Google Earth在工程测量中的应用

GoogleEarth在工程测量中的应用2009年8月31日长江口水文水资源勘测局陆勇1．概述GoogleEarth是一款由Google公司开发的的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上[1]。运用该软件可以获得工程测量区域地形地貌和交通道路等影像资料，对选择适宜的测控点和调查路线有很大帮助。结合GPS，可以实现野外调查的精确定位和导航，从而优化调查路线和工作方案。软件还提供了应用程序接口，可供开发人员调用数据，进行二次开发，这些为软件在工程测量中的应用提供了良好的基础。2．关键技术分析（1）卫星图像GoogleEarth使用了公共领域的图片、受许可的航空照相图片、KeyHole[3]间谍卫星和很多其他卫星所拍摄的城镇照片。中国大多数地区的图像清晰度都在5英里左右，各主要大城市均提供了较为清晰的图像，基本拥有0.15英里的清晰度，GoogleEarth包括大气层效果、海床和简要的星象，这里的“清晰度”衡量的标准是观察到离地面最近且图像最清晰时所显示的“Eyealt”数值。（2）平面坐标与海拔高度GoogleEarth本身是架构在WGS-84坐标框架下所定义的经纬度坐标，所以在调查数据汇入GoogleEarth之前，首先必须面临不同坐标系统的转换问题，即需要将其他坐标系(如北京54坐标系等)下的界址点等坐标转换到WGS-84坐标系下的坐标。这个可通过当地测区参数转换实现。Googleearth另一重要数据信息主要是“地表”选项：在开启了“Terrain”效果的情况下可以观察到以3D方式显示的高原、山地等地形。当图层接近100%的时候，在画面上移动鼠标，可以看到除地标值变化以外，还有一个elev值在变化，这就是海拔高度，GoogleEarth提供的是三维影象，在工程测量领域，海拔高度的作用并不亚于平面坐标。GoogleEarth上的电子地图是矢量的，蕴含着丰富的数据信息，通过这些技术可以实现记录经纬度和海拔高程、测量任意两地间的直线距离等功能，为进一步的开发应用打下了坚实的基础。（3）应用程序接口（API）GoogleEarthCOMAPI是Google对外公布的一组接口，利用GoogleEarthCOMAPI我们可以通过VB,VC,JAVA等对GoogleEarth发送指令进行信息查询。通过外部应用，我们可以方便地查询当前视图，控制3D视角，加载KML元素等等。GoogleEarthCOMAPI主要的类、接口、数据结构和集合如下表所示。数据结构和集合的说明类、接口、数据接口和集合说明IApplicationGEGoogleEarthCOMAPI的主要接口IAnimationControllerGE动画选项和控制ICameralnfoGE照相机信息IFeatureCo11ectionGE特性集合IFeatureGEKML的基本特性描述IPointOnTerrainGE地形数据ISearchContro11erGE搜索选项和控制ITimeGE描述日期和时间ITimelntervalGE描述时间间隔ITourControllerGE游览选择和控制IViewExtentsGE视窗描述GECOMAPI接口主要有以下五部分构成：IApplicationGEIApplicationGE接口是GECOMAPI主要部分ICameraInfoGEICameraInfoGE接口可以详细描述在GE中的元素的相机（camera）视角和相对于元素的方向以及方位IFeatureCollectionGEIFeatureCollectionGE接口是元素集合的一类接口IFeatureGEIFeatureGE接口描述了KML元素的基本信息IViewExtentsGEIViewExtentsGE接口描述了由经度和纬度确定的在GE中的观察范围GoogleearthAPI的许多接口和功能都是起源于KHAPI。