Google Earth在東帝汶國家電網勘測設計中的應用

劉琪

摘 要：當前越來越多的勘測設計單位承接境外電網工程，但是經常又收不到如地形圖等基礎資料，本文利用Google Earth 提供的全球免費的地圖影像平臺，進行電網工程的優化設計，數據采集，生成斷面圖，排干定位，最后直觀的顯示出整個路徑圖，從而彌補了在國外勘測設計時基礎數據的不足，同時也分析了采集Google Earth三維影像數據進行初步排干定位的可行性，提高了勘測設計效率，對部分國內電網工程的勘測設計也有一定的借鑒作用。

關鍵詞：Google Earth 地圖影像 選線 斷面 東帝汶

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）0018-02

目前國內電網市場建設趨于飽和，越來越多的勘測設計單位積極開拓海外市場，在當前背景下，我院與中國核工業第二二建設有限公司簽訂了合同，由我院承擔東帝汶海拉～帝力150kV雙回路送電線路的勘測設計任務。

1 Google Earth遙感影像地圖

Google Earth是一款Google公司開發的虛擬地球儀軟件，它將衛星照片、航空攝影和地理信息系統（Geographic Information System）綜合在一個地球的三維模型上。Google Earth的衛星影像，并非單一數據來源，而是衛片與航片的數據整合。其衛星影像部分來自于美國Digital Globe公司的Quick Bird（捷鳥）商業衛星與Earth Sat公司（美國公司，影像來源于陸地衛星LANDSAT-7衛星居多），航拍部分的來源有Blue Sky公司（英國公司，以航拍、GIS/GPS相關業務為主）、Sanborn公司（美國公司，以GIS、地理數據、空中勘測等業務為主）等。Google Earth（簡稱GE）在全球免費提供了大量的高分辨率影像，在東帝汶境內，GE提供的影像照片分辨率一般都是優于15m，大部分地區可以達到1m左右，視角高度（Eye alt）約為500米，成圖比例尺接近800：1，這樣的高分辨率影像完全滿足我們的線路勘測設計的要求。

2 GE在東帝汶國家電網勘測中的應用

2.1 GE地圖上選線

GE的坐標系統是以WGS84為基準，地理坐標采用墨卡托投影，這與我們使用的GPS儀器采用的坐標系統是一致的。首先我們在GE地圖上選出整個線路的走向，并利用GE的添加地標功能，在圖上把每個轉角塔位標注出來，這樣就在GE上形成一個完整的路徑圖。然后在GE圖上進行影像的判別，調整路徑，讓線路避開公路，村莊，教堂，學校等對路徑有影響的地物。由于東帝汶是個土地私有制國家，根據東帝汶政府的要求，要盡量避開一些人工的建筑物，私有的莊園領地等。如圖1示。

最后是進行路徑的整體優化，提取出各個轉角的WGS84坐標，作為第二天現場實地踏勘的初選位置，同時依據設計好的路徑圖對每天的基準站位置和工作量進行了優化安排，這樣既保證了工程精度，又提高了工作的效率，為整個勘測設計節約了成本，減輕了外業工作量。

2.2 近似斷面數據的采集

由于GE還沒有開放它的高程數據，GE的立體影像模型是用美國太空總署（NASA）和美國防部國家圖像測繪局（NIMA）聯合測量的全球SRTM的數據建立的，其中的SRTM3。

是迄今為止現勢性最好，分辨率最高，精度也最好的全球性數字地形數據[6]，而GE的影像就是疊加在SRTM3數據之上的，SRTM3的標稱絕對高程精度+16 m，標稱絕對平面精度20 m，以EGM96的大地水準面為高程基準，WGS84橢球為平面基準，GE用來構建三維地面模型的DEM數據精度是相同的，所以GE中地面高程的精度并不因影像清晰與否而有所不同，高清影像只是有助于目標的識別，而對高程精度并無影響。這樣就為我們從圖面提起GE的高程信息提供了可能。

近似斷面數據采集工作流程如圖2。

利用Google Earth開放的API，我們用VB語言開發了從GE三維圖面上直接提取坐標經緯度和高程的程序，主要用到了GE里面ApplicationGE類中的GetPointOnTerr

ainFromScreenCoords函數[7]，將打開的GE視圖中屏幕經緯度坐標和高程信息提取出來。如圖2示。

通過近似斷面提取程序，首先在打開的GE影像視圖中，確定每個線路路徑轉角坐標，并把選擇好的轉角坐標連線，生成KML文件，然后將KML導入近似斷面數據采集軟件，識別線路路徑圖，從中提取出線路各個轉角樁位置的坐標和高程信息，然后以轉角樁位置為起始點沿線路方向，自定義采集步長，從GE影像上沿路徑方向提取斷面點坐標及高程信息，同時根據設計要求，還需采集左右邊線和部分危險斷面點，生成文本文件，最后用這些提取的坐標和高程信息，用自開發的數據轉換軟件，生成道亨的斷面圖，并在其上排干定位，然后用這些數據在現場實地放樣和校測，相對與實地的工測數據，如圖3示。

