Google Earth在公路工程中的應(yīng)用分析

摘 要：本文首先對(duì)Google Earth進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后分別從基于衛(wèi)星影像的公路選線、基于數(shù)字地面模型的公路選線以及公路建設(shè)方案二位、三維虛擬演示三個(gè)方面，分析了Google Earth在公路工程中的應(yīng)用，希望對(duì)相關(guān)工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：Google Earth；公路工程；應(yīng)用；公路選線

中圖分類號(hào)：U412.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）12-0120-01

引 言

目前，對(duì)Google Earth的研究越來(lái)越多，但大多限于大眾化的消遣，對(duì)于Google Earth在公路行業(yè)的應(yīng)用前景，還缺乏深入研究。Google Earth本身?yè)碛腥蚍秶男l(wèi)星影像圖和三維地形數(shù)據(jù)；可以通過(guò)KML文件導(dǎo)入用戶定制的數(shù)據(jù)；軟件提供了編程接口，可供開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。這些都為該軟件在公路行業(yè)的應(yīng)用提供了很好的基礎(chǔ)。

1 Google Earth簡(jiǎn)介

Google Earth是美國(guó)Google公司發(fā)布的一款全球衛(wèi)星地圖集成軟件，它可以經(jīng)計(jì)算得出三維地圖，并且具有一定的地理信息系統(tǒng)軟件功能。Google Earth上全球地貌影像有效分辨率至少為100m，通常為30m（例如中國(guó)大陸），山區(qū)、軍事禁區(qū)等分辨率較低，視角海拔高度為15km左右。但針對(duì)大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑物區(qū)域會(huì)提供分辨率為lm和0.6m左右高精度影像，視角高度分別約為500m和350m。對(duì)于Google Earth來(lái)說(shuō)，其在運(yùn)行過(guò)程中需要有網(wǎng)絡(luò)支持，所以需要運(yùn)行Google Earth的電腦連通互聯(lián)網(wǎng)。

2 Google Earth在公路工程中的應(yīng)用

2.1 基于衛(wèi)星影像的公路選線

在進(jìn)行公路選線過(guò)程中，主要控制因素為城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、村莊規(guī)劃、農(nóng)田規(guī)劃、水利規(guī)劃和重要園區(qū)。以溫嶺104國(guó)道塘呂段改建工程為例，從現(xiàn)在測(cè)繪部門繪制的1：2000地形圖資料來(lái)看，地形圖數(shù)據(jù)為2009年后測(cè)繪而成，9年間路線經(jīng)過(guò)的村鎮(zhèn)建設(shè)變化很大，路線經(jīng)過(guò)的大溪鎮(zhèn)沈岙村新建了百米文化長(zhǎng)廊，與地形圖出入比較大，公路選線到方案確認(rèn)歷時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，村鎮(zhèn)建設(shè)與設(shè)計(jì)調(diào)查時(shí)發(fā)生改變，在施工圖出版時(shí)連接線占用了文化長(zhǎng)廊用地，造成當(dāng)?shù)卮彐?zhèn)要求修改線位。Google Earth具有全球范圍內(nèi)衛(wèi)星影像，且在部分大中城市中還具有高清晰影像，現(xiàn)階段仍處于不斷地更新中。對(duì)于鄉(xiāng)村區(qū)域來(lái)說(shuō)，Google Earth影像分辨率大約為10～30m，可以十分清晰地反映水系情況，且可以很好地分辨出村莊，尤其是新建成的園區(qū)、公園等。一般二級(jí)以上的公路可分辯，水泥路面與周圍植被對(duì)比明顯，在衛(wèi)片上要更清晰一些，三級(jí)路也能顯示出來(lái)，大中城市高清影像分辯率達(dá)到0.6m，一般可以看出公路上的標(biāo)線，所反映的地物信息在某些方面比1：2000的地形圖更清晰，這些衛(wèi)星影像都是前一兩年拍攝的，比地形圖更能反映區(qū)域現(xiàn)狀，適用于公路選線。