最重要的是其所有的功能和接口的首字母都变成大写，而且功能得到了增强。Google公司还将不断推出新的版本，更方便实现交互。3．KML/KMZ文件GoogleEarth有两种类型的地标文件，一种是KML文件，一种是KMZ文件。KML全称是KeyholeMarkupLanguageKML，是一个基于XML语法和文件格式的文件，用来描述和保存地理信息如点、线、图片、折线并在GoogleEarth客户端之中显示，(KML以前的版本能够被GoogleEarth读取并保存为KML2.0)KML2.0提供以下功能：（1）指定一个地点的图标和标注来区分每一个地点。（2）为每一个视图指定明确的视角来创建不同的特写镜头。（3）使用指定到屏幕或地理位置的图片标注。（4）为特定种类的标注定义显示样式。（5）为标注指定基于简单HTML语法的描述，支持超级链接和图片的显示。（6）使用目录(folders)对标注进行树形的分类管理(为了便于理解和符合习惯，将folder翻译为目录，实际上是代表一组地理标注，请谅解)。（7）基于时间戳记的标注可以用来进行动态的播放。（8）从本地或远程的网络地址动态的加载KML文件。KML是原先的Keyhole客户端进行读写的文件格式，是一种XML描述语言，并且是文本格式，这种格式的文件对于GoogleEarth程序设计来说有极大的好处，程序员可以通过简单的几行代码读取出地标文件的内部信息，并且还可以通过程序自动生成KML文件，因此，使用KML格式的地标文件非常利于GoogleEarth应用程序的开发。KMZ是GoogleEarth默认的输出文件格式，是一个经过ZIP格式压缩过的KML文件，当我们从网站上下载KMZ文件的时候，Windows会把KMZ文件认成ZIP文件，所以另存的时候文件后缀会被改成.ZIP，因此需要手动将文件后缀改成.KMZ。一般情况下，双击KMZ/KML文件即可从GoogleEarth中打开地标文件，但是需要注意的是，KMZ/KML地标文件名不能包含中文字符，文件存放的路径也不能有中文字符，否则将无法在GoogleEarth中打开。4．GoogleEarth在工程测量中的应用结合实际工程需要，并使用GoogleEarthCOMAPI对googleearth功能进行了扩展，在长江口水文水资源勘测局以下的工程测量项目中得到应用，发挥了较好的效果。（1）苏南运河控制测量在该项目中，主要采用googleearth的卫星图像用于GPS网布设，苏南运河无锡洛社段航道整治工程整治里程为6872米，主要工程包括水上方约146万方，水下方约87万方，回填方约46万方，新建护岸（重力式挡墙）约6326.2米、老驳岸加固3668.75米及软土地基处理。本段航道按三级标准整治建设。共需布设E级GPS控制点18个，使用googleearth对区域内的地形，地物就掌握得比较清楚，更便于GPS点的规划布设，洛社-新安镇内提取到的高清影像更可以统计拆迁房屋，桥梁，涵洞等工作量，降低了外业调查工作量的同时更提高了成果质量。（2）吴江城市南北快速干线工程吴江城市南北快速干线工程路线北起吴江市松陵区规划的仲英大道南端，终于盛泽城区规划建设路，路线全长21.129km。本项目是吴江市城镇体系规划中连接松陵、盛泽两城区的主要城际交通干线，以城市道路性质为主、兼具区域公路属性。在该项目中，利用googleearth进行吴江城市南北快速干线初步设计及施工图设计，更好地协调沿线城镇、开发区的关系，协调好平交路口、互通立交的布局关系，有利于沿线区域对外交通的利用和发展。重视环境保护，尽力避开水源，少占耕地，尤其是良田、养殖区，尽量避免过多拆迁房屋及重要的水利设施。（3）大亚湾海域水文地质调查海域水文地质调查是我国近海海洋综合调查与评价专项的重要内容，该调查将为各级海洋行政主管部门提供准确的基础信息资料，并在此基础上架构为海域使用管理服务的海域使用管理信息系统。调查的主要工作集中在大亚湾海域，即对项目用海位置、水文地质条件等进行实地核定、调查和测量。