手持GPS與Google Earth聯(lián)機(jī)后在線性工程踏勘中的應(yīng)用

李 磊

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司地質(zhì)路基勘察設(shè)計(jì)院，北京 102600)

1 研究背景

在長大線性工程，如鐵路、輸油氣管道、高壓電線、跨流域引水工程等的踏勘中，由于道路不熟悉、交通不便或缺少大比例尺地形圖，工程技術(shù)人員為找到一個(gè)點(diǎn)位，要費(fèi)很多時(shí)間，或繞很多彎路，效率低，尤其是在西部的大型線性工程踏勘中，該問題更加突出。如能將Auto CAD中已畫好的工程圖元，如線路的中線，導(dǎo)入到手持GPS和Google Earth中，并將手持GPS與PC機(jī)連接，使手持GPS的導(dǎo)航功能與Google Earth的電子地圖功能相疊加，就等于得到了一張具有導(dǎo)航功能的全球電子地圖，能極大地縮短踏勘人員在野外找點(diǎn)的時(shí)間。

此外，將 Auto CAD內(nèi)線性工程的圖元附到Google Earth，可使工程人員對(duì)全線的地形地貌、建筑設(shè)施、交通概況有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí);對(duì)于地質(zhì)人員，可大體從Google Earth上沿線位勾出崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)災(zāi)害。

2 圖元制作

在線性工程，如鐵路、油氣管道的勘察設(shè)計(jì)中，都會(huì)預(yù)先畫出一條中線，再沿中線進(jìn)行勘測(cè)。

在Auto CAD內(nèi)，大型線性工程的中線圖元坐標(biāo)系均為高斯坐標(biāo)系，而Google Earth中的坐標(biāo)系為大地坐標(biāo)系，即通常所說的經(jīng)緯度。具體某一線性工程的高斯坐標(biāo)系，都有測(cè)量人員選定的中央子午線、投影大地高，采用北京1954、西安1980或國家2000大地基準(zhǔn)面［1］。如圖1為Auto CAD中某新建鐵路的局部中線，其采用的中央子午線為114°，投影大地高為70 m，大地基準(zhǔn)面為國家2000基準(zhǔn)面。

圖1 某新建鐵路中線(局部)Fig.1 The axis of a new railway(partial)

將Auto CAD的中線圖元制作成Google Earth可識(shí)別的KML文件，需用一個(gè)中間軟件——ACAD2KML。該軟件由Visual LISP語言編譯而成，是Auto CAD的一個(gè)插件程序，支持Auto CAD 2000及以上版本，其主要為一個(gè)ACAD2KML.vlx文件，在Auto CAD中加載并運(yùn)行即可［2］。該程序的所有權(quán)歸Bigd所有，特此注明。

下面講述KML文件制作過程中運(yùn)算參數(shù)的設(shè)定:加載ACAD2KML.vlx后，利用 ACAD2KML命令運(yùn)行之，即出現(xiàn)“運(yùn)算參數(shù)設(shè)置”的窗口，如圖2。

需要特別提出的是“GE基準(zhǔn)點(diǎn)”，即當(dāng)前Auto CAD的UCS坐標(biāo)系原點(diǎn)(0，0)所對(duì)應(yīng)的Google Earth中的經(jīng)緯度坐標(biāo)［3］。對(duì)于長大線性工程，UCS坐標(biāo)系中的高斯坐標(biāo)，要轉(zhuǎn)成經(jīng)緯度，首先要知道該線性工程所采用的高斯坐標(biāo)系的中央子午線和投影大地高，以及大地基準(zhǔn)面，知道以上數(shù)據(jù)后，即可利用相關(guān)軟件進(jìn)行高斯坐標(biāo)與經(jīng)緯度的轉(zhuǎn)換。例如，圖1中隧道進(jìn)口端的高斯坐標(biāo)為(521 206.64，4 114 513.36)，轉(zhuǎn)換成經(jīng)緯度坐標(biāo)則為(E114°14'15.64″，N37°09'34.9″)。

各種參數(shù)設(shè)定好后，按窗口命令提示，即可生成KML文件，其內(nèi)容為由KML語言編寫，可用記事本打開并編輯。示例中的KML文件部分內(nèi)容如下:

圖2 插件ACAD2KML運(yùn)算參數(shù)的設(shè)定Fig.2 Setting of ACAD2KML parameters

3 文件導(dǎo)入

KML文件制作好后，鼠標(biāo)左鍵雙擊之，PC機(jī)會(huì)自動(dòng)運(yùn)行 Google Earth，并將kmL文件加載到Google Earth地圖上。至此，Auto CAD中的工程圖元即已加載到了Google Earth電子地圖中。與圖1對(duì)應(yīng)，該新建鐵路的局部中線加載到Google Earth后的屏顯效果圖，如圖3所示。

圖3 某新建鐵路局部中線加載到Google Earth后的屏顯Fig.3 The axis of a new railway in Google Earth

4 導(dǎo)航實(shí)施

將工程的KML文件導(dǎo)入Google Earth后，通過數(shù)據(jù)線將手持GPS與PC機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航功能與Google Earth電子地圖的疊加?，F(xiàn)以型號(hào)為MAGELLAN DRIVER 300的手持GPS與PC機(jī)連接為例，進(jìn)述兩者的聯(lián)機(jī)方式與導(dǎo)航操作。

4.1 手持GPS與PC機(jī)的數(shù)據(jù)連接

用手持GPS的數(shù)據(jù)線將GPS與PC機(jī)連接(圖4)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，需要以下2步操作。

