GoogleEarth在林業調查規劃中的應用研究

熊安華

（湖北省當陽市林業局，湖北 當陽444100）

1 引言

林業調查規劃，一般采用地形圖深入實地進行區劃調查，費時費力，勞動強度大，精度低，而采用實時高清晰衛星影像圖調查，又因其價格昂貴而難以承受，Google Earth能提供近期較清晰的免費衛星影像資源，采用Google Earth的免費衛星影像資源進行室內區劃判讀，輔以少量實地補充調查，能大大減輕林業調查規劃的勞動強度，提高工作效率、提高調查精度。

2 Google Earth介紹

Google Earth是美國Google公司開發的一種虛擬地球軟件，它把衛星影像、航空影像和GIS整合在一個三維地球模型上。用戶可以通過一個下載到自己電腦上的客戶端軟件，免費瀏覽全球各地的高清晰度衛星圖片［1］。

目前為Google Earth提供衛星影像數據的主要有美國的Digital Globe、GeoEye和法國的CNES 3個公司，Digital Globe公司的衛星影像來源于Quickbird（快鳥）和Worldview－II衛星，GeoEye公司的衛星影像來源于GeoEye－1衛星，其分辨率達到了0.5m；CNES公司的衛星影像數據來源于SPOT－5衛星，分辨率2.5～4.0m。

Google Earth里有WGS－84地理坐標系和WGS－84通用墨卡托投影（UTM）兩種坐標系可供選擇。

3 在Google Earth中區劃

根據Google Earth衛星影像的地形、地物、地貌信息，可以直接在Google Earth中對行政區域、小班等面狀地物，道路、河流等線狀地物和行政住址、瞭望塔等點狀地物進行矢量化，矢量化的文件可以下載后添加到ARCGIS中進行再編輯。

3.1 矢量化目標

在Google Earth中，用添加地標、路徑和多邊形工具，按點、線、面分別對目標進行矢量化。將矢量化圖形保存為KML格式的文件。KML是由Google公司開發的基于XML的地理信息編碼規范，是嚴格遵守XML標準的。KML語言中可以包含HTML語言，實現地理信息數據結構標準化，可用于數據的交換與傳遞，實現開放式的地理信息共享與互操作。KML是一個文本文件，可在文本編輯軟件中進行代碼的編寫，用標簽的方式來描述地理信息，簡單易懂。由于目前Google Earth的用戶數量龐大，一些著名的GIS軟件也提供了對KML的支持，如ARCMAP、FME等，可以方便地將KML文件轉換為SHAPE等交換格式［2］。

3.2 文件格式轉換

在Google Earth矢量化得到的KML文件要在ARCMAP中轉換成SHP格式的文件后才能再編輯。SHP文件格式是美國ESRI開發的ARCGIS專用資料格式，它將地理空間信息以坐標點串的形式存儲起來，現已成為GIS的一種標準格式，幾乎所有的GIS軟件都支持對它的轉換甚至支持對其直接進行讀寫操作，SHP文件格式已成為各GIS系統的交換文件格式。

在ARCMAP中，先用ARCTOOLBOX轉換工具箱中的KML轉圖層工具，把KML文件轉換成圖層文件，再用轉為Shapefile工具箱中的要素類轉Shapefile工具，將圖層文件轉換成SHP格式的文件。

3.3 坐標投影變換

由于Google Earth的坐標系統是WGS－84坐標系，而地形圖大多采用西安80投影坐標系，因此需要進行坐標投影變換后才能配合地形圖進行再編輯。

3.3.1 創建自定義坐標變換

把WGS－84坐標轉換為西安80坐標，是在不同的坐標系統中轉換，其轉換參數是國家機密?？梢圆捎卯數氐腉PS坐標轉換參數，用MOLODENSKY三參數轉換法轉換［4］，一般可以達到林業調查規劃的精度要求。

在ARCMAP中，用ARCTOOLBOX數據管理工具箱中的創建自定義地理變換工具創建自定義坐標變換，在創建窗口對話框中輸入地理坐標變換名稱、輸入地理坐標系（選擇 WGS－84地理坐標）、輸出地理坐標系（選擇西安80投影坐標）、轉換方法（MOLODENSKY）、X、Y、Z軸平移（即當地的GPS坐標轉換參數dx、dy、dz）等參數后即可創建自定義坐標變換。在輸入平移參數時要注意平移方向，確定平移參數的正、負。

3.3.2 坐標投影變換

在ARCMAP中，用ARCTOOLBOX數據管理工具箱中的要素投影工具采用上述自定義的地理變換，把WGS－84地理坐標變換為西安80投影坐標。經投影變換后即可在ARCMAP中配合地形圖進行編輯。

