谷歌地球在辛安泉供水工程測(cè)繪中的應(yīng)用

魏學(xué)文

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 概述

谷歌地球是一款Google公司開(kāi)發(fā)的虛擬地球儀軟件，它把衛(wèi)星照片、航空照相和GIS布置在一個(gè)地球的三維模型上，通過(guò)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字地球的目的。

辛安泉供水工程是山西省重點(diǎn)工程之一，是山西大水網(wǎng)骨干工程，具有線路長(zhǎng)、范圍廣、地形復(fù)雜、勘測(cè)周期短、測(cè)繪內(nèi)容多等特點(diǎn)，工程建成后，能夠有效緩解晉東南地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水緊張局面，作為工程基礎(chǔ)的前期測(cè)繪工作顯得尤為重要。

谷歌地球在辛安泉供水工程線路工程的選線與估量、控制網(wǎng)布設(shè)與優(yōu)化、地形圖測(cè)繪、地形圖檢查等方面的成功應(yīng)用，減少了測(cè)繪工作量和人力物力的投入，已成為打破傳統(tǒng)作業(yè)方式，充分應(yīng)用新技術(shù)、新手段，提高工程測(cè)繪效率的一種有效手段。

2 線路工程應(yīng)用

在供水線路工程中，傳統(tǒng)的踏勘選線工作首先是收集1/10000或1/50000比例尺的地形圖，在圖上選定一條或幾條待定路線，然后選派各專業(yè)人員沿圖上選擇的路線進(jìn)行實(shí)地踏勘。根據(jù)工程建設(shè)目的、等級(jí)，結(jié)合初選方案，既要利用地形地物、節(jié)約用地、保護(hù)環(huán)境、降低成本，又要考慮今后發(fā)展需要，確定一條或兩條路線，經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)繪數(shù)據(jù)多次調(diào)整后，最終確定一套經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。

面對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，由于收集的基礎(chǔ)圖件形成年代較早，不能及時(shí)更新，大多數(shù)在1/10000或1/50000圖紙上選定的、看起來(lái)比較合理的線路，在實(shí)地往往由于新建各類建筑物的阻擋，降低了項(xiàng)目的可行性。再加上實(shí)地莊稼、樹(shù)木等植被覆蓋，視線遮擋，現(xiàn)場(chǎng)踏勘不能全面、直觀了解沿線情況，內(nèi)業(yè)規(guī)劃和踏勘選線工作經(jīng)常顧此失彼，甚至前功盡棄。

辛安泉供水工程中使用谷歌地球軟件布置線路，由于軟件提供的衛(wèi)星相片更新時(shí)間在1~2年內(nèi)，比基礎(chǔ)圖紙更詳細(xì)地反映了現(xiàn)狀情況，各類地物地貌和相互關(guān)系一目了然。例如：支線工程在原有1/10000地形圖中選定的最優(yōu)線路，通過(guò)在谷歌地球上布置分析，判定該段線路與在建的某鐵路線路交叉重疊，利用谷歌地圖分析鐵路施工區(qū)域及走向，及時(shí)對(duì)該段線路進(jìn)行變更調(diào)整，避免了后續(xù)工作投入的浪費(fèi)。

在項(xiàng)目建議書(shū)階段和可行性研究階段，為節(jié)約成本，工程量一般不進(jìn)行實(shí)際測(cè)繪，多是經(jīng)驗(yàn)估算成果，由于人員素質(zhì)參差不齊，估算結(jié)果往往差異較大。利用谷歌地球加載的概略高程數(shù)據(jù)，圖上選線后能夠估算地形高差和繪制1∶5000以下的小比例縱橫斷面圖，相對(duì)準(zhǔn)確地估算出工程量大小。通過(guò)該工程供水線路上估算的工程量和實(shí)測(cè)工程量比較，二者相差約4%，在同類工程估算數(shù)據(jù)中達(dá)到了較高水平。

3 控制網(wǎng)布設(shè)與優(yōu)化應(yīng)用

辛安泉供水工程廣泛使用GPS控制網(wǎng)進(jìn)行測(cè)量工作，雖然GPS控制測(cè)量有著全天候、距離遠(yuǎn)、精度高、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有其獨(dú)特的要求和局限性，如凈空條件高、無(wú)信號(hào)干擾，交通條件好、短距精度低等，且在基礎(chǔ)圖件上，對(duì)于點(diǎn)位周圍的植被覆蓋、交通通達(dá)、水域面積、無(wú)線電環(huán)境等因素難以判斷。

