淺談Google Earth在工程測量中的應(yīng)用

包善文 （安徽省水利水電勘測設(shè)計(jì)院勘測分院，安徽 蚌埠 233000）

0 前 言

Google Earth是一款由Google公司開發(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。用戶可以通過一個(gè)下載到自己電腦上的客戶端軟件，免費(fèi)瀏覽全球各地的高清晰度三維影像。

在工程測量中，Google Earth影像也發(fā)揮著越來越重要的作用，運(yùn)用該軟件可以獲得工程測量區(qū)域地形地貌和交通道路等影像資料，對選擇適宜的測控點(diǎn)和調(diào)查路線有很大幫助。結(jié)合GPS，可以實(shí)現(xiàn)野外調(diào)查的精確定位和導(dǎo)航，從而優(yōu)化調(diào)查路線和工作方案；同時(shí)在規(guī)劃交通路線、控制測量、地形圖測繪中都充分體現(xiàn)了其優(yōu)越性。

1 測區(qū)交通路線規(guī)劃

Google Earth影像能夠提供3年前軍用級水平的三維地圖和匹配真實(shí)地球物理信息的高精度畫面，中國的許多大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑物區(qū)域提供分辨率為1m、視角高度約為500m和分辨率為0.6m、視角高度約為350m的高精度影像。在GE影像上可以很清晰的顯示出測區(qū)的各條道路，特別是一些電子地圖上無法顯示的鄉(xiāng)村路、機(jī)耕路，讓我們很清楚的了解到測區(qū)的道路交通狀況，足不出戶，就可規(guī)劃好交通路線。

而且隨著智能手機(jī)的普及，Google Earth影像地圖可以直接在手機(jī)上顯示出來，并且實(shí)時(shí)定位。通過手機(jī)充當(dāng)導(dǎo)航工具，就可以很方便的指示測繪車輛和人員順利的到達(dá)測區(qū)的各個(gè)位置。

2 控制測量優(yōu)化設(shè)計(jì)

在以往的控制測量中，先根據(jù)搜集到的小比例尺地形圖進(jìn)行控制點(diǎn)點(diǎn)位的初步選擇，然后實(shí)地踏勘埋點(diǎn)。但小比例尺地形圖成圖年代較久，現(xiàn)勢性較差。而且地形圖表示的只是地物的平面位置，直觀性不強(qiáng)。

利用Google Earth所提供的高分辨率影像，可以對測區(qū)狀況進(jìn)行瀏覽，相當(dāng)于從高空俯瞰測區(qū)，便于直觀地從宏觀上了解、把握測區(qū)內(nèi)的地形地貌、建筑物及植被覆蓋情況，可以較方便地布設(shè)控制點(diǎn)，充分考慮實(shí)際埋點(diǎn)的通視情況，然后根據(jù)設(shè)計(jì)需要連接成不同的GPS控制網(wǎng)網(wǎng)形。在GE影像上布設(shè)控制網(wǎng)比在紙質(zhì)地圖或電子地圖上更直觀、更形象、更貼近實(shí)際。而且不用現(xiàn)場踏勘或減少踏勘地方，能有效地縮短設(shè)計(jì)周期，節(jié)省勘測費(fèi)用。

3 輔助地形圖測繪

利用Google Earth影像輔助地形測圖主要經(jīng)過圖像下載和圖像糾正兩道程序，具體流程見圖1。

圖1 流程圖

3.1 圖像下載

首先打開所需測量區(qū)域的Google Earth影像，利用截圖軟件進(jìn)行Google Earth衛(wèi)星影像截取，一般截圖軟件可以選擇Get Screen或Sggs軟件。截取圖像時(shí)，根據(jù)需要的成圖比例尺對影像質(zhì)量級別進(jìn)行設(shè)置。

