基于Google Map的測(cè)量數(shù)據(jù)可視化研究

陳春瑩，鄒進(jìn)貴

(武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院，湖北 武漢430079)

一、引 言

目前我們正步入信息化的時(shí)代，信息的獲得和提取是作出科學(xué)決策的關(guān)鍵［1］。在信息獲得和提取過程中，獲取信息的速度取決于信息的綜合管理和信息的形象直觀的表達(dá)［2］。隨著測(cè)量方法和測(cè)量精度的提高，數(shù)據(jù)的獲取變得更加簡(jiǎn)單，但是大量的數(shù)據(jù)造成了數(shù)據(jù)處理過程中的麻煩，而數(shù)據(jù)可視化可以將簡(jiǎn)單的數(shù)字變成可以直觀分析的圖、表等，更有利于信息的存儲(chǔ)和管理。

在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時(shí)代，一個(gè)網(wǎng)頁可以做很多事情，使得信息共享和分析更加便捷。B/S的結(jié)構(gòu)使得信息交互更加便捷，克服了軟件平臺(tái)的限制。研究高效、方便、實(shí)用的測(cè)量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)成為一大熱點(diǎn)［3］。

本文主要是結(jié)合Google Map API和B/S的結(jié)構(gòu)框架［4］，研究基于Google Map的測(cè)量數(shù)據(jù)可視化，使得測(cè)量數(shù)據(jù)可以直觀地顯示在谷歌地圖上，方便后期數(shù)據(jù)處理;同時(shí)，可以隨時(shí)將控制點(diǎn)數(shù)據(jù)可視化表達(dá)，便于野外測(cè)量等。

二、理論基礎(chǔ)

1．Google Map API

Google Map API是利用JavaScript語言，使得用戶在網(wǎng)頁中嵌入Google地圖。它的具體功能是通過API提供的各種接口類實(shí)現(xiàn)的，主要包括Map類、LatLng類、Polygon類，以及各種事件響應(yīng)函數(shù)。

(1)Map類

Map類是Google Maps API的核心內(nèi)容，Map實(shí)例是所有Google Maps應(yīng)用的重點(diǎn)對(duì)象，會(huì)貫穿整個(gè)應(yīng)用項(xiàng)目的全部。此類的對(duì)象可以在頁面上定義一個(gè)單個(gè)的地圖。Map類的構(gòu)造函數(shù)為:

Map(mapDiv:Node，opts?:mapOptions)，用戶可以使用傳遞的任何(可選)參數(shù)，在指定的HTML容器(通常為DIV元素)中創(chuàng)建新的地圖。地圖的大小、類型、背景色、拖放的光標(biāo)類型等基本信息均可以通過構(gòu)造函數(shù)指定。Map類常用的方法有:set-Center、getCenter()、getZoom()、addControl、setMap等。

(2)LatLng類

構(gòu)造函數(shù)為LatLng(lat:float，lng:float)，是以緯度和經(jīng)度表示的地理坐標(biāo)點(diǎn)。LatLng的坐標(biāo)不能修改。如果想要計(jì)算其他點(diǎn)的坐標(biāo)，必須新建一個(gè)LatLng對(duì)象。主要方法有:lat()返回點(diǎn)的緯度值、lng()返回點(diǎn)的經(jīng)度值。

(3)Polygon類

一系列有序坐標(biāo)組成了Polygon對(duì)象。多邊形定義閉合區(qū)域。多邊形選項(xiàng)包括:多邊形邊緣“筆觸”的粗細(xì)程度、自定義的顏色和不透明程度，以及封閉區(qū)域“填充”的不透明程度和自定義的顏色，用十六進(jìn)制數(shù)字HTML樣式表示自定義的顏色。

2．可視化處理原理

目前傳統(tǒng)的三維可視化建模方法有:基于攝影測(cè)量獲得遙感影像的三維建模方法［5］、基于激光雷達(dá)的三維建模方法、基于二維GIS的三維建模方法［6］、基于CAD的三維建模方法［7］等。本文采用一種新的可視化方法，可以隨時(shí)在瀏覽器上獲取數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單的三維可視化模型。

(1)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

用戶在谷歌地圖上得到的坐標(biāo)是以經(jīng)緯度表示的世界坐標(biāo)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在較小范圍內(nèi)，可以將其坐標(biāo)系看成是平面直角坐標(biāo)系。因此，可以利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的“四參數(shù)”轉(zhuǎn)換原理，將世界坐標(biāo)系和測(cè)量坐標(biāo)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，坐標(biāo)關(guān)系如圖1所示。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為

圖1 坐標(biāo)關(guān)系

(2)測(cè)量數(shù)據(jù)可視化

為了在平面的地圖上看出建筑物的簡(jiǎn)單輪廓，本文建立了如圖2所示的點(diǎn)位坐標(biāo)關(guān)系圖，各點(diǎn)之間坐標(biāo)關(guān)系為

圖2 點(diǎn)位變換原理

求得P1～P4的坐標(biāo)之后，根據(jù)用戶輸入的建筑物的層數(shù)信息，將4個(gè)點(diǎn)的緯度值同時(shí)增加，從而求得建筑物頂端四邊形的坐標(biāo)，并建立相應(yīng)的四邊形，得到建筑物的簡(jiǎn)單三維模型。

三、編程實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

在以上研究基礎(chǔ)上，在ASP．NET下新建網(wǎng)站［8］，以c#和javascript作為開發(fā)語言、SQL Server作為數(shù)據(jù)庫平臺(tái)，生成網(wǎng)頁。在．a(chǎn)spx文件下編寫谷歌數(shù)據(jù)接口程序，對(duì)谷歌地圖進(jìn)行二次開發(fā);在．a(chǎn)spx．cs文件里編寫對(duì)數(shù)據(jù)的處理程序。

