陳 軍

天津市市政工程設(shè)計研究院測繪分院，天津 300201

Google Earth在道路測量中的應用

陳 軍

天津市市政工程設(shè)計研究院測繪分院，天津 300201

該文就Google Earth在道路測量中的幾種應用作了簡要介紹，展示了利用此種軟件生成道路選線圖的方法以及 在GPS控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計和地形圖測繪中的應用，為道路測繪工作帶來了一種新的輔助方法。

Google Earth；影像圖；道路選線；控制點；地形圖

0 引言

Google Earth軟件是Google公司于2005年推出的一款三維地圖軟件，它把衛(wèi)星照片、航空照片和GIS布置在一個地球的三維模型上，通過操控衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)來實現(xiàn)數(shù)字化地球。Google Earth（以下簡稱GE）擁有大量可提供用戶添加的地標、航跡、KML地圖、地貌景觀圖像，共同組成了一個巨大的多維地理信息庫，而且GE還在不斷改進和更新高分辨率衛(wèi)星圖片，使我們能獲得更多的實用功能和相對較新的衛(wèi)星影像。同時它還提供了應用程序接口，供開發(fā)人員調(diào)用數(shù)據(jù)，進行二次開發(fā)，為軟件在道路測量中的應用提供了良好的基礎(chǔ)。

1 生成道路選線圖

我們進行道路設(shè)計時需要收集沿線范圍的地形圖，特別是在前期規(guī)劃和工程可行性研究階段，以前只能使用1:1萬或1:5萬地形圖，現(xiàn)在則可以通過GE瀏覽和下載沿線范圍的單張影像圖，通過一系列技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成為所需的沿線整張影像圖，從而滿足規(guī)劃設(shè)計所需。

1.1 影像圖的獲取和拼接

使用GE下載影像圖既可以手動沿線逐張下載，也可以利用一些配套軟件進行批量下載，下載時注意GE中顯示的影像保持正北方向和比例尺不變。下載的圖片一般是JPG格式，可利用Photoshop等圖像處理軟件將圖片拼接成線狀或面狀影像圖，或者使用StitchMaps、GEtScreen等與GE掛接的圖像截取插件，直接將所需區(qū)域內(nèi)的影像圖截取和拼接。

1.2 影像圖的校正

圖1 GE影像圖的校正

拼接后的影像圖要想作為設(shè)計參考，必須經(jīng)過旋轉(zhuǎn)、縮放后轉(zhuǎn)換成為所需坐標系統(tǒng)內(nèi)的圖像，此時可以在圖像內(nèi)均勻的選擇幾處特征突出、易于采集的特征點（如房角、墻角），然后利用GPS外業(yè)對這些點進行采集，將采集到的特征點數(shù)據(jù)解算成為所需的坐標系成果，展繪在AutoCAD中；利用AutoCAD的“插入光柵圖像”功能將拼接后的影像圖插入到已有特征點的CAD圖中，如圖1所示。

將插入后的影像圖經(jīng)過平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等手段，使得影像圖上的特征點與AutoCAD中展繪的特征點相吻合，從而得到所需坐標系統(tǒng)內(nèi)的影像圖，供道路規(guī)劃設(shè)計所用，如圖2所示。

圖2 校正后的GE影像圖成果

通過此種方法得到的道路規(guī)劃設(shè)計圖比以往所采用的1:1萬或1:5萬地形圖更直觀、形象地反應出地物、地貌的特征，它的最高精度可以達到5年前軍用級水平，可以清楚地看到地面上的汽車和每棵樹木，雖然它的最高精度只局限于大型城市，但由于其不斷地更新精度，現(xiàn)在其它地方已經(jīng)由原來的15km俯瞰精確到5 000m俯瞰精度，已具有很好的使用價值。

2 GPS控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計

在地形圖測量或是一些大型工程中，前期的控制測量非常重要，因為控制點的合理選擇和測量，直接影響著后續(xù)測量工作的進度和作業(yè)效率。GPS作為現(xiàn)在主流的控制測量作業(yè)方法被廣泛采用，這種方法既保證了控制點的精度均勻，又能使控制點間保持相對的獨立性，而且也大大縮短了控制點測量的作業(yè)時間。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行控制點點位的初步選擇，然后實地踏勘埋點。然而地形圖表示的只是地物的平面位置，直觀性不強，不利于我們對實際地貌、地物進行分析判斷。GE提供的影像圖具有很好的直觀性，恰好能夠彌補地形圖的這些不足，有利于測繪工作者直觀、便捷的進行控制點選擇。

