目前Google公司的Picasa 软件已停止使用，可以采用地图加加、照片to Google earth小软件将所有含有经纬度的照片批量转化为kml/kmz格式文件，从而实现对监测过程的影像资料管理。

3 结语

本文通过2种具体案例总结并展示了多种软件交互使用在公路水土保持监测工作的应用，通过对Google earth、ARCGIS和奥维各软件平台的优势和交互使用，有效识别项目现场情况，缩短了勘察周期，大大减少了野外工作量，降低了监测成本，提高了工作效率，并且为资料稀缺公路现场勘察有效收集手段，奥维、GPS系统等“虚拟向导”工具，能提供精准位置和导航，并且结合ARCGIS、Google earth空间管理平台实现水土保持监测数据信息管理，随着3S技术和水土保持监测信息化的不断发展，为以后的公路水土保持规划、方案、监测和验收工作提供借鉴和参考。

参考文献

[1]张忠明.Google Earth在公路建设中的应用研究[J].西部交通科技，2017（2）.