Google Earth衛星影像無偏移下載及處理

王　義

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都　610031)

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Google Earth衛星影像無偏移下載及處理

王義

(中鐵二院工程集團有限責任公司，四川成都610031)

Earth Google SatelliteImage without Offset Download and Processing

WANG Yi

摘要通過專業軟件實現無偏移Google Earth衛星影像下載，并利用Global mapper軟件重投影及Erdas Imagine軟件糾正等方法，可得到高精度的正射影像。用于地物的更新修測，高山地區可滿足1∶10 000地形圖的修測精度，丘陵及平坦地區可滿足1∶2 000地形圖的修測精度。

關鍵詞Google Earth無偏移重投影糾正

1Google Earth衛星影像國內部分無偏移下載的實現

基于Google Earth影像地物平面精度的研究，成為時下的熱點。下載GoogleEarth影像有兩種方法，一種是拷屏下載后拼接，該方法下載速度慢，拼接容易出錯，精度差；另一種方法是利用下載工具基于Google服務器的下載，并進行拼接、裁剪及投影轉換等工作，該方法可設置多線程下載，下載速度快，多張影像無縫拼接，精度好。若用于制圖作業，利用普通軟件下載Google Earth影像國外部分無偏差，可以直接制圖，但Google Earth影像國內部分出于多種原因，其服務器影像做了偏差處理(即火星坐標)，下載后即使通過控制點和DEM結合的方法都無法進行糾正。因此，需要研究國內部分無偏移影像獲取方式，滿足國內項目制圖需求。

通過多種下載工具比對，最后選擇全能下載軟件，實現了GoogleEarth影像無偏移下載。

1.1影像下載范圍坐標系及格式轉換

通過自主開發的轉換軟件將下載范圍由工程獨立坐標轉換到國家標準坐標，并利用Global mapper投影轉換為地理坐標，即為基于WGS84橢球的經緯度坐標。若橢球不同，可以通過公共點計算參數并轉換至WGS84坐標。轉換后的經緯度坐標范圍為DXF格式，在AutoCAD中可以讀出各拐點坐標，生成坐標文本文件。以下是全能下載軟件支持的下載范圍格式：

118.144 6，25.204 7，118.159 3，25.205 0，118.164 6，25.188 2，118.159 7，25.166 7，118.159 6，25.159 4，118.170 7，25.137 8，118.185 0，25.118 4，118.218 6，25.103 8，118.219 2，25.086 9，118.202 4，25.071 8，118.209 5，25.055 6，118.231 0，25.055 8，118.245 2，25.061 5，118.264 2，25.057 3，118.310 7，25.041 1，118.334 2，25.027 8，118.369 0，25.003 7，118.386 0，25.003 9，118.403 3，24.998 3，118.419 3，25.011 7，118.435 8，25.020 8，118.459 6，25.013 8，118.460 1，25.005 0，118.450 5，25.000 4，118.438 1，24.997 8，118.419 5，24.983 9，118.414 2，24.978 5，118.399 2，24.977 7，118.349 7，24.988 3，118.310 5，25.019 5，118.289 0，25.028 4，118.267 1，25.034 0，118.254 6，25.041 3，118.223 7，25.036 3，118.196 1，25.038 7，118.191 2，25.044 8，118.180 0，25.076 8，118.175 5，25.094 8，118.160 0，25.111 7，118.137 1，25.152 3

具體為：第一個點的經度、緯度；下一個點經度、緯度，中間以逗號隔開。文本范圍數據中無點號，無空格，無換行符。去掉換行符可以在word平臺實現，通過替換“^p”為“^z”。

1.2影像下載設置

打開全能下載軟件，復制粘貼下載范圍文本數據，設置下載地圖級數，1∶2 000地物修測精度選擇18級影像，分辨率約為0.5 m；1∶10 000地物修測精度選擇17級影像，分辨率約為1.2 m。下載影像設置為谷歌地圖混合圖無偏移下載。經多個項目實驗，與既有地形圖比較，通過該方法下載的Google Earth影像不經糾正，僅作簡單的平移，可基本滿足1∶10 000修測地物精度；用于1∶2 000地形圖則需要進行后續影像糾正。圖1是全能下載軟件下載影像截圖。

圖1　影像下載設置

1.3影像拼接

全能下載軟件影像以瓦片形式下載，下載完成后，選擇工具地圖拼接。由于拼接后的影像較大，一般輸出為GeoTIFF格式，并輸出*.tfw坐標文件。

2Google Earth衛星影像重投影及糾正

2.1Google Earth衛星影像重投影

Google Earth影像經下載拼接完后，導入Globalmapper，其投影坐標為地理坐標，即為WGS84橢球經緯度坐標。若制圖要求坐標系基準在相同橢球下，通過設置投影，添加自定義坐標系，中央子午線設置為獨立坐標的中央經線，橢球長半軸設置為WGS84橢球的長半軸加上投影面大地高，就可將下載影像轉為WGS84橢球下的工程獨立坐標，圖2是影像坐標轉換截圖。

