薛蕾 王其 葉友權(quán)

摘 要：Google Earth自2005年推出以來(lái)，以其易用性和龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)吸引了眾多用戶。但由于客觀原因所限，某些地區(qū)圖像分辨率低，且未提供準(zhǔn)確的高程數(shù)據(jù)，不利于地貌地物的分辨和分析。為解決上述問題，筆者通過(guò)下載美國(guó)SRTM數(shù)據(jù)，利用Global Mapper軟件進(jìn)行分析、處理和格式轉(zhuǎn)換、生成等高線，并轉(zhuǎn)換成Google Earth支持的KML/KMZ格式。本方法可使地形圖和衛(wèi)星圖像進(jìn)行疊加顯示，其使用的數(shù)據(jù)和軟件易于獲得，方法操作簡(jiǎn)便，可在實(shí)際工作中有更多的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：STRM數(shù)據(jù) Google Eath 地形圖 Global Mapper

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（a）-0085-02

美國(guó)Google公司在2005年推出Google Earth軟件，用戶可以通過(guò)它瀏覽全球范圍內(nèi)任何一處地點(diǎn)的衛(wèi)星影像， 包括建筑物或地形的三維圖像。這使得用戶能在快速容易地查看特定區(qū)域的衛(wèi)星圖像和地形地貌等信息。它的出現(xiàn)促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)從業(yè)人員的工作方式的改進(jìn)和進(jìn)步。它已經(jīng)在地質(zhì)[1-5]、地理教學(xué)[6，7]、路線工程[8]、石油勘查與災(zāi)害調(diào)查[9-11]、地震[12-15]等領(lǐng)域應(yīng)用。隨著Google Earth版本的更新和新功能的加入，相信應(yīng)用前景會(huì)更加廣泛。

但由于國(guó)防原因或客觀條件所限，Google Earth在某些地段數(shù)據(jù)量不夠， 其圖像資料分辨率低。拍攝角度不同也造成了部分地物輪廓不清，形狀變形。且它不能提供準(zhǔn)確的高程數(shù)據(jù)，不利于進(jìn)行地物地貌的分辨和分析。在很多時(shí)候，還是要依賴地形圖進(jìn)行下一步的工作。但地形圖一般為涉密文件，不易獲得，且時(shí)間上有一定的滯后性，其采用的坐標(biāo)系也與Google Earth不同，在對(duì)比應(yīng)用時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)偏差。為解決上述問題，筆者下載了美國(guó)SRTM數(shù)據(jù)，應(yīng)用Global Mapper軟件進(jìn)行地形圖的繪制和格式轉(zhuǎn)換，可以實(shí)現(xiàn)地形圖在Google Earth軟件界面上的疊加顯示。將衛(wèi)星圖像與地形圖的特點(diǎn)相結(jié)合，更好地為實(shí)際工作服務(wù)。

1 SRTM數(shù)據(jù)介紹

SRTM的全稱是Shuttle Radar Topography Mission，即航天飛機(jī)雷達(dá)地形測(cè)繪任務(wù)。2000年2月11日上午11時(shí)44分，美國(guó)“奮進(jìn)”號(hào)航天飛機(jī)在佛羅里達(dá)州卡那維拉爾角的航天發(fā)射中心發(fā)射升空，“奮進(jìn)”號(hào)上搭載的SRTM系統(tǒng)共計(jì)進(jìn)行了222小時(shí)23分鐘的數(shù)據(jù)采集工作，獲取北緯60度至南緯56度之間，面積超過(guò)1.19億平方公里的9.8萬(wàn)億字節(jié)的雷達(dá)影像數(shù)據(jù)，覆蓋全球陸地表面的80%以上，該測(cè)量數(shù)據(jù)已覆蓋中國(guó)全境。經(jīng)過(guò)兩年的數(shù)據(jù)處理， 最終獲取全球數(shù)字高程模型（DEM）。SRTM地形數(shù)據(jù)有SRTM1和SRTM3兩種，其精度分別為1 arc-second（弧秒）和3 arc-seconds（弧秒），對(duì)應(yīng)的分辨率精度為30m和90m。目前中國(guó)區(qū)域僅公開SRTM3數(shù)據(jù)，即分辨率為90m的數(shù)據(jù)。[16]

