GOOGLE EARTH在道路測設中的應用研究

李 燕

(四川交通職業技術學院，四川 成都 611130)

Google Earth(以下稱GE)是 Google公司的衛星影像產品，它含有美國宇航局提供的大量地形數據與衛星影像，不僅能提供詳細的地理經緯度、三維立體圖，還提供一項重要數據:海拔高程。在中國地區，它的影像有效分辨率通常為30 m，在大城市、著名風景區、建筑物區域會提供分辨率為1 m和0.6 m左右的高精度影像。

目前，GE分為三個版本，即自由版、增強版和專業版。隨著高精度影像的出現，顯示精度可達到0.6 m(而目前普通的GPS高程定位精度只有2.5 m)，這樣就完全可以利用這些空間數據來進行道路的測設了。

1 利用GE生成等高線

在現有道路設計中，要得到一個地區的地形圖，主要有兩種渠道，一種是實地測量，這需要投入大量的時間;另一種是通過購買現成的中小比例尺地形圖，然后加密得到較大比例尺地形圖，但這需要較多的資金投入。如果能夠將GE的高精度地形圖轉換為可在AUTOCAD中編輯的圖元，不僅可提高工作效率，還可以大大降低測設的成本，具有非常重要的現實意義。

在繪制地形圖時，等高線的工作量最大。為了從GE地形中得到等高線，根據等高線的概念，我們利用SketchUp從GE中提取三維地形圖，然后讓各等高距水平面與三維地形圖相交，提取相交線，即為等高線。

通過反復試驗，我們總結出了相對快速的從GE提取等高線的方法，步驟如下:

圖1 五皇鎮平面圖

圖2 GE中的五皇鎮地形圖

(1)按照默認設置分別安裝GE和SketchUp(必須安裝插件GE plugin)。

(2)打開GE，確定要轉換的區域。筆者取四川省眉山縣五皇鎮做為研究區域，其經緯度范圍，左上角為(29°57'30.00"N，103°52'30.00"E)，右下角為(29°55'0.00"N，103°56'15.00"E)。在GE中做上標記，其地形情況如圖1、圖2所示。

(3)打開SketchUp，使用Get current view按鈕截取GE當前地形圖。為了看到三維效果，開啟Toogle Terrain按鈕，此時就可將GE的地形導入到SketchUp中了(圖3)。

圖3 地形導入

(4)利用SketchUp在地形的下面建立一個水平面，并將這個面向上以2 m的高度進行陣列。選中地形圖，使用模型交錯命令，使地形圖與水平面之間產生交線(即等高線)，將所有水平面刪除，得到如下圖4所示等高線。

圖4 等高線顯示

(5)將原GE地形圖刪除后，得到等高線，利用SketchUp的插件導出為DWG格式，即可在AUTOCAD中打開(圖5)。

圖5 樣條化之前的等高線

圖6 樣條化之后的等高線

(6)圖5中的等高線圖元均為直線，尚不能直接使用，可以采用AUTOCAD中的多段線編輯命令PEDIT將其修改為多段線，并對多段線樣條化，可得到較為圓順的等高線，從而用在公路測設中(圖6)。

2 利用GE進行道路設計方案的比選

在道路建設的工程可行性研究階段，為了察看設計方案是否合理、是否與地形相協調，可以將設計好的路線放回到GE的虛擬環境中去。圖7為某省道公路改建工程方案比選圖，從圖中可以直觀的看出方案的優劣。

圖7 某省道公路改建工程方案比選

圖8 一條路線平面圖

此功能可以利用AUTOCAD的插件ACAD2KML來實現，其步驟如下:

(1)準備一條路線平面圖，如圖8所示。

(2)在AUTOCAD中找一個已知其緯經度的點作為基點，本例取路線起點作為基點，其緯經度為(29.9167，103.875)。

(3)將基點作為坐標原點，利用UCS命令在基點處建立坐標系。

(4)使用 appload加載ACAD2KML應用程序。

(5)在命令行中輸入命令acad2kml，根據提示選擇路線，選擇KML文件存放的位置，并為其命名，后輸入以上緯經度值(29.9167，103.875)。

(6)在GE中打開剛生成的KML文件，如圖9所示。

圖9 導入GE后的圖形

(7)為了便于查看路線沿途情況，可在GE中為圖形添加一個路徑。

點擊GE上部的ADD PATH按鈕，延路線的走向描一條路徑(圖9白線)，將其透明度設為0，播放地標欄(圖10)，即可沿路線的前進方向進行三維實景播放。

圖10 三維實景播放

3 GE在道路建設中的應用前景

GE為我們提供了一個數字化的地球，其在交通建設領域的應用研究雖然剛開始起步，但已展示了一個美好的前景。除了上面所提到的三維地形圖的提取，三維實景展示等功能外，我們還可以借助GE來實現公路普查和對普查數據的存取。由于GE采用了LOD(Level of detail)數據顯示方式，軟件只讀取所需目標區域的數據，而非全局數據，這樣可以大大降低對系統資源的開銷，加快數據處理的速度。另外，基于保密、安全等原因，GE的許多功能尚未開放，這就需要做大量的基礎工作，通過對GE進行二次開發來實現其特殊用途。

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