2.2 基于數(shù)字地面模型的公路選線

在山區(qū)公路選線過(guò)程中，路線方案主要控制因素為地形。在公路設(shè)計(jì)中，盡管數(shù)字地面模型具有十分廣泛的應(yīng)用，但是在公路的前期工作中，一直缺乏數(shù)字地面模型，大部分都是應(yīng)用地形圖進(jìn)行選線，在Google Earth內(nèi)有全球范圍的三位地形數(shù)據(jù)，地區(qū)地形數(shù)據(jù)后，就可以將其運(yùn)用到公路選線工作中。

關(guān)鍵技術(shù)需利用Goole Earth的API接口通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)，第一步是控制Goole Earth以便自動(dòng)下載區(qū)域內(nèi)高程數(shù)據(jù)，第二步是利用API中查詢點(diǎn)的三維坐標(biāo)功能，按一定的距離，獲取區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的高程，存入文本文件，第三步是將提取的高程數(shù)據(jù)，采用專業(yè)軟件建立三維數(shù)字地面模型，然后用于選線研究。

通過(guò)相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域中Google Earth三位地形數(shù)據(jù)的精度是不一樣的，其中美國(guó)境內(nèi)的精度最高，點(diǎn)間距為10m，采取矩陣模型，大體上可以達(dá)到設(shè)計(jì)的精度，其他區(qū)域點(diǎn)間距為50～150m，大多數(shù)采用三角網(wǎng)模型，可以用于公路選線，在提取這些數(shù)據(jù)時(shí)，將瀏覽高度設(shè)置為1000～2000m就可以達(dá)到上述精度。

2.3 公路建設(shè)方案的二維、三維虛擬演示

對(duì)于不是專業(yè)的公路從業(yè)者來(lái)說(shuō)，特別是向路線經(jīng)過(guò)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村居干部，直接在地形圖上跟他們介紹路線方案，并不能讓他們很好的理解建設(shè)方案，而將建設(shè)方案跟Google Earth的影像結(jié)合起來(lái)能給人更加直觀的感覺(jué)。

對(duì)于傳統(tǒng)公路設(shè)計(jì)工作來(lái)說(shuō)，其大多數(shù)采用二維圖紙來(lái)對(duì)三維方案進(jìn)行表達(dá)。要想了解建成后工程的具體情況，就需要將不同投影面的二維圖信息綜合起來(lái)，在大腦中形成一個(gè)三維的公路模型。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，出現(xiàn)了將公路三維模型制作成視頻動(dòng)畫(huà)，或開(kāi)發(fā)專門三維演示軟件來(lái)演示工程方案。盡管這些方式使二維圖的三維表現(xiàn)能力有所改變，但是卻存在著工作量大，且交互性很難滿足要求的問(wèn)題，尤其是對(duì)周邊環(huán)境表達(dá)有限，很難得到較為廣泛的應(yīng)用。

Google Earth的出現(xiàn)，很好地解決了這些難題。全球的三維地形數(shù)據(jù)，加上全球衛(wèi)星影像，已經(jīng)建立了項(xiàng)目所在地的三維虛擬。用戶只要將公路設(shè)計(jì)方案導(dǎo)入Google Earth中，就可以疊加公路的三位模型與項(xiàng)目所在地?cái)?shù)字地面模型，構(gòu)建出一個(gè)較為完整的三位虛擬場(chǎng)景。其中，還能夠在Google Earth中導(dǎo)入一些影響設(shè)計(jì)方案的因素，如工業(yè)園、規(guī)劃區(qū)等，利用Google Earth的實(shí)時(shí)三維漫游功能，可以根據(jù)需要，從不同位置、不同角度對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審視。

3 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在公路工程中應(yīng)用Google Earth，能大大提升工作效率，對(duì)設(shè)計(jì)方案建立與審查具有十分重要的作用。同時(shí)，給予Google Earth的公路三維信息管理系統(tǒng)具有十分廣闊的應(yīng)用前景，值得人們進(jìn)行深入研究。

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收稿日期：2018-3-25