4 下載Google Earth衛星影像圖

Google Earth在線提供了免費的衛星影像圖，這些衛星影像圖具有較強的時效性，一般在近1～3年內，清晰度高，大部分地區的影像分辨率為2.5～4.0m，部分高清晰影像的分辨率可達0.5m，能滿足林業調查規劃的精度要求。將Google Earth衛星影像圖下載到本地，經坐標投影變換后可以在GIS系統中配合地形圖使用。

4.1 下載拼接衛星影像圖

在Google Earth上下載衛星影像圖，可以用谷歌衛星地圖下載器進行下載。在谷歌衛星地圖下載器中，找到目標區域后，用框選下載區域工具框選目標區域，確定下載級別（一般選18級）后在下載區域中雙擊鼠標左鍵即可自動下載衛星影像圖。下載完成后導出并拼接成衛星影像圖，保存為Tiff格式的文件。

4.2 坐標配準

2012年9月起，Google Earth海外服務器的多個IP地址被中國國家防火墻封鎖，在中國大陸境內的用戶經常無法直接訪問，用谷歌衛星地圖下載器下載的衛星影像圖是從國內服務器上下載的，因國家保密需要，國內服務器上Google Earth的坐標進行了偏移處理，下載的衛片需要進行坐標配準。

（1）定義坐標。下載后的衛星影像圖是Tiff格式的文件，在坐標配準前需要在ARCMAP中將其坐標定義為WGS－84地理坐標。

（2）坐標投影。在 ARCMAP中，用 ARCTOOLBOX數據管理工具箱中的投影柵格工具采用自定義的地理變換，把WGS－84地理坐標變換為西安80投影坐標。

（3）坐標配準。因下載的衛星影像圖的坐標進行了偏移處理，偏移參數是國家機密而難以獲取，需要對投影后的衛星影像圖進行配準。在ARCMAP中，添加下載處理后的衛星影像圖，并添加具有西安80坐標信息的地形圖作為配準參考圖，在衛星影像圖和參考地形圖上均勻選擇公共參考點，用一階多項式變換法將衛星影像圖配準到正確的坐標位置。經過坐標配準后的衛星影像圖就可以在林業調查規劃工作中應用了。

5 在Google Earth上發布調查規劃成果

林業調查規劃會形成大量的圖形數據，如森林資源分布圖、生態公益林分布、林業工程建設規劃圖、森林防火信息圖等，將這些調查規劃成果圖發布到Google Earth上，可以結合政務公開供廣大公眾瀏覽，向社會充分展示調查規劃成果和林業建設成就［3］。

5.1 SHP文件屬性整理

現在林業調查規劃，多用ARCGIS進行，調查規劃成果一般保存為SHP格式文件，其中包含大量的屬性信息，在發布到Google Earth前，需要進行屬性整理，刪除不必要的和不宜公開的屬性，只保留重要的、可以公開的屬性，保留屬性應盡量簡潔明了，便于在Google Earth中查看。

5.2 坐標變換

林業調查規劃，一般采用地形圖進行，其坐標系統多為西安80坐標，形成的SHP格式的成果文件，需要變換為Google Earth所采用的WGS－84坐標系。

用ARCTOOLBOX數據管理工具箱中的創建自定義地理變換工具創建自定義地理變換，使用當地GPS坐標轉換參數，平移方向與WGS84坐標轉西安80坐標方向相反。

用ARCTOOLBOX數據管理工具箱中的要素投影工具采用自定義的地理變換，把西安80投影坐標變換為WGS－84地理坐標。

5.3 文件格式轉換

SHP格式的文件需轉換成KML格式后才能在Google Earth中瀏覽。在ARCMAP中，先將SHP格式的文件導出為要素類，然后將導出的要素類添加到ARCMAP中，用ARCTOOLBOX轉換工具箱中的圖層轉KML文件工具把要素類文件轉換為KML格式的文件，通過這兩個步驟進行文件轉換，能保證文件屬性不丟失。

5.4 發布到Google Earth上

林業調查規劃成果圖轉換成KML格式文件后，可以在局域網內共享，可以在相關網站上發布，供廣大公眾下載。

KML文件下載到本地電腦后，在Google Earth中，通過文件菜單下的打開命令，把轉KML文件導入到Google Earth后就可以方便快捷地瀏覽了。

［1］ 肖 玲.基于Google Earth的林業調查規劃應用研究［J］.內蒙古林業調查設計，2012，35（2）：106～107.

［2］ 劉 鋒，張繼賢，李海濤.SHP格式文件的研究與應用［J］.測繪科學，2006，31（6）：116～117.

［3］ 文東新.Google Earth在森林消防管理中的應用［J］.林業實用技術，2006（7）：26～27.

［4］ 高永甲，臧登峰.WGS84坐標系和西安80坐標系轉換方法及精度分析［J］.測繪工程，2009，18（3）：55～57.