3.2 圖像幾何糾正

截取的影像圖要想作為地形圖的底圖，通常要借助南方CASS的平臺(tái)，打開南方CASS軟件，插入圖像，但是此時(shí)的圖像沒有正確的坐標(biāo)和比例尺，需要對圖像進(jìn)行糾正處理。首先選擇幾點(diǎn)特征突出、易于采集的特征點(diǎn)，且點(diǎn)位均勻分布在整個(gè)測區(qū)內(nèi)，然后外業(yè)采集這些點(diǎn)的坐標(biāo)。按照CASS格式建立地面控制點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，并在CASS軟件的繪圖區(qū)展繪出來；然后根據(jù)控制點(diǎn)的分布再將圖像插入和放大，就可以直接在圖像上選擇控制點(diǎn)并捕捉對應(yīng)的地面控制點(diǎn)，這樣就完成了地面控制點(diǎn)和圖像上對應(yīng)點(diǎn)的匹配關(guān)系，最后執(zhí)行“糾正”命令即可。

圖像幾何校正的效果與控制點(diǎn)的位置、數(shù)量、分布、糾正方法及圖像上采點(diǎn)的準(zhǔn)確度有關(guān)。

3.3 輔助繪圖

利用這種方法做圖，將處理過的GE影像圖作為地形圖的底圖或者背景，對整個(gè)待測區(qū)域能顧及全局，有整體的效果。利用GE的高清影像對野外測繪的地形地貌進(jìn)行校正檢查，防止漏測漏繪和錯(cuò)測錯(cuò)繪。修圖及后期整飾圖形時(shí)，結(jié)合糾正后的GE底圖，能夠?qū)﹄y測和未測到的小面積區(qū)域進(jìn)行正確的修飾，使整幅圖形對實(shí)際地形地貌有更加精準(zhǔn)的反映。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

董鋪水庫位于長江流域巢湖支流南淝河正源上游，地處合肥市廬陽區(qū)西南部，壩址緊鄰合肥市西二環(huán)路，是一座以防洪和城市供水為主，兼顧生態(tài)補(bǔ)水及養(yǎng)殖功能的大（2）型年調(diào)節(jié)水庫。水庫流域內(nèi)有滁河干渠及大蜀山干渠穿過。水庫樞紐由大壩、泄洪涵洞、溢洪道和連通輸水隧洞等組成。工程等別為Ⅱ等，主要建筑物大壩、泄洪涵洞、溢洪道和連通輸水隧洞為2級建筑物。

為滿足董鋪水庫水源保護(hù)區(qū)生態(tài)修復(fù)及濕地一期工程設(shè)計(jì)的需要，需對董鋪水庫庫周及支流進(jìn)行地形測量。

4.2 具體應(yīng)用

在該項(xiàng)目中，首先采用Google Earth影像用于GPS網(wǎng)布設(shè)，利用Google Earth影像圖可以瀏覽董鋪水庫周邊地形地貌和交通狀況，沿著主要干道和交通便利處共布設(shè)了12個(gè)首級控制點(diǎn)，均勻位于測區(qū)。

在隨后的地形圖外業(yè)測量中通過手機(jī)Google Earth影像和內(nèi)置GPS功能可以精確定位出當(dāng)前所在位置，確定測量范圍，防止漏測和重測。利用糾正后的GE影像做為底圖輔助地形測繪，可以很清晰的看出測區(qū)內(nèi)的植被、田埂、水塘、建筑物等，將外業(yè)采集點(diǎn)展繪上去，使繪出的地形圖更加符合實(shí)際地形。

如圖2所示，即是以GE糾正影像作為底圖，通過圖形糾正而成。由圖2可以看出，對于實(shí)測河流和建筑物，通過與底圖的比較可以看到，糾正后的影像圖中的河流和建筑物與實(shí)地測量的相應(yīng)地物吻合良好。這證明了采用此種方法是完全可行的，精度上也滿足要求。

5 結(jié) 論

圖2 地形圖與影像圖的結(jié)合

Google Earth的出現(xiàn)，給測繪工作者帶來了一種新的工作方法，它的使用不僅提高了工作效率，而且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約了生產(chǎn)成本。不過Google Earth圖像的分辨率在部分農(nóng)村地區(qū)還不夠高，更新周期也較長，但是隨著這款軟件功能的不斷完善和影像圖的不斷更新，其在測繪中的應(yīng)用也將會(huì)越來越廣泛，展現(xiàn)出的效果也將會(huì)更加令人滿意。

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[3]葉豐明，韓正梅.Google Earth在鐵路勘測設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].鐵路勘察，2009（6）.