基于DWG图形文件制作复杂地形区域kml文件的方法及精度分析

陈志华 徐吉松 张克铭

摘 要：阐述直接导出、同名点坐标转换、投影变形处理等基于DWG图形文件制作复杂地形区域kml文件的制作方法，并对三种方法进行实例介绍；对直接导出法与投影变形处理法进行精度分析比较，对同名点坐标转换、投影变形处理三种方法进行精度分析比较；提出投影变形处理法对基于DWG图形文件制作复杂地形区域kml文件精度最高的结论。

关键词：kml文件；坐标转换；投影变形

中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）02-0131-02

Abstract： This paper expounds the methods of making KML files of complex terrain area based on DWG graphic files， such as direct export， coordinate transformation of same-name points， and processing of projection deformation， and introduces three methods with examples. The precision of the direct derivation method and the projection deformation processing method are analyzed and compared， and the accuracy analysis and comparison of the coordinate transformation of the same name point and the projection deformation processing method are carried out. This paper puts forward the conclusion that the precision of kml file in complex terrain area based on DWG drawing file is the highest by the method of projection deformation processing.

Keywords： kml file； coordinate transformation； projection deformation

1 概述

随着测绘技术的飞速发展，各行各业对测绘新技术的应用越来越广泛。kml文件用途广泛，如可用于三维专题图表示[1]，也可与GIS结合用于农村新能源规划与评价[2]，而基于DWG图形文件所明确的范围制作的kml文件可用于无人机航线规划、野外地质矿产资源勘探、地质勘察、环境保护、城乡规划与设计、施工等。

一方面，DWG图形文件中所使用的坐标系属平面直角坐标系，而且存在多种测量坐标系的异同；而GoogleEarth所使用的是WGS-84坐标系，属椭球坐标系[3]；显然，将平面直角坐标系的DWG图形文件表达于GoogleEarth球面之上将存在着投影变形误差。另一方面，复杂地形区域的DWG图形文件存在着高差变化较大的情况，当选择的投影面为低海拔面时，则高海拔区域比低海拔的区域投影变形大，反正亦然[4]；这时，将两者表达于GoogleEarth之上也会存在误差大小的差异。第三方面，离中央子午线越远其投影变形越大；这时，将DWG图形文件表达于GoogleEarth之上也会存在误差大小的差异。

2 方法介绍

基于DWG图形文件制作kml文件的方法可分为直接导出法、同名点坐标转换法、投影变形处理法。

2.1 直接导出法

对于中央子午线和坐标系均未改变过的标准DWG图形文件，可使用南方CASS9.1软件直接导出kml文件。

2.2 同名点坐标转换法

同名点坐标转换即将同名点的地心大地坐标系成果（BLH）转换成地心空间直角坐标系成果。

在GoogleEarth中打开kml文件，选取特征点明显的同名点提取其大地坐标（BLH）并保存为txt文件，使用GPS工具箱5.0将其转换成投影坐标（xyz）并整理成南方CASS的格式展点于和DWG图形文件统一窗口中，以所展点位为实际理想位置，将DWG图形文件转换；转换步骤：南方CASS9.0-地物编辑-坐标转换-转换前、转换后公共点坐标拾取（高程输入0）、添加-计算四参数-图形-使用四参数转换即可将图形转换并导出kml文件。

2.3 投影变形处理法

将地球上的各种地理事物与现象表示到平面上，需要采取一系列数学变换，才能使地面上的点与平面上的点建立起对应关系。本文使用ArcMap10.1对DWG图形文件进行投影变形处理，再导出kml文件，方法如下：

第一步，在ArcMap10.1窗口打开dwg数据线层（若为范围），dwg图右键，数据-导出shp格式数据；定义投影坐标系：系统工具箱-Data Managemet tools-投影和变换-定义投影-坐标系选投影坐标系-高斯投影-北京54/西安80-根据实际情况选择中心经度；图层右键-属性-坐标系-地理坐标系-World-WGS84-shp数据右键-导出数据（勾选数据框）-关闭ArcMap10.1。