2 應(yīng)用實(shí)例

2.1 使用的軟件介紹

（1）Google Earth軟件。

Google Earth軟件是美國(guó)Google公司于2005年6月推出的全球地理信息系統(tǒng)搜索軟件。用戶可以通過(guò)客戶端軟件免費(fèi)瀏覽全球各地的由衛(wèi)星影像與航拍的數(shù)據(jù)整合而成的高清晰度衛(wèi)星圖片。Google Earth上的全球地貌影像的有效分辨率至少為100米，通常為30米（例如中國(guó)大陸），視角海拔高度為15公里左右，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1m和0.5m左右的高精度影像，視角高度分別約為500米和350米。中國(guó)大陸有高精度影像的地區(qū)主要有各個(gè)大城市、景區(qū)和重要工程建筑物等。Google Earth不僅提供衛(wèi)星影像瀏覽功能，還可以進(jìn)行衛(wèi)星影像和地圖相關(guān)資訊的溝通和交流。其功能主要表現(xiàn)在圖層功能和地標(biāo)功能兩個(gè)方面。圖層功能與AutoCAD軟件中的圖層管理功能相似，可以把同一類信息按圖層管理，可隨時(shí)顯示和關(guān)閉。地標(biāo)分為點(diǎn)、線、面等不同格式，它可以在瀏覽地圖時(shí)根據(jù)不同地物的性質(zhì)進(jìn)行標(biāo)注和編輯，以便對(duì)該處進(jìn)行注解、提醒，更可以將地標(biāo)單獨(dú)或分類保存、輸出為單獨(dú)的文件。本文應(yīng)用Google Earth可將Global Mapper生成的地形圖打開，與衛(wèi)星圖像疊加顯示。

（2）Global Mapper軟件。

Global Mapper是一款功能強(qiáng)大的柵格影像、矢量數(shù)據(jù)處理、加工的小型化GIS軟件。它幾乎具備了GIS軟件產(chǎn)品的幾乎所有特性，且功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)便，能使用戶很快的上手，完成加工數(shù)據(jù)成品的任務(wù)。它具備如影像數(shù)據(jù)鑲嵌、智能柵格影像切割、專題圖繪制、矢量信息繪制，標(biāo)注、正射影像生成、GPS定位、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、投影轉(zhuǎn)換、衛(wèi)星地圖糾正、地形（DEM）高程數(shù)據(jù)處理、行業(yè)主流文件格式的相互轉(zhuǎn)換等功能。本文中利用Global Mapper v14.1.0進(jìn)行等高線的生成和編輯，最后將其轉(zhuǎn)換為Google Earth支持的文件格式。

2.2 操作步驟

（1）數(shù)據(jù)的下載。

首先登錄網(wǎng)址http：//srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp下載SRTM數(shù)據(jù)（圖1）。首先可選下載速度相對(duì)較快服務(wù)器，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)選或者輸入經(jīng)緯度的方式選擇下載目標(biāo)區(qū)域的數(shù)據(jù)，最后選擇GeoTiff格式的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載。

（2）地形圖的繪制。

將下載得到的以srtm開頭的zip文件解壓，得到一個(gè)自述文件和三個(gè)以srtm開頭的hdr、tfw和tiff文件。用Global Mapper打開這個(gè)tiff文件，在Analysis中選擇打開Generate Contours…。彈出的選項(xiàng)中，Contour Interval是指等高距，默認(rèn)為50m，這里可選擇30m。勾選Interpolate to Fill Small Gaps in Data（內(nèi)差插值），Append Unit Labels（‘mor‘ft）to Labels（為等高線顯示加上單位），Smooth Contour Lines/Areas to Improve Appearance（平滑曲線）.如此可得到目標(biāo)區(qū)域的地形圖。

（3）數(shù)據(jù)的保存。

在File下選擇Export—— Export Vector Format（以矢量格式導(dǎo)出），在彈出的對(duì)話框中選擇KML/KMZ，輸入文件名，即得到KML或KMZ格式的等高線文件。

