基于Google Earth輔助進(jìn)行道路選線與設(shè)計(jì)的方法探討

周明剛

摘 要：文章從直觀性、高速性、完整性等方面，對(duì)Google Earth軟件及其特點(diǎn)進(jìn)行分析，并基于Google Earth輔助進(jìn)行道路選線與設(shè)計(jì)的方法。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)Φ缆吩O(shè)計(jì)水平的提升和Google Earth的推廣使用有所幫助。

關(guān)鍵詞：Google Earth;道路工程;選線與設(shè)計(jì)

1 Google Earth軟件及其特點(diǎn)

Google Earth（簡(jiǎn)稱GE），這是一款功能非常強(qiáng)大的軟件，由谷歌推出。GE軟件之所以強(qiáng)大，主要是因?yàn)樗男l(wèi)星圖像是由航拍所得的數(shù)據(jù)和衛(wèi)星影像經(jīng)過(guò)整合而來(lái)，最高的清晰度能夠達(dá)到1.0 m左右。先進(jìn)的“3S”技術(shù)是該軟件的基礎(chǔ)，GE的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

1.1 直觀性

GE軟件的直觀性主要是基于地理信息的角度，通過(guò)GE能夠?qū)Φ孛嫔系慕值兰疤盏木吧M(jìn)行瀏覽，可對(duì)任意位置處的影像、矢量地圖信息進(jìn)行獲取，這個(gè)過(guò)程為完全免費(fèi)。在獲取到的信息中，可以按照分辨率的高低，辨識(shí)其中的內(nèi)容，當(dāng)分辨率足夠高時(shí)，可以看到車和人，即使分辨率較低，也能辨識(shí)出基本的地貌特征。

1.2 高速性

GE采用當(dāng)前較為成熟且先進(jìn)的DC（數(shù)據(jù)壓縮）技術(shù)，能夠?qū)B級(jí)的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)，在較短的時(shí)間內(nèi)，以較快的速度，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸。若是網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好，圖像只會(huì)出現(xiàn)非常短的延遲。

1.3 完整性

GE軟件中的影像數(shù)據(jù)來(lái)源較為豐富，所有的數(shù)據(jù)信息全部存儲(chǔ)在GE數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)糾正相關(guān)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)，并以地理坐標(biāo)作為主要依據(jù)，將糾正后的數(shù)據(jù)坐標(biāo)統(tǒng)一到GE軟件當(dāng)中，可以確保影像數(shù)據(jù)的完整性。

2 基于Google Earth輔助進(jìn)行道路選線與設(shè)計(jì)的方法

2.1 利用GE輔助道路選線

2.1.1 選線方法

在道路選線的過(guò)程中，可以綜合利用GE軟件中的KML（地理信息存儲(chǔ)）技術(shù)與CAD平臺(tái)，提高選線的效率和質(zhì)量。具體方法及要點(diǎn)如下：

（1）從GE軟件中，找出道路工程項(xiàng)目所在區(qū)域范圍的地理位置，使用GE自帶的路徑工具，對(duì)路線進(jìn)行繪制。當(dāng)路線繪制好以后，可依托GE對(duì)線形進(jìn)行檢查，看是否合格，主要包括路線中占用的耕地、民房、工廠等。

（2）可從GE中對(duì)繪制的路線縱斷面進(jìn)行查看，借助GE軟件所具備的直觀性特點(diǎn)，能夠?qū)v斷面的起伏進(jìn)行判斷，確認(rèn)是否合理。經(jīng)多次反復(fù)修改后，使道路線性趨于合理，然后進(jìn)行保存即可。

（3）當(dāng)GE中繪制出來(lái)的道路線形平面位置精度不夠時(shí)，無(wú)法順利生成路線要素。此時(shí)可將線形文件導(dǎo)入CAD平臺(tái)中，完成后續(xù)設(shè)計(jì)，并將結(jié)果重新導(dǎo)回GE軟件，這樣便可在GE中清楚看到道路線形。

2.1.2 提取地面高程

地面高程是道路設(shè)計(jì)中比較重要的數(shù)據(jù)之一，高程點(diǎn)能夠有效反映出地面的變化情況，所以確保地面高程的測(cè)量精度顯得尤為必要。為準(zhǔn)確獲取地面高程數(shù)據(jù)，可對(duì)GE軟件進(jìn)行運(yùn)用。

（1）在GE的服務(wù)器端，存儲(chǔ)著海量地形數(shù)據(jù)，從中進(jìn)行提取比較便利。需要注意一點(diǎn)是，GE中地形數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系與道路設(shè)計(jì)中使用的坐標(biāo)系有所差別，所以需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由此便可在不開(kāi)展野外測(cè)量的情況下，獲取到所需的高程點(diǎn)數(shù)據(jù)。

（2）通過(guò)GE的GIS接口插件，可直接從GE的服務(wù)器端，對(duì)某個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行下載，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)后，便可進(jìn)行使用，進(jìn)而為路線設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

2.1.3 橫斷面高程

橫斷面是道路設(shè)計(jì)中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)地面線的斷面形式進(jìn)行獲取。外業(yè)人員進(jìn)行測(cè)量時(shí)，如果遇到地質(zhì)條件不良的地段，則可能導(dǎo)致無(wú)法實(shí)地測(cè)量的情況，此時(shí)一般都是進(jìn)行估計(jì)，這樣一來(lái)容易產(chǎn)生誤差，進(jìn)而影響結(jié)果的準(zhǔn)確性，據(jù)此設(shè)計(jì)出來(lái)的斷面圖也會(huì)隨之失準(zhǔn)。為使該問(wèn)題得到有效解決，可在道路選線中，對(duì)GE軟件加以合理運(yùn)用。橫斷面高程的提取方法如下：