用戶登錄后，可以通過文件上傳，將需要的信息文件上傳到服務(wù)器上面，并對(duì)上傳的文件添加備注等信息。上傳后的文件可以查看系統(tǒng)為其重新編號(hào)的新文件名，后續(xù)使用的文件將用其新文件名。

文件重命名的主要代碼是:

DataView results=(DataView)MaxFileID．Select(DataSourceSelectArguments．Empty);

int FileAddID=Convert．ToInt16(results［0］［0］);∥獲取數(shù)據(jù)庫中最大文件ID fileupload．SaveAs(path+FileAddID+newext);

1．控制點(diǎn)信息可視化

控制點(diǎn)可視化管理系統(tǒng)主要是將已有的控制點(diǎn)信息通過．xls文件導(dǎo)入并標(biāo)記在谷歌地圖上。當(dāng)把鼠標(biāo)放置在標(biāo)記點(diǎn)上時(shí)會(huì)顯示標(biāo)記點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)，當(dāng)點(diǎn)擊標(biāo)記點(diǎn)時(shí)，會(huì)顯示標(biāo)記點(diǎn)的點(diǎn)名，并且在右側(cè)空白區(qū)域顯示標(biāo)記點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)等詳細(xì)信息。結(jié)果如圖3所示。獲取標(biāo)記點(diǎn)信息的主要代碼是:

var

nodes=xmldoc．getElementsByTagName("marker");

var msg_lat=nodes［i］．getAttribute("緯度");

var DMsg="點(diǎn)名:"+msg_name+' '+"緯度:"+msg_lat+' '+"經(jīng)度:"+msg_lng+' '+"高程:"+msg_h+' '+"詳細(xì)信息:"+msg_msg;

createMarker(point，DMsg，"#"+msg_num);

圖3 控制點(diǎn)信息可視化

2．建筑物的三維可視化

建筑物的三維可視化系統(tǒng)主要是利用在谷歌地圖上刺取同名點(diǎn)，求得谷歌地圖經(jīng)緯度坐標(biāo)和測(cè)量坐標(biāo)之間的轉(zhuǎn)換參數(shù);也可以在參數(shù)文件框內(nèi)輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)文件，將待轉(zhuǎn)換的測(cè)量點(diǎn)標(biāo)記在谷歌地圖上。

在地圖上用鼠標(biāo)拖動(dòng)框取標(biāo)記點(diǎn)，并輸入層數(shù)信息，就可以對(duì)建筑物進(jìn)行簡(jiǎn)單三維建模，結(jié)果如圖4所示。用戶操作界面如圖5所示。轉(zhuǎn)換后的測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)通過xml文件傳遞到前臺(tái)．a(chǎn)spx獲取，主要代碼是:

double y2=(1+m)*(sa*x1－ca*y1)+dx;

double x2=(1+m)*(ca*x1+sa*y1)+dy;

XmlElement xe1=xd．CreateElement("coordinate");

xe1．SetAttribute("lat"，x2．ToString());

xe1．SetAttribute("lng"，y2．ToString());

圖4 武漢大學(xué)建筑物的可視化模型

圖5 測(cè)量數(shù)據(jù)可視化操作界面

四、結(jié)束語

本文主要是研究如何將已有的測(cè)量數(shù)據(jù)在谷歌地圖上可視化，充分應(yīng)用在測(cè)量前期路線規(guī)劃和后期測(cè)量成果展示中。本文主要工作是結(jié)合B/S模式，將谷歌地圖作為可視化表達(dá)的工具，根據(jù)谷歌地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式，研究現(xiàn)有測(cè)量數(shù)據(jù)在谷歌地圖上表達(dá)的轉(zhuǎn)換模式，將建筑物在地圖上進(jìn)行三維顯示。

與其他三維建模軟件相比，該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于建模簡(jiǎn)單，方便，不受限于環(huán)境;網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)，只需要有最簡(jiǎn)單的瀏覽器軟件，省略了軟件安裝的各種麻煩和限制。

［1］ 何全軍．三維可視化技術(shù)在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研［D］．吉林:吉林大學(xué)地球探測(cè)與信息技術(shù)學(xué)院，2004．

［2］ 馬麗麗．探測(cè)GIS中三維可視化的研究與設(shè)計(jì)［D］．成都:成都理工大學(xué)，2007．

［3］ 胡榮明，楊成斌，陳曉娣．測(cè)量數(shù)據(jù)處理的網(wǎng)絡(luò)化模式［J］．測(cè)繪通報(bào)，2014(6):71-74．

［4］ AKANBI A K．Integration of a City GIS Data with Google Map API and Google Earth API for a Web Based 3D［J］．International Journal of Science and Research，2013，2(11):200-203．

［5］ 賴玲莉，許妙忠，李明．基于攝影測(cè)量的高精度三維城市建筑物建模技術(shù)［J］．測(cè)繪信息與工程．2007，32(5):24-27．

［6］ RANZIGNER M，GLEIXNER G．GIS Database for 3D Urban Planning［J］．Compute．，Environ．a(chǎn)nd Urban Systems，1997，21(2):159-173．

［7］ 陳誼，孫悅紅，牛兵．基于CAD數(shù)據(jù)的3D場(chǎng)景建模及演示技術(shù)研究［J］．系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2007，19(7):1504-1506．

［8］ 李千目．ASP．NET程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用開發(fā)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2009:3-4．