侯生輝

(山西省煤炭地質115勘查院測繪技術中心，山西大同 037003)

0 引言

在傳統(tǒng)的道路設計選線過程中，路線方案的設計通常依靠等高線地形圖為基礎進行選線設計。這種設計方法有以下幾個方面的缺點:利用傳統(tǒng)的方法繪制、獲取的等高線圖是平面化的，不能直觀，清楚的表達地物、地貌;缺乏現(xiàn)趨性;考慮到設計成本以及資金等問題，通常購買的地形圖的范圍有限，導致了設計人員的視野狹窄，無法總攬全局，限制了更加優(yōu)秀的設計方案的構思。

Google Earth是一款三維可視化的數(shù)字地球模型，集衛(wèi)星圖像、航拍圖像和地圖于一體［1］，能使線路設計人員有一個更廣闊的視野，其逼真的視覺效果和地質背景，就可以從地形，地質，植被，水文等多方面，直觀地了解項目區(qū)的地理地貌特點，從而能在大范圍內對各個選線方案的工程地質條件進行定性評估，并能迅速選出工程地質條件良好的選線方案。

1 數(shù)字地形影像資料的獲取與處理

1.1 數(shù)據(jù)獲取

數(shù)字地形資料可以通過網(wǎng)絡免費獲取，比較常用的獲取地址有以下3個:

1)美國國家地質勘探局:http://www.usgs.gov/。

2)航天飛機雷達地形測繪任務 SRTM:http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp。

3)國家地理空間數(shù)據(jù)云:http://www.gscloud.cn/login.shtml。

本文選用中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心提供的國家地理空間數(shù)據(jù)云服務。

地理空間數(shù)據(jù)云平臺主要集成了遙感領域內9大類的94個數(shù)據(jù)產(chǎn)品，包括LANDSAT1－8系列原始影像數(shù)據(jù)，MODIS陸地標準產(chǎn)品，MODISL1B系列產(chǎn)品，MODIS中國區(qū)域合成產(chǎn)品，DEM 30 m和90 m數(shù)字高程系列產(chǎn)品，EO－1(地球觀測1號)衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品，GLS全球陸地調查數(shù)據(jù)，NOAA數(shù)據(jù)產(chǎn)品，全球LUCC(土地利用)數(shù)據(jù)及海洋高程數(shù)據(jù)。平臺所有的數(shù)據(jù)均免費向用戶提供下載使用［2］。具體操作步驟為:登陸“地理空間數(shù)據(jù)云”，在“模型服務”中，使用“DEM高程數(shù)據(jù)切割”，柵格格式下拉菜單中選取TIF格式的數(shù)據(jù)，截取所研究區(qū)域，選擇數(shù)據(jù)的存儲目錄，切割所選區(qū)域TIF格式的地形，并下載該地區(qū)的高程圖像(如圖1所示)。

圖1 選擇設計區(qū)域Fig.1 Selection of deign region

1.2 數(shù)據(jù)預處理

Global Mapper是一款功能強大的地圖繪制軟件，它不僅能夠把數(shù)據(jù)(如SRTM數(shù)據(jù))顯示成為光柵地圖、高程地圖、矢量地圖等，還可以對地圖進行編輯、轉換、打印、記錄GPS及利用GIS(地理信息系統(tǒng))數(shù)據(jù)等功能。具體數(shù)據(jù)處理步驟如下:

1)生成等高線。啟動 Global Mapper，載入在“地理空間數(shù)據(jù)云”中下載好的TIF格式的DEM文件，單擊主菜單【分析】的下拉菜單【生成等高線】，調整好相關參數(shù)后，即可點擊確定生成等高線。Global Mapper提供多種輸出方式，可以輸出:Global Mapper地圖包格式、PDF格式、海拔網(wǎng)格格式、光柵/圖像格式、矢量格式、WEB格式，還可以輸出海拔空間數(shù)據(jù)庫、光柵/圖像空間數(shù)據(jù)庫、矢量空間數(shù)據(jù)庫等多種格式。最常用的是輸出矢量格式，矢量格式包括AutoCAD可以使用的DWG和DXF格式、Google Earth支持的KML和KMZ格式等。