圖4 手持GPS與PC機(jī)連接Fig.4 Connection of handheld GPSand PC

(1)在手持GPS內(nèi)，設(shè)置與PC機(jī)連接，具體操作步驟為:將手持GPS通過數(shù)據(jù)線與PC機(jī)相連，之后在GPS出現(xiàn)的頁面上，選擇“連接到PC”;或者在地圖頁面，按照“MENU—查看—設(shè)置—連接—連接到PC的操作步驟，將GPS連接到PC機(jī)［4］。

(2)手持GPS設(shè)備PC端Driver的安裝［5］:MAGELLAN DRIVER 300手持GPS的PC端Driver有2個(gè)文件，分別為MUD.inf和MUD.sys。通過數(shù)據(jù)線將GPS與PC機(jī)相連后，在PC機(jī)設(shè)備管理器的端口項(xiàng)(COM和LPT)，通過列表選擇文件夾PC Driver文件的存儲(chǔ)位置，之后PC機(jī)會(huì)自動(dòng)安裝GPS設(shè)備的PC 端 Driver。

至此，已完成手持GPS設(shè)備與PC機(jī)的相連。通過GPS的驅(qū)動(dòng)程序，可實(shí)現(xiàn)GPS與PC機(jī)的數(shù)據(jù)互換，即“從GPS導(dǎo)出數(shù)據(jù)”或“向GPS導(dǎo)入數(shù)據(jù)”，型號(hào)MAGELLAN DRIVER 300的手持GPS的數(shù)據(jù)互換程序?yàn)椤癟riton數(shù)據(jù)工具”。

4.2 實(shí)時(shí)導(dǎo)航操作

在戶外，手持GPS與PC機(jī)連接后，只要GPS能正常工作，搜到信號(hào)，即可實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航功能與Google Earth電子功能的疊加。而在GPS導(dǎo)航過程中，PC機(jī)是不需要上網(wǎng)的，PC機(jī)提供的只是Google Earth運(yùn)行硬件平臺(tái)和Google Earth的緩存文件。

這個(gè)緩存文件名為dbCache.dat，一般會(huì)很大，動(dòng)輒幾百兆，存儲(chǔ)路徑為c:Documents and SettingsAdministratorLocal SettingsApplication DataGoogleGoogleEarth，主要存儲(chǔ)的是在使用Google Earth瀏覽地形地物時(shí)，自動(dòng)從網(wǎng)絡(luò)上下載的影像文件和坐標(biāo)數(shù)據(jù)。以前查看過的地區(qū)，下次打開的時(shí)候就不需要再重新下載地圖了。故只要是以前用Google Earth查看過的區(qū)域，在戶外用手持GPS與PC機(jī)連接的工作過程中，Google Earth即可為手持GPS提供準(zhǔn)確而全面的電子地圖，完成實(shí)時(shí)導(dǎo)航工作。

Google Earth地圖相對(duì)紙質(zhì)地形圖有明顯的優(yōu)勢(shì)，它的地形地物信息不僅比紙質(zhì)地圖新，而且更全面，并能自由縮放，即使是鄉(xiāng)間田埂小道也能顯現(xiàn)出來。

5 結(jié)語

將鐵路、輸油氣管道、高壓電線、跨流域引水等長大線性工程的中線導(dǎo)入Google Earth后，工程技術(shù)人員即可便捷地查看沿線的地形地物，大致圈出地質(zhì)災(zāi)害的范圍和必須繞避的工業(yè)民用建筑，為工程選線和線路調(diào)整，提供直觀的認(rèn)識(shí)。

同時(shí)，手持 GPS與 Google Earth聯(lián)機(jī)后，可將GPS導(dǎo)航功能與Google Earth三維電子地圖功能疊加，以便工程技術(shù)人員能夠輕松地找到要調(diào)查的目標(biāo)，而不再翻看紙質(zhì)地形圖以確定自己的位置，直觀而便捷，能大大提高技術(shù)人員在野外沿線踏勘的效率和準(zhǔn)確性。

［1］章書壽.測(cè)量學(xué)教程［M］.北京:測(cè)繪出版社，2006.(ZHANGShu-shou.Measurement［M］.Beijing:Surveying and Mapping Press 2006.(in Chinese))

［2］Acad2Kml簡介［EB/OL］.源泉建筑，(2008－04－08)［2011－06－30］.http:∥bigd.5d6d.com/thread－5－1－1.html.(Introduction to Acad2Kml［EB/OL］.Source Building.http:∥bigd.5d6d.com/thread－5－1－1.html.(in Chinese))

［3］Acad2Kml(將AutoCAD圖元導(dǎo)入Google Earth)幫助說明［EB/OL］.源泉建筑，(2006－12－04)［2011－06－10］.http:∥yqjz.320.cn/acad2Kml.asp.(Help Documentation of Software Acad2Kml［EB/OL］.Source Building.http:∥yqjz.320.cn/acad2Kml.asp.(in Chinese))

［4］北京華測(cè)偉業(yè)科技有限公司.Triton Data Tool軟件操作指南［R］.北京:北京華測(cè)偉業(yè)科技有限公司，2008.(BHC Navigation Co Ltd.Software Operation Guide of Triton Data Tool［M］.Beijing:BHCNavigation Co Ltd.，2008.(in Chinese))

［5］北京華測(cè)偉業(yè)科技有限公司.彩途T系列USB驅(qū)動(dòng)安裝過程［R］.北京:北京華測(cè)偉業(yè)科技有限公司，2008.(BHC Navigation Co Ltd.The USB Driver Installation Process of Colorway T Series［M］.Beijing:BHC Navigation Co Ltd.，2008.(in Chinese))