利用谷歌地球能夠直觀地分析初選點(diǎn)位的周邊環(huán)境和點(diǎn)位調(diào)整對(duì)全網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響。辛安泉首級(jí)控制中利用谷歌地球選擇點(diǎn)位成功率達(dá)到99%。通過(guò)點(diǎn)位調(diào)整優(yōu)化、交通組織設(shè)計(jì)，保證了圖形強(qiáng)度和預(yù)定遷站時(shí)間，增加了同步觀測(cè)時(shí)間和提高了測(cè)量精度。經(jīng)GPS靜態(tài)觀測(cè)平差，全網(wǎng)最弱邊相對(duì)中誤差達(dá)到1/950031，單位權(quán)中誤差達(dá)到0.018 m。

4 地形圖測(cè)繪應(yīng)用

在地形圖測(cè)繪工作中，無(wú)論是測(cè)繪前的儀器選擇，還是測(cè)繪中的范圍控制，都涉及到測(cè)繪工作難易程度和工作量大小，直接關(guān)系到測(cè)繪方法、時(shí)間和經(jīng)濟(jì)效益。

在辛安泉供水工程某隧洞出口局部測(cè)繪區(qū)域測(cè)前準(zhǔn)備過(guò)程中，通過(guò)谷歌地球軟件進(jìn)行地形分析可見(jiàn)：該測(cè)區(qū)貫穿著一條20 m寬、30 m深的河溝，溝中林地覆蓋、灌木茂盛，岸上居民建筑較多，此類測(cè)區(qū)環(huán)境嚴(yán)重影響到GPS衛(wèi)星接收效果和測(cè)繪數(shù)據(jù)精度，不能充分發(fā)揮RTK儀器的優(yōu)勢(shì)，全站儀配合棱鏡施測(cè)成為最佳選擇。但對(duì)于線狀測(cè)區(qū)、植被較少、起伏較小的簡(jiǎn)單地形，較多地選用RTK儀器。

全站儀測(cè)圖時(shí)，由于測(cè)繪人員在實(shí)地視線不好、地形復(fù)雜，難以準(zhǔn)確掌握不規(guī)則的測(cè)繪范圍，通常情況下只能憑感覺(jué)超范圍測(cè)量，造成了不必要的浪費(fèi)。通過(guò)谷歌地球軟件有重點(diǎn)地調(diào)整測(cè)繪范圍邊線，使其變得較為規(guī)則后，可將范圍折點(diǎn)的信息輸入儀器，準(zhǔn)確控制。粗略統(tǒng)計(jì)，通過(guò)以上谷歌地球的測(cè)前準(zhǔn)備，每片測(cè)區(qū)可減少80%的超測(cè)面積，節(jié)約成本約3%。

5 地形圖檢查應(yīng)用

測(cè)繪地形圖成果在檢查驗(yàn)收階段主要依靠圖紙檢查和實(shí)測(cè)抽查，檢查人員對(duì)繪制方法、地形相似度等技術(shù)性錯(cuò)誤容易發(fā)現(xiàn)，對(duì)漏測(cè)漏繪的隱性地物則很難發(fā)現(xiàn)，隨機(jī)性大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。利用谷歌地球進(jìn)行地形圖檢查，不僅能夠有效發(fā)現(xiàn)漏測(cè)漏繪的隱性地物，還能夠通過(guò)縮放、量距、測(cè)角、三維模型和視圖手段對(duì)地物檢查和補(bǔ)繪。在辛安泉工程泵站附近的清晰衛(wèi)星照片上，檢查一座水工建筑物的長(zhǎng)寬尺寸，相對(duì)距離精度達(dá)到了較高的厘米級(jí)；對(duì)作業(yè)困難的夏秋季節(jié)測(cè)繪成果，利用谷歌地球不同季節(jié)的歷史圖片對(duì)照檢查，多片局部地形圖成功補(bǔ)繪墳地、機(jī)井等各類地物6處，提高了圖紙成果質(zhì)量。

6 應(yīng)用展望

谷歌地球的使用成本幾乎為零，能達(dá)到全面、直觀、更新快、瞬間到達(dá)的效果，受到了廣大測(cè)繪測(cè)繪工作者的青睞。目前在點(diǎn)位分析、控制加密、地類填充、界線測(cè)繪、小比例成圖、土方估算等方面開(kāi)始了新的探索應(yīng)用，未來(lái)能充分利用谷歌地球提供的衛(wèi)圖資源創(chuàng)新測(cè)繪技術(shù)，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。