GoogleEarth在鐵路測繪工作中的應用

李平蒼

(鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251)

1 Google Earth介紹

谷歌地球(Google Earth)是一款Google公司開發的虛擬地球儀軟件，2005年正式向全球推出。它把衛星影像、航空照片和GIS布置在一個地球的三維模型上，使用了公共領域的圖片、受許可的航空照片、以及QuickBird、LANDSAT-7等衛星所拍攝的衛片。Google Earth中的影像分辨率通常為30m，但在城市、風景區、建筑物密集區域，分辨率可以達到10m、2.5m，甚至0.5m。

2 在鐵路控制測量中的應用

鐵路勘察設計控制測量主要包括:勘測GPS控制測量、精密控制GPS測量、導線測量、高程測量、CPⅢ測量等工作。

Google Earth對鐵路控制測量的前期準備工作很有幫助，特別是在手頭沒有地形圖，或者1：5萬軍用圖年代久遠，與實際地形差別較大時，可以結合線路方案在Google Earth上進行初步選點，做好控制網及選點路線的大致規劃。根據初選點位的大地坐標，利用手持GPS導航至點位附近再進行現場詳細選點埋石(如圖1所示)。

圖1 GPS點之記

繪制控制點之記時，可在Google Earth上影像截圖，制作交通路線圖和點位略圖;測量實施階段，可利用Google Earth選擇最佳的測量路線，以提高測量效率。

3 在航空攝影測量中的應用

在鐵路勘察設計的初測階段通常先進行航空攝影測量，主要包括航線設計、航飛實施、地面基站配合、像控點選刺、像片調繪、航片掃描、空三加密、4d產品制作等工作。

利用Google Earth可以輔助航線設計，根據影像和高程情況合理劃分測段;IMU/DGPS輔助航空攝影還要選擇檢校場，檢校場的選擇有其特定的要求，比如Lidar檢校場需要選擇在地勢平坦地區，要遠離水面，檢校區要有一條長度至少1000m，寬20～50m的道路(最好是機場跑道或柏油馬路)，檢校區內還要有一定數量的“人”字形尖頂房屋。如果進行現場選擇，費時又費力，而利用Google Earth進行檢校場的選擇就會顯得非常容易。另外基站配合人員也可根據Googe Earth影像和即將航飛的測線位置選擇適宜的地面控制點(如圖2所示)。

圖2 檢校場選擇設計

像控點測量之前，一般要先在室內標出像控點選取的概略范圍，并用玻璃鉛筆在刺點片上圈出。在地物較少的地區，高精度像控點的選擇比較困難，而外業用的相紙刺點片由于比例尺較小地物不明顯，這種情況下可借助于Googe Earth影像進行較高精度像控點點位的選擇。

像片調繪同刺點一樣，需要事先在室內做好準備工作，首先應根據線位走向在調繪航片上畫出調繪范圍，室內能判讀的地物提前判讀，如果結合 Googe Earth，將會大量增加室內判讀信息，減少外業工作量。

在鐵路項目的前期，對地形圖或正射影像圖的精度要求不高，這時可在Googe Earth上量取控制點作為像控點進行空三加密，來完成中、小比例尺的成圖工作。

4 在鐵路網規劃和預可研階段的應用

在鐵路網規劃或鐵路項目的預可行性研究階段，通常需要制作小比例尺的影像圖，利用的衛星影像數據大多是ALOS、SPOT、TM等，這些影像數據可從衛星影像的代理商購買，不同數據不同分辨率價格有所不同，由于鐵路網規劃和預可研階段是對擬建項目進行大范圍的預可行性研究，所需要的影像數據面積較大，影像數據的采購費用將會很高。由于該階段對影像圖的現實性要求不會太高，Googe Earth影像可以滿足其要求。從2009年開始，我們利用自動截圖軟件Get-Screen，設置好截圖范圍，視角高度，從Googe Earth上自動截圖并拼接形成大圖，用它進行鐵路網規劃和預可研階段影像圖的制作，節省了大量影像數據采購費用。例如在2010年，全年制作國內外鐵路項目各類影像圖 600萬 km2，按照 10m分辨率 ALOS影像2 950元/景，每景70 km×70 km計算，將節省影像數據采購費用300多萬元。