2)將等高線導入Google Earth中。將上一步制作的KML/KMZ等高線文件，直接導入Google Earth中，可以看到在研究區(qū)域生成了等高線，等高線雖然與地形有一定的差異，但在選線方面能滿足精度要求。導入Google Earth的等高線的效果，如圖2所示。

圖2 等高線導入Google Earth效果圖Fig.2 Contour line introduced into Google Earth

將在Global Mapper導出的DWG文件在CASS中打開，將從Google Earth捕獲的圖像導入CASS中，將等高線與Google Earth捕獲的圖像疊置在一起，進行坐標糾正，然后平移等高線，根據(jù)圖像在CASS中選出一條合適的道路，選出幾個主點的坐標，并依據(jù)《公路工程技術標準》選取合適的路寬。

3)使用COORD進行坐標轉換。CASS中得到的主點坐標是1980年國家大地坐標系坐標，而Google Earth采用的是WGS－84大地坐標，因此需要進行坐標轉換。利用COORD坐標轉換工具可以實現(xiàn)常用坐標之間的轉換。

4)利用Path Editor編寫KML文件。Path Editor是為Google Earth以及World Wind等軟件開發(fā)的KML文件批量制作工具。Path Editor用于大量坐標數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件與KML格式文件的雙向交流。KML是Keyhole標記語言(Keyhole Markup Language)的縮寫格式，是一種采用XML語法與格式的常用語言，能夠描述并保存各種各樣的地理信息，這些信息不僅能夠被Google Earth、Google Maps或微軟的Virtual Earth識別并顯示，而且還可以與其他Google Earth或Google Maps用戶分享這些地標與信息。

5)利用GoodyGIS提取高程，繪制縱橫斷面。谷地地理信息系統(tǒng)(GoodyGIS)是一款基于Google Earth和Google Maps免費資源而開發(fā)的地理信息系統(tǒng)軟件，其開發(fā)的目的在于擴展Google Earth和Google Maps在中國的應用，提高使用效率［4］。在GoodyGIS中點擊菜單欄的“導入KML文件”將設計好的KML文件導入谷地地理信息系統(tǒng)，顯示出設計好的道路的各點。點擊進入高程提取界面，在“選擇對象”的下拉選擇框中，選取“所有點對象(所有點)”，然后點擊“高程數(shù)據(jù)提取”，點擊“計算高程點數(shù)”出現(xiàn)如圖3所示的高程提取信息。

圖3 高程信息提取Fig.3 Elevation extraction

2 選線效果

打開Path Editor后，選取已轉換為WGS－84坐標系的Excel文件，打開后選擇菜單欄“Set設置——sort分類”，勾選“線［L］”再單擊“OK”，返回主界面，將文件另存為 Google Earth識別的KML/KMZ格式即可。在Google Earth中打開編好的KML文件，得到如圖4所示的效果圖。

圖4 成果圖Fig.4 Achievement map

3 結束語

綜上所述，利用Google Earth衛(wèi)星影像資源，將其應用于現(xiàn)階段的道路規(guī)劃設計中輔助進行道路選線設計，能夠在降低成本的同時，顯著提高道路選線設計技術水平，有助于工程人員和專家實現(xiàn)道路選線設計由二維設計向三維設計的轉變，且能提高道路設計的質量和效率。

［1］李健.基于Google Earth平臺的地學信息集成研究［D］.成都:成都理工大學，2008.

［2］孫黎然.2013年地理空間數(shù)據(jù)云用戶大會［EB/OL］.http://gscloud.csp.escience.cn/dct/page/70003，2013 －10 －18.

［3］王曉鶴.基于Google Earth的城市軌道交通選線設計的應用研究［D］.蘭州:蘭州交通大學，2013.

［4］常紅斌，張輝.GoodyGIS在電力工程測繪中的應用［J］.測繪工程，2014，23(8):73 －76.