1）使用GPS采集控制點數(shù)據(jù)時，對控制點周圍環(huán)境的要求相對較高，因為要避開電磁干擾（如高壓線、發(fā)射塔）、高樓的遮擋、大面積水域等等對GPS信號接受產(chǎn)生影響的各種因素，才能保證接收到足夠正確的GPS信號進行數(shù)據(jù)處理，從而得到正確的控制點成果。如果在實地選點之前，通過GE影像圖先對測區(qū)內(nèi)影響GPS信號的各種地物因素有所了解，就可以先在GE影像圖上選擇最佳的布點位置，然后再進行實地埋點測量，從而避免上述情況的發(fā)生，保證控制點的測繪質(zhì)量；

2）在一些大型橋梁、建筑等的施工過程中，一般都要建立合理的首級控制網(wǎng)以保證工程測繪的精度和質(zhì)量，現(xiàn)在普遍采用的GPS控制網(wǎng)除了要避開影響信號接收的各種因素之外，還要考慮整個控制網(wǎng)布置的合理性、GPS點的穩(wěn)定性和相鄰點間的通視情況，以便于控制點加密和施工放樣以及采用全站儀進行測量時的可行性。通過GE影像圖，可以對施工區(qū)域周圍的交通及建筑物分布情況有所掌握，再結(jié)合工程新建建筑物的自身情況，從而選定可靠、穩(wěn)定、分布合理的控制點位，有利于整個控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計和工程施工的順利進行。

3 地形圖測繪中的應用

GE上的全球地貌影像圖的有效分辨率至少為100m，通常為30m，部分大城市、著名風景區(qū)、建筑物區(qū)域會提供分辨率為1m和0.5m左右的高精度影像，大部分地級城市和主流縣級以上城市達到辨認汽車的精度。利用GE影像圖的這些優(yōu)點，在地形圖測繪中對其進行合理地利用，就可以達到提高工作效率，節(jié)約測繪成本的目的。

1）利用GE所提供的高分辨率影像，可以對測區(qū)狀況進行瀏覽，相當于從高空俯瞰測區(qū)，便于直觀地從宏觀上了解、把握測區(qū)內(nèi)的地形狀況及建筑物分布情況，并依此選擇最佳控制點位，特別是地形圖測量中，選擇合適的圖根控制點位，能夠使全站儀測到的地物特征點更多，從而減少了支導線測量的次數(shù)，提高了作業(yè)效率，也減小了由于支導線而造成的測圖精度；

2）在一般的地形圖測繪之前，如果沒有小比例尺地形圖作為參考，只能根據(jù)測量范圍，在實地摸索著進行測量，對整個測區(qū)沒有一個整體性的把握。如果參考GE影像圖，就可以先對測區(qū)內(nèi)的地形、地貌有個大概的了解，而且在GE中完全可以分辨出居民區(qū)、植被、道路、河流等地貌，根據(jù)這些信息制定出合理的測圖計劃，掌握測繪重點，還能根據(jù)GE提供的各類資料，了解測區(qū)內(nèi)的天氣、交通、人文歷史和圖像等信息，使得在進入實地進行測繪之前，就能對測區(qū)內(nèi)的各類信息有所了解；

3）在對外業(yè)測繪的地形圖進行檢查時，一般是將所繪制的地形圖打印出來后，去實地進行抽查。如果采用CAD與GE相結(jié)合，將測區(qū)內(nèi)的GE影像圖經(jīng)過截圖、拼接后，插入到AutoCAD中，再通過選擇明顯的地物特征點，將影像圖平移、旋轉(zhuǎn)和縮放，就可以將其附著在AutoCAD的地形圖中（如圖3所示），此時，就可以對所測得的地形圖在室內(nèi)進行簡單的檢核，比如居民區(qū)房屋位置、形狀的檢查，道路、河流的走向、彎道的檢查等，在一些城鎮(zhèn)地區(qū)，還可以利用GE中的資料庫，對測區(qū)內(nèi)的單位名稱、交通情況以及圖片等信息進行瀏覽，而且隨著GE的更新，這樣的資料會越來越多、越來越新。

圖3 地形圖與影像圖的結(jié)合

4 結(jié)論

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，降低了勞動強度，節(jié)約了生產(chǎn)成本，而且隨著這款軟件功能的不斷完善和影像圖的不斷更新，其在測繪中的應用也將會越來越廣泛，展現(xiàn)出的效果也將會更加令人滿意。

[1]黃振英.Google Earth軟件在道路設(shè)計中的應用[J].廣東科技，2009(3)：188-190.

[2]王新志，王興國，等.基于Google Earth的控制點點位的初步確定探討[D].第三屆全國交通工程測量學術(shù)研討會，2007：93-96.

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A

1674-6708（2011）51-0177-02

陳軍，工程師，工作單位：天津市市政工程設(shè)計研究院測繪分院，從事測繪產(chǎn)品質(zhì)量檢查工作，畢業(yè)院校：西安科技大學