圖2　影像坐標轉換

若坐標系基準為不同橢球，可通過公共點轉換到目標橢球投影坐標系。打開Globalmapper控制中心，選擇基于文件轉換坐標，選擇公共點文件。公共點文件格式如下：

390 202.604，3 359 073.972，199 505.852，183 931.924，"K1"，0

389 735.569，3 359 530.439，199 035.123，184 384.506，"K2"，0

389 518.437，3 360 188.057，198 812.619，185 040.268，"K3"，0

389 525.148，3 360 844.547，198 813.940，185 696.738，"K4"，0

389 152.384，3 361 714.470，198 434.076，186 563.502，"K5"，0

389 081.522，3 362 506.184，198 356.721，187 354.545，"K6"，0

389 312.579，3 363 127.723，198 582.648，187 977.910，"K7"，0

389 184.623，3 363 584.937，198 450.949，188 434.021，"K8"，0

388 924.323，3 364 464.422，198 183.452，189 311.267，"K9"，0

389 541.875，3 366 777.697，198 781.921，191 629.357，"K10"，0

文件中，前面兩列為轉換前坐標，后面兩列為轉換后坐標，坐標系為數學坐標系。

通過以上兩種方法即可完成相同或者不同橢球下的影像重投影。

2.2Google Earth衛星影像糾正

將投影轉換后的Google Earth影像導入Erdas Imagine軟件進行糾正。糾正模型選擇Projective Transform，該模型可以基于DEM和控制點結合進行糾正。DEM由既有地形圖中等高線和高程點生成，控制點在既有地形圖中選擇明顯地物點，平面及高程坐標在圖中讀出。由于Google Earth影像無RPC參數文件，Projective Transform是最優模型，精度較好，該方法要求控制點至少15個。為了保證糾正后影像與原始影像對比度一致，影像對比度調節方法設置成Min-Max，圖3是Erdas Imagine參數設置及糾正界面。

圖3　參數設置及糾正界面

下載的GoogleEarth原始影像可能為不同景衛星影像拼接而成，故往往在拼接縫處有錯開的現象，解決辦法是沿著錯開區域將影像裁剪成多塊進行糾正，再將糾正后的影像進行拼接，缺少區域利用微軟等衛星影像進行填補。

2.3Google Earth影像分幅裁剪

糾正完的寬幅Google Earth衛星影像數據量較大，在AutoCAD中無法處理，可以利用AutoCAD制作圖幅，并將分幅圖框導入Globalmapper中，選擇閉合的面域圖框進行影像分幅裁剪。

2.4AutoCAD自動加載影像

通過AutoCAD插件自動加載GeoTIFF影像，若影像較大，全部加載會導致CAD運行緩慢，甚至卡死，可以將影像特性顯示設置為“否”，需要某一塊就顯示該幅影像為“是”。

Google Earth影像經插入AutoCAD后，可進行地物的修測更新。

2.5精度統計

通過對Google Earth衛星影像進行重投影、沿錯開處裁剪、分塊糾正、重新拼接等處理后，與既有地形圖疊加，進行精度統計分析。圖4是某項目無偏移下載的GoogleEarth衛星影像經以上方法處理后，與外業實測1∶1 000地形圖疊加情況。

圖4　衛星影像與1∶2 000圖疊加

在糾正后的影像上量測明顯標志地物點與實測地物點比較，精度統計如表1。

表1　衛星影像量測地物點與實測地物點比例　m

從表1可見，糾正后的影像與實測地物點比較，平面精度優于1 m。

3結論

通過全能下載軟件實現無偏移下載Googleearth影像，對影像實施重投影及坐標轉換等工作，其后沿影像錯開縫隙處裁剪，并利用大比例尺地形圖生成的DEM與量測明顯地物點作控制，對分塊影像進行糾正，從而得到高精度正射影像，可用于地物的更新修測工作。經多個項目試驗，高山地區可滿足1∶10 000地物修測精度，丘陵及平坦地區可滿足1∶2 000地物修測精度。該技術流程具有較大的實用性，值得推廣應用。

參考文獻

[1]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)

[2]謝偉.Google Earth等免費數據源在鐵路勘測設計中的應用[J].鐵道勘察，2009(2)

[3]韓皓.Google Earth在鐵路勘測設計前期工作中的應用[J].鐵道勘察，2010(1)

[4]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)

[5]張書華，劉云生，張梅.利用 Google Earth 影像測制1∶2 000地形圖[J].城市勘測，2012(1)

[6]李平蒼.Google Earth在鐵路測繪工作中的應用[J].鐵道勘察，2012(1)

[7]王美娟，劉陽，董連鳳.Google Earth影像快速糾正方法[J].地球，2013(10)

[8]蔣勇.各種衛星影像數據在鐵路勘測中的應用[J].鐵道勘察，2013(5)

[9]黃振衛.Google Earth 在巴基斯坦國道公路網N55北段道路修復工程中的應用[J].鐵道勘察，2012(3)

[10]唐紅鷹.遙感影像正射糾正在鐵路制圖中的應用[J].鐵道勘察，2014(5)

中圖分類號：P237

文獻標識碼：B

文章編號：1672-7479(2016)01-0001-03

作者簡介：王義(1975—)，男，2000年畢業于武漢測繪科技大學攝影測量與遙感專業，工學學士，高級工程師。

收稿日期：2015-11-27