在鐵路預可研階段，還會經常采用1：5萬地形圖進行方案研究，而我國現有的軍用圖多是幾十年前制作的，現勢性非常差，特別是在城市等發達地區，現場情況與地圖差別較大，嚴重影響了鐵路方案研究的可行性。而Googe Earth上的影像比1：5萬圖要新很多，特別是大城市等發達地區的影像多是近兩年的數據，現勢性較好。所以我們先利用Googe Earth對1：5萬地形圖進行修測，然后再進行鐵路的方案研究，提高了鐵路方案研究的質量。

近幾年，隨著京津城際和京滬高鐵等一大批高速鐵路的建成通車，我國的鐵路建設技術水平已達到世界先進行列。很多國家對中國高鐵興趣濃厚，有意采用中國技術進行本國的鐵路建設。對國外一些國家進行鐵路網規劃或鐵路預可行性研究時，最讓人頭疼的是基礎資料的匱乏，一些貧窮國家根本沒有地形圖資料，有些國家即使有地形圖資料，但由于各種原因無法收集到，致使前期研究工作無法開展。2010年我們參與了十幾條國外鐵路項目的前期研究工作，為了能對項目進行深入的研究，不僅利用Googe Earth影像制作了小比例尺影像圖，還制作了大量1：5萬或1：20萬地形圖。地形圖制作方法如下。

(1)地貌信息生成

地形圖的地貌信息，即等高線和高程點采用GDEM數據及專業軟件制作。GDEM是日本經濟產業省和美國航空航天署合作使用ASTER數據生成的全球數字高程模型(Global Digital Elevation Model)，2009年6月發布，全球用戶可免費申請下載。GDEM數據為1°×1°方格，做過基礎薄云處理，全球95%地區縱向數據間距20m，95%地區橫向數據間距30m，基本可以達到5萬圖的精度要求。

(2)地物信息采集

對于道路、水系、建筑物、構筑物等地物采集在Googe Earth軟件中進行;對于地區、城鎮、河流、道路等地物的注記屬性可從Googe Earth中提取;地物及屬性采集時按要素類型進行分別采集，1：20萬地形圖矢量采集時視角高度不高于20 km，1：5萬地形圖矢量數據采集時視角高度應不高于5 km。地物采集的具體要求如表1所示。

表1 數據采集要求

(3)圖形編輯和整飾

將地貌信息和地物信息合二為一，利用圖形編輯軟件根據項目要求進行編輯整飾，完成相應比例尺地形圖的制作，保證了無圖地區或無圖國家鐵路項目前期研究工作的順利開展(如圖3所示)。

圖3 國外某鐵路項目1∶5萬地形圖

5 結束語

當今社會已步入信息化時代，信息化使人類能以更快更便捷的方式獲取并應用人類的文明成果。只要我們用心去發現、去嘗試，身邊將會有很多東西成為我們工作學習的工具。Google Earth只是一款虛擬地球軟件，看上去和鐵路勘察毫無干系，經過我們的認真梳理，它在鐵路測繪中的眾多環節都是我們工作的好幫手。隨著Google Earth軟件功能的進一步完善、影像分辨率進一步提高、數據的現實性進一步加強，其在各行業的應用會更加廣泛。

［1］王一川.Google Earth衛星影像輔助空三制作中小比例尺地形圖［J］.鐵道勘察，2011(4)

［2］http://baike.baidu.com/view/18437.htm

［3］鈄春紅.Google Earth在水利水電測繪中的應用［J］.地理空間信息，2011(5)

［4］http://apps.hi.baidu.com/share/detail/22148291

［5］CH/T1013—2005 基礎地理信息數字產品數字影像地形圖［S］

［6］TB/T 10059—98 鐵路工程制圖圖形符號標準［S］

［7］GB/T15968—2008 遙感影像平面圖制作規范［S］