由于当地沿海经济发展迅猛，海域使用项目众多且用海类型不一，以宗海为单元逐地进行资料收集、勘测、绘图，工作量十分庞大。所以在该项目中，充分利用googleearth的遥感影及航片等资料。调查区域的一定清晰度的遥感底图，并配有高程和坐标系统，对码头、港口等用海一目了然，能直接反映其位置、边界等信息，就能够及时正确掌握海域使用现状及动态变化情况，对整个测量调查工作也起到了事半功倍的效果。5．结论与展望GoogleEarth的影像来自最近三年前的卫星与航空摄影数据，并非实时，所以道路桥梁等资料有可能不是最新的并且GoogleEarth上中国大陆地貌影像的有效分辨率为30m，在规划调查路线时需加以关注。目前GoogleEarth和GPS功能各有侧重，文件格式还不统一。随着GoogleEarth、GPS、计算机等技术进步，各数码设备问兼容性将大大提高，各设备间数据资料可以通用，而不需要进行文件格式的转换。集GoogleEarth、GPS、手机(3G)等功能于一体PPC(PocketPC，即口袋电脑，PDA的一种)将有广泛的应用前景。对于数据的访问，在GoogleEarth平台中开发测绘数据库平台是我们需要考虑的下一个问题。目前GoogleEarth不断增加卫星影像资料，提供更多地区高解析的卫星影像；同时通过API接口进行数据分享，实现了分布式空间数据的架构，更增添整个网络资源可运用的素材，这对于3S系统的建置，“数字长江”的开发都是非常好的实现工具GoogleEarth在工程测绘及海域现状调查中的应用，是一个很有意义的初步探索，也将为工程测量及水文调查提供强有力的支持工具。作者简介：陆勇(1970.08)，男，1988年12月参加工作，高级工。GoogleEarth在工程测量中的应用2009年8月31日长江口水文水资源勘测局陆勇1．概述GoogleEarth是一款由Google公司开发的的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上[1]。运用该软件可以获得工程测量区域地形地貌和交通道路等影像资料，对选择适宜的测控点和调查路线有很大帮助。结合GPS，可以实现野外调查的精确定位和导航，从而优化调查路线和工作方案。软件还提供了应用程序接口，可供开发人员调用数据，进行二次开发，这些为软件在工程测量中的应用提供了良好的基础。2．关键技术分析（1）卫星图像GoogleEarth使用了公共领域的图片、受许可的航空照相图片、KeyHole[3]间谍卫星和很多其他卫星所拍摄的城镇照片。中国大多数地区的图像清晰度都在5英里左右，各主要大城市均提供了较为清晰的图像，基本拥有0.15英里的清晰度，GoogleEarth包括大气层效果、海床和简要的星象，这里的“清晰度”衡量的标准是观察到离地面最近且图像最清晰时所显示的“Eyealt”数值。（2）平面坐标与海拔高度GoogleEarth本身是架构在WGS-84坐标框架下所定义的经纬度坐标，所以在调查数据汇入GoogleEarth之前，首先必须面临不同坐标系统的转换问题，即需要将其他坐标系(如北京54坐标系等)下的界址点等坐标转换到WGS-84坐标系下的坐标。这个可通过当地测区参数转换实现。Googleearth另一重要数据信息主要是“地表”选项：在开启了“Terrain”效果的情况下可以观察到以3D方式显示的高原、山地等地形。当图层接近100%的时候，在画面上移动鼠标，可以看到除地标值变化以外，还有一个elev值在变化，这就是海拔高度，GoogleEarth提供的是三维影象，在工程测量领域，海拔高度的作用并不亚于平面坐标。GoogleEarth上的电子地图是矢量的，蕴含着丰富的数据信息，通过这些技术可以实现记录经纬度和海拔高程、测量任意两地间的直线距离等功能，为进一步的开发应用打下了坚实的基础。（3）应用程序接口（API）GoogleEarthCOMAPI是Google对外公布的一组接口，利用GoogleEarthCOMAPI我们可以通过VB,VC,