（1）從GE軟件的3D-TM（三維地形圖）中，將路線線形的平面位置找出，以路線設(shè)計(jì)細(xì)則的規(guī)定要求作為主要依據(jù)，將25 m作為標(biāo)準(zhǔn)間隔，在線形上畫(huà)出若干個(gè)線段，若是遇到轉(zhuǎn)彎，則應(yīng)對(duì)線段進(jìn)行加密處理。

（2）當(dāng)線形上的線段全部繪制好以后，通過(guò)鼠標(biāo)右鍵，便可使其生成橫斷面文件，由此便可得到每個(gè)線段所示位置的斷面數(shù)據(jù)。利用GE獲取橫斷面數(shù)據(jù)，要比傳統(tǒng)外業(yè)測(cè)量獲取橫斷面數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單、方便很多，并且數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性更高。

2.1.4 制作TM

GE軟件能夠?qū)IS模型進(jìn)行直觀顯示，所以在道路選線中，可以利用GE對(duì)TM進(jìn)行制作，具體方法如下：

（1）先對(duì)制作TM所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，即從服務(wù)器端下載相關(guān)的高程數(shù)據(jù)，然后借助GIS提取高程數(shù)據(jù)，并以.dat的格式對(duì)提取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

（2）將保存的數(shù)據(jù)到導(dǎo)入到地質(zhì)繪圖軟件Globl Mapper當(dāng)中，據(jù)此完成等高線的生成，并輸出為可被GE識(shí)別的光柵圖形。通過(guò)相關(guān)參數(shù)的合理設(shè)置，便可生成3D等高線。

（3）在GE軟件中，點(diǎn)擊3D模型，利用信息共享，對(duì)該地理位置的3D模型進(jìn)行顯示，如果沒(méi)有地面模型，則可采用手動(dòng)的方法進(jìn)行創(chuàng)建。生成的等高線模型除了能夠?qū)ζ鸱牡匦芜M(jìn)行直觀反映外，還能顯示出地貌特征。

2.2 基于GE的道路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

當(dāng)利用GE軟件生成道路的平面線形后，可依托相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，線形中加入素樁，并根據(jù)樁位逐個(gè)生成樁位號(hào)。與此同時(shí)，還要對(duì)線路中比較重要的建筑物進(jìn)行標(biāo)注，如橋涵、電力桿塔、工廠以及相交路線等等。

2.2.1 縱斷面設(shè)計(jì)

在道路的縱斷面線形設(shè)計(jì)時(shí)，可將重點(diǎn)放在縱坡和豎曲線兩個(gè)方面。從空間的角度上看，路線為帶狀曲線，由于平面、縱、橫斷面之間存在相互影響的關(guān)系。在實(shí)際項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以選線意圖作為主要依據(jù)，并結(jié)合地質(zhì)對(duì)縱斷面的設(shè)計(jì)要求，在充分考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等因素的基礎(chǔ)上，對(duì)路線的縱坡進(jìn)行確定，并對(duì)豎曲線的半徑加以合理選擇，從而準(zhǔn)確計(jì)算出各樁的高程及填挖值。按照現(xiàn)行JTG B01-2014標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，最大縱坡的坡度應(yīng)當(dāng)為6%。

2.2.2 橫斷面設(shè)計(jì)

基于GE和CAD平臺(tái)聯(lián)合的道路橫斷面設(shè)計(jì)方法及要點(diǎn)如下：

（1）以降低路堤的高度為設(shè)計(jì)目標(biāo)，減少道路建設(shè)過(guò)程對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響和破壞程度，從而使道路能夠融入到自然環(huán)境當(dāng)中。依托大比例尺的TM，利用內(nèi)插法，對(duì)道路橫斷面的地面線進(jìn)行繪制。

（2）從GE軟件中生成的路基表中，對(duì)與填挖有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行如實(shí)記錄，按其他專業(yè)人員提供的水文、地質(zhì)等資料，以標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖作為主要的參考依據(jù)，對(duì)路幅的寬度、填挖邊坡線進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，并在支護(hù)位置處繪制出結(jié)構(gòu)斷面圖。

（3）按道路排水設(shè)計(jì)，對(duì)路基截水溝的斷面形式進(jìn)行繪制，并在圖中詳細(xì)注明各個(gè)部分的具體尺寸，以此作為后續(xù)施工的指導(dǎo)依據(jù)。

3 結(jié)論

綜上所述，道路工程項(xiàng)目的選線與設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為重要的工作，與工程是否能夠順利完成密切相關(guān)。為提高設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，可對(duì)先進(jìn)的Google Earth軟件進(jìn)行合理運(yùn)用，并與CAD平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合，為道路設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。未來(lái)一段時(shí)期，要加大對(duì)Google Earth軟件的研究力度，通過(guò)不斷改進(jìn)和完善，使該軟件能夠更好地為道路工程設(shè)計(jì)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]JTG B01-2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部：人民交通出版社，2014.

[2]侯生輝.基于Google Earth的道路選線設(shè)計(jì)[J].地礦測(cè)繪，2014（4）：23-24+38.

[3]何浪.道路設(shè)計(jì)中Google Earth衛(wèi)星影像圖的應(yīng)用[J].低碳世界，2017（7）：231-232.