（4）數(shù)據(jù)的顯示

打開Google Earth軟件，選擇文件—— 打開，選擇保存好的KML/KMZ個(gè)格式的等高線文件，或直接雙擊打開該文件。即可在Google Earth上顯示出繪制好的地形圖（圖2）。

3 結(jié)論及討論

STRM生成的地形圖與Google Earth坐標(biāo)系統(tǒng)一（均為WGS84坐標(biāo)系），可進(jìn)行疊加顯示。且具有比例尺可調(diào)，顯示直觀且可相互參照等優(yōu)點(diǎn)。此種方法克服了地形圖不易獲得，信息相對(duì)滯后以及不夠直觀的缺點(diǎn)；相對(duì)于單純使用衛(wèi)星圖片來(lái)說(shuō)，地形圖的加入可與衛(wèi)星圖片進(jìn)行相互參照，特別在谷歌地圖分辨率不高的地區(qū)，通過(guò)對(duì)地形圖的解譯，能夠?qū)Φ匦蔚孛驳钠鸱鼱顟B(tài)及坡度進(jìn)行更好的識(shí)別。筆者通過(guò)對(duì)STRM數(shù)據(jù)的下載、讀取和分析處理，生成地形圖，并轉(zhuǎn)換成Google Earth支持的格式。此方法操作簡(jiǎn)便，使用的數(shù)據(jù)和軟件易于獲得，可在今后的工作中進(jìn)行更多的應(yīng)用。

目前的不足之處在于，目前中國(guó)區(qū)域僅公開SRTM3數(shù)據(jù)，分辨率僅有90m。內(nèi)插得到的數(shù)據(jù)不夠精確，對(duì)進(jìn)行大比例尺的微小地形地貌識(shí)別幫助不大。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉金輝，竇金龍.Google Earth在地質(zhì)勘查初期中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè)，2009（12）：100-101.

[2] 孟凡寫.“谷歌地球”在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2008（7）：130-131.

[3] 石書緣，胡素云，馮文杰，等.基于Google Earth軟件建立曲流河地質(zhì)知識(shí)庫(kù)[J].沉積學(xué)報(bào)，2012（5）：869-878.

[4] 帥菲，肖根如，揭志強(qiáng).Google Earth在地學(xué)研究中的應(yīng)用[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（1）：89-93.

[5] 王靜璞，劉連友，沈玲玲.基于Google Earth的毛烏素沙地新月形沙丘移動(dòng)規(guī)律研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2013（6）：1094-1100.

[6] 徐鑫.Google Earth與地理教學(xué)的整合[J].內(nèi)江科技，2007（3）：134.

[7] 楊建華.利用Google Earth輔助野外地理實(shí)習(xí)教學(xué)[J].河南教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（2）：59-62.

[8] 李為樂，陳情，陳哲鋒，等.Google Earth三維可視化在滇藏鐵路林芝-拉薩段地質(zhì)選線中的應(yīng)用[J].遙感信息，2012（1）：95-99.

[9] 李云星，張坤.Google Earth在地質(zhì)災(zāi)害信息管理中的應(yīng)用[J].湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007（2）：81-83.

[10] 管振德，龐貽鴻.Google Earth在線性工程地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2012（19）：45-47.

[11] 趙志岐，張洪武.Google Earth KML在自然災(zāi)害分析中的應(yīng)用初探[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2012（1）：50-53.

[12] 陳強(qiáng)，姜立新，帥向華.Google Earth在地震應(yīng)急中的應(yīng)用[J].地震，2008（1）：121-128.

[13] 羅文剛，苗中科.Google Earth在地震勘探中的應(yīng)用可行性探討[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2011（3）：269-273.

[14] 蘇娟，張晶，侯建民，等.基于Google Maps API地震信息查詢系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 2010（1）：51-54.

[15] 李俊.以Google Earth為平臺(tái)，基于GDP、人口與場(chǎng)地效應(yīng)的全球大震損失評(píng)估模型，2009.

[16] 李爽，姚靜.數(shù)字地形模型數(shù)據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)與評(píng)估分析[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2005（6）：99-108.