從（圖3）GE和工測斷面比較圖分析，在地形起伏不大，植被比較稀疏的地區地形趨勢和實際的比較符合，有較高的可信度，如在圖上A點到B點之間，附近地勢平坦，B、C點之間，E點零度方向側區域植被稀少，GE采集斷面和實測斷面擬合較好，高程點較差均在3 m以內，部分地形起伏變化較大，植被密，覆蓋厚的山坡，且山脊上有凹陷區域的地方，如圖上B點處林木比較茂盛，有高大樹木高程較差達到15 m，D點前面山坳，E點前進方向處山坳區域，提取的高程數據就有很大的誤差，這應該和GE的DEM數據有關系，GE影像和DEM數據有時會有系統偏差，需要應用相關的數學函數擬合處理高程點，消除系統誤差，對于高程誤差比較大的地方，要進行忽略舍去，重要的危險點用實際的工測數據去修正。

最后經過擬合修正的GE斷面圖基本可以滿足前期現場定位的要求。這樣的工作流程和航測線路工作基本是一致的，減少了大量的線路外業測量的工作，提高了工作效率。

2.3 精度分析

線路勘測完成后，對了平面位置，我們將GE影像中提取的50多個地物特征點，如公路邊界點、教堂、學校等建筑物邊緣點，與實測數據進行比較，80 %的特征點GE平面坐標點位較差均小于3 m，15%的小于5 m，5%的數據由于是在茂密的林區采集的，植被覆蓋較厚，誤差超限，在不影響電氣專業排干定位的情況下，忽略了該部分數據。高程方面，我們把以特定步長提取的斷面數據和實際測量的高程點位數據進行比較，地形起伏比較小、地表植被稀疏的地區和實際測量的數據基本吻合，我們主要比較了29 km，共78個塔位實測高程和GE采集高程較差，60%在3 m以內，30%在3～10 m之間，10%的10～15 m之間，由于GE的影像存在系統變形，我們沒有用專業糾偏軟件處理圖像，某些凹陷的山坡處圖像解析的不好，所以GE采集的高程和實際的相差較大，所以在選線時應盡量避開這些地區。

2.4 利用Path Editor形成效果圖

Path Editor（以下簡稱為PE）是為GE開發的KML批量制作工具[9]。用于大量坐標數據文件與KML文件的雙向交流。可以實現坐標數據到KML文件的制作；由KML文件提取坐標數據并生成文本文件；坐標數據的中間處理等功能，可用來制作電力、通訊、煤氣、自來水路徑及地名標注等。這里我們在路終勘結束后用來制作線路路徑圖并在GE上顯示出來，首先，我們將全線桿塔位的WGS84坐標輸入到Path Editor軟件中，再生成GE的KML地標文件，然后把KML的地標文件導入GE，同時修改距離地表的高程，便形成了全面的路徑圖，如下圖4示，可以看到整體效果。

3 結論

總之，在國外地圖資料匱乏，又不能收集到資料的情況下，利用GE提供的高清地圖影像進行線路勘測設計是完全可行的，不但能更好從全局對線路路徑進行優化設計，而且還有效的降低了勘測強度，節約成本。

可以看到，GE提供的全球開放的平臺，為我們以后無論是從事國內還是國外的電力勘測項目，都提供了一種全新的便利的勘測模式。分辨率更高的地圖影像提供了更好的平面精度，只是由于GE的高程信息沒有開放，地形高程數據的精度較低，在某些區域存在較大的系統偏差，目前只能通過從平面影像提取高程信息，且有一定程度的高程系統誤差。但是隨著google不斷的更新更多區域的影像圖和以后高程信息的開放，將改變我們傳統的電力勘測模式。線路設計中使用GE，能完全滿足設計要求，可大大的節約設計成本，縮短設計時間，體現較強的實用價值，對于國內外的電力勘測項目都值得推廣研究。

參考文獻

[1] 毛克，劉江龍，劉永強.Google Earth三維選線技術在高壓送電線路中的應用[J].電力勘測設計，2010（4）：25-28.

[2] 趙成銘.Google Earth在輸電線路工程中的應用研究[J].測繪通報，2012（5）：71-72.

[3] 莫平浩，胡茂林.利用Google Earth制作衛星影像圖[J].電力勘測設計，2008（2）：30-31.

[4] 陳功，黃超，等.網絡地圖服務在電力勘測設計中的應用[J].電力勘測設計，2008（1）：31-34.

[5] 劉珍，劉建勛.淺談Google Earth的二次開發技術[J].地理空間信息，2009（4）：72-74.