Google Earth衛星影像圖在公路勘測設計中的應用探討

易成軍 陳文春 宋小軍

(1.義烏市交通設計有限公司,浙江金華 322000;2.義烏市住宅建筑工程有限公司,浙江金華 322000)

Google Earth衛星影像圖在公路勘測設計中的應用探討

易成軍1陳文春2宋小軍1

(1.義烏市交通設計有限公司,浙江金華 322000;2.義烏市住宅建筑工程有限公司,浙江金華 322000)

Google Earth軟件一經推出就得到了廣泛的普及與應用,其提供的衛星影像圖不僅具有極強的直觀性和時效性,而且完全免費,這些特點令其在公路的勘測設計工作中能夠發揮出極大的應用價值。本文將分析說明Google Earth所提供的衛星影像圖與AutoCAD的結合與轉換方式,令其能有效應用于公路的勘測設計工作,希望能優化傳統的公路勘測設計方法。

Google Earth 衛星影像圖 公路勘測設計

傳統的公路勘測設計基本都是用光柵地形圖確定路線的,這種設計方式在精確度、時效性、三維化方面都很差。現代的衛星影像圖很好的解決了這些問題,尤其是近年來流行的Google Earth軟件所提供的衛星影像圖,不僅直觀清晰,而且完全免費,只要將其與普通的地形測繪技術相結合,再將測繪結果反向輸出為三維仿真模型,公路的勘測設計效果就會得到質的飛躍,設計過程也可以更加方便快捷。

1 Google Earth提供的衛星影像圖概述

Google Earth作為一款軟件,其功用主要是虛擬地球儀,原理上利用了三維的地球模型,通過在上面布置GIS、航空照相、衛星照片來達到地球儀效果。該軟件的特點是提供的的地貌影像具有較高的分辨率,以我國來說,平均分辨率能夠維持在30米左右,如果是比較重要的特殊地點,分辨率甚至可以達到1米以下。這種高清晰度、高分辨率的衛星影像圖具有極高的工程研究效用,尤其是對需要精確地形數據的公路勘測設計來說,可以大大提高勘測設計的精度。

2 Google Earth提供的衛星影像圖應用于CAD圖形

在公路的設計過程中,需要對公路的路線進行勘測研究,Google Earth所提供的衛星影像圖就在這項工作上體現出了自己的優化作用。我國目前通常使用AutoCAD軟件進行公路路線方案的設計研究,因此需要將Google Earth提供的衛星影像圖轉換為CAD圖形,換言之,需要將原本的球體坐標轉換為平面坐標。

2.1 球體坐標轉換為平面坐標的轉換原理

想要轉換不同體系的坐標,基準控制點必須有兩個以上。在Google Earth的球面體系里,控制點坐標的是經緯度;在CAD的平面體系里,控制點坐標的是XY坐標。因此坐標轉換分兩種情況進行討論。

(1)坐標體系為未知狀態;該狀態包括了完全沒有地形圖的情況,在轉換時直接于研究區域中框選控制點即可,不過控制點的數目要大于2個才能確定出經緯度。然后下載圖片,對平面圖的坐標體系進行自定義,將轉換參數確定出來,接著代入高斯-克呂格投影公式,計算得出對應的XY坐標,這樣就能把影像圖插入CAD環境。

(2)坐標體系為已知狀態;在這種情況下,由于平面坐標體系已知,轉換參數可以直接通過坐標體系進行確定。同樣以框選的方法選出控制點的XY坐標,計算出經緯度后,利用墨卡托投影經緯度轉化公式,該經緯度就能與Google Earth的球體經緯度對應轉化。然后只需下載圖片,利用原本的XY坐標在平面圖中插入衛星影像圖即可。

2.2 球體坐標轉換為平面坐標的轉換流程

首先,需要確定范圍經緯度,如果有地形圖,該范圍可以直接通過地形圖取得。范圍經緯度確定后的工作要分兩方面進行,一方面進行坐標的計算,另一方面按之前確定的范圍經緯度在Google Earth中需找對應的圖片地址。下載下來的圖片要確認是否與實際需求相滿足,如果不滿足的話要依照實際地形進行調整。將計算出的坐標和Google Earth提供的圖片相整合后,就可以完成衛星影像流程圖的輸出。

3 Google Earth提供的衛星影像圖的三維仿真功能

3.1 Google Earth的三維衛星影像應用于公路建模

Google Earth為使用者提供了三維地圖功能,該功能所提供的影像不僅分辨率高,而且觀察視角不只一個,這就讓人們有了新的方法與平臺來對道路方案進行演示與優化。應用了Google Earth三維衛星影像的的路線建模有別于過去的建模渲染,不僅不需要花費太多的資源與時間,而且地形準確度更高。出于提高路線真實度的考慮,路線建模需要實現三維化。通常來講,這種建模的難度不高,只要使用路線設計軟件就可以方便地于CAD環境下完成路面、跨線橋梁、中分帶、標志、標線等主要部分的建模工作。不過這種完成的模型還只是平面坐標系里的坐標圖元,所以需要進行與之前正好相反的坐標轉換,將平面坐標轉換為球面坐標。

3.2 平面坐標轉換為球體坐標的轉換原理

與球體坐標到平面坐標的轉化相同,將坐標從平面轉換為球體亦分兩種情況。

(1)坐標體系為未知狀態;在這種情況下,可以直接對照實地和衛星影像圖,完成路線模型到Google Earth的導入轉換,通常該工作由Sketch-Up軟件完成。不過需要注意的是,這個轉換過程一定會產生誤差,轉換精度較差,而且所花時間也較多。(2)坐標體系為已知狀態;在這種情況先要進行球體坐標的經緯度計算,具體來說,需要利用控制點的XY坐標,同時也需要能對應該坐標的坐標系參數,然后只要將這些數據代入高斯-克呂格投影反解公式,該平面坐標在球體坐標系中的經緯度就能計算出來。把原本CAD模型中的圖元全部轉化成實際的經緯度,然后以Google Earth能夠直接打開的文件格式保存即可,該項工作需要用到API與kml腳本語言。

4 結語

隨著Google Earth軟件的日益成熟與發展,其所提供的衛星影像圖也越來越廣泛地被應用于公路的勘測設計。Google Earth提供的直觀、立體、免費的服務令公路設計的技術方案更加方便、快捷、準確。這種利用了網絡的遠程數據輔助省去了傳統設計中大量的外業調查,節省了人力物力,也令公路勘測設計的質量與效率得到了大幅度的提高,對我國的交通事業起到了極大的支持作用。

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