第二步，准备同名点数据文件：从Google地球上选择同名点并保存为excl文件，格式如下：

重新打开ArcMap10.1，加载新导出的勾选数据框的shp文件，打开从Google地球上选择的同名点excl文件，sheet表右键-显示XY数据。

第三步，调出空间校正工具条-编辑器-开始编辑shp-新建位移链接工具-选择转换前和转换后同名点-空间校正设置校正数據（选择以下图层中的所有数据）-校正方法（选择仿射或相似等）-校正-保存编辑。

第四步，系统工具箱-Conversion Tools-转为kml-图层转kml。

3 实例

3.1 直接导出法实例

本文引用实例投影转换参数为：

投影椭球：北京54-克拉索夫斯基椭球

坐标加常数：X（纬度方向）：0；Y（经度方向）：500000

椭球半径：a 6378245.000000；b 6356863.018773

中央子午线： 102°00′ 00″；带宽：3度

即可直接导出kml文件。

3.2 同名点坐标转换法实例

本文引用实例共选取同名点6个，中心经度（中央子午线）为99°00′ 00″， 源椭球系为WGS 84椭球， 目标椭球系为WGS 84椭球。转换时大地坐标以度分秒输入，如24°15'9.31"应输为24.150931。转换成果数据见表1。

使用转换后图形即可重新导出kml 文件。

3.3 投影变形处理法实例

本文实例属复杂地形区域，相对高差变化较大，投影变形不一致；因此，将两者表达于GoogleEarth之上时存在误差大小的差异；当低海拔的区域与GoogleEarth符合较好时，高海拔的区域与GoogleEarth符合相差很大，反正亦然；当使用ArcMap10.1先对DWG图形文件进行投影变形处理再导出kml文件时，则两者均能。

4 精度分析

4.1 模型精度分析

由于修正參数法是在GoogleEarth软件窗口中使用“显示标尺”按钮在GoogleEarth模型上量取kml文件与GoogleEarth同名点之间的差值作为投影转换参数进行修正，同名点坐标转换法所需要的大地坐标也是在GoogleEarth模型中获取， 而GoogleEarth模型本身的精度为±30m，显然，从模型精度分析得出投影变形处理法的精度高于修正参数法及同名点坐标转换法。

4.2 数学精度分析

4.2.1 直接导出法与投影变形处理法数学精度分析

本文实例选取分布于图形区域内高低海拔范围内同名点14个，以GoogleEarth上同名点位为基准，统计直接导出法与投影变形处理法平均点位误差，绘制数学精度柱状图，见图1。

从图中比较得出，直接导出法平均点位误差47m，投影变形处理法平均点位误差12m；因此，投影变形处理法精度高于直接导出法。

4.2.2 修正参数法、同名点坐标转换法、投影变形处理法数学精度分析

本文实例选取分布于图形区域内高低海拔范围内同名点15个，以GoogleEarth上同名点位为基准，统计修改参数后点位误差、同名点坐标转换后点位误差、投影变形处理后点位误差，绘制数学精度柱状图，见图2。

从图中比较得出，修正参数法平均点位误差35m，同名点坐标转换法20m，投影变形处理法10m；因此，投影变形处理法精度最高，同名点坐标转换法精度次之，修正参数法精度最低；但是，投影变形处理法的方法步骤相对麻烦一些，同名点坐标转换法次之，修正参数法相对简单一些。

5 结束语

基于DWG图形文件制作kml文件的方法有多种，应根据其坐标系、地理位置、地形复杂情况，以及对kml文件使用的精度要求，采用与之相适应的制作方法。在DWG图形文件与其比例尺精度相一致的情况下，根据本文分析得出，对于复杂地形区域，先使用ArcMap10.1对DWG图形文件进行投影变形处理再导出kml文件的制作方法较为理想，表现为kml文件与GoogleEarth符合较好，精度最高。

参考文献：

[1]闫鹤，张峥，杨森，等.基于KML的三维专题图表示方法[J].测绘工程，2012，21（2）：50-53.

[2]杜英俊，于重重，刘杰.基于KML开发的GIS系统研究与应用[J].计算机应用与软件，2010，27（10）：49.

[3]国家测绘局职业技能鉴定指导中心.测绘案例分析[M].北京：测绘出版社，2009：21-22.

[4]中华人民共和国国家标准.GB 50026-2007.工程测量规范[S].北京：中国计划出版社，2008：19.