Google Earth在公路工程中的應用分析

摘 要：本文首先對Google Earth進行了簡單的介紹，然后分別從基于衛星影像的公路選線、基于數字地面模型的公路選線以及公路建設方案二位、三維虛擬演示三個方面，分析了Google Earth在公路工程中的應用，希望對相關工作有所幫助。

關鍵詞：Google Earth；公路工程；應用；公路選線

中圖分類號：U412.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）12-0120-01

引 言

目前，對Google Earth的研究越來越多，但大多限于大眾化的消遣，對于Google Earth在公路行業的應用前景，還缺乏深入研究。Google Earth本身擁有全球范圍的衛星影像圖和三維地形數據；可以通過KML文件導入用戶定制的數據；軟件提供了編程接口，可供開發人員進行二次開發。這些都為該軟件在公路行業的應用提供了很好的基礎。

1 Google Earth簡介

Google Earth是美國Google公司發布的一款全球衛星地圖集成軟件，它可以經計算得出三維地圖，并且具有一定的地理信息系統軟件功能。Google Earth上全球地貌影像有效分辨率至少為100m，通常為30m（例如中國大陸），山區、軍事禁區等分辨率較低，視角海拔高度為15km左右。但針對大城市、著名風景區、建筑物區域會提供分辨率為lm和0.6m左右高精度影像，視角高度分別約為500m和350m。對于Google Earth來說，其在運行過程中需要有網絡支持，所以需要運行Google Earth的電腦連通互聯網。

2 Google Earth在公路工程中的應用

2.1 基于衛星影像的公路選線

在進行公路選線過程中，主要控制因素為城鎮總體規劃、村莊規劃、農田規劃、水利規劃和重要園區。以溫嶺104國道塘呂段改建工程為例，從現在測繪部門繪制的1：2000地形圖資料來看，地形圖數據為2009年后測繪而成，9年間路線經過的村鎮建設變化很大，路線經過的大溪鎮沈岙村新建了百米文化長廊，與地形圖出入比較大，公路選線到方案確認歷時時間長，村鎮建設與設計調查時發生改變，在施工圖出版時連接線占用了文化長廊用地，造成當地村鎮要求修改線位。Google Earth具有全球范圍內衛星影像，且在部分大中城市中還具有高清晰影像，現階段仍處于不斷地更新中。對于鄉村區域來說，Google Earth影像分辨率大約為10～30m，可以十分清晰地反映水系情況，且可以很好地分辨出村莊，尤其是新建成的園區、公園等。一般二級以上的公路可分辯，水泥路面與周圍植被對比明顯，在衛片上要更清晰一些，三級路也能顯示出來，大中城市高清影像分辯率達到0.6m，一般可以看出公路上的標線，所反映的地物信息在某些方面比1：2000的地形圖更清晰，這些衛星影像都是前一兩年拍攝的，比地形圖更能反映區域現狀，適用于公路選線。

2.2 基于數字地面模型的公路選線

在山區公路選線過程中，路線方案主要控制因素為地形。在公路設計中，盡管數字地面模型具有十分廣泛的應用，但是在公路的前期工作中，一直缺乏數字地面模型，大部分都是應用地形圖進行選線，在Google Earth內有全球范圍的三位地形數據，地區地形數據后，就可以將其運用到公路選線工作中。

關鍵技術需利用Goole Earth的API接口通過編程實現，第一步是控制Goole Earth以便自動下載區域內高程數據，第二步是利用API中查詢點的三維坐標功能，按一定的距離，獲取區域內各點的高程，存入文本文件，第三步是將提取的高程數據，采用專業軟件建立三維數字地面模型，然后用于選線研究。

通過相關的研究發現，不同區域中Google Earth三位地形數據的精度是不一樣的，其中美國境內的精度最高，點間距為10m，采取矩陣模型，大體上可以達到設計的精度，其他區域點間距為50～150m，大多數采用三角網模型，可以用于公路選線，在提取這些數據時，將瀏覽高度設置為1000～2000m就可以達到上述精度。

2.3 公路建設方案的二維、三維虛擬演示

對于不是專業的公路從業者來說，特別是向路線經過的鄉鎮、村居干部，直接在地形圖上跟他們介紹路線方案，并不能讓他們很好的理解建設方案，而將建設方案跟Google Earth的影像結合起來能給人更加直觀的感覺。

對于傳統公路設計工作來說，其大多數采用二維圖紙來對三維方案進行表達。要想了解建成后工程的具體情況，就需要將不同投影面的二維圖信息綜合起來，在大腦中形成一個三維的公路模型。近年來，計算機技術得到了飛速發展，出現了將公路三維模型制作成視頻動畫，或開發專門三維演示軟件來演示工程方案。盡管這些方式使二維圖的三維表現能力有所改變，但是卻存在著工作量大，且交互性很難滿足要求的問題，尤其是對周邊環境表達有限，很難得到較為廣泛的應用。

Google Earth的出現，很好地解決了這些難題。全球的三維地形數據，加上全球衛星影像，已經建立了項目所在地的三維虛擬。用戶只要將公路設計方案導入Google Earth中，就可以疊加公路的三位模型與項目所在地數字地面模型，構建出一個較為完整的三位虛擬場景。其中，還能夠在Google Earth中導入一些影響設計方案的因素，如工業園、規劃區等，利用Google Earth的實時三維漫游功能，可以根據需要，從不同位置、不同角度對設計方案進行審視。

3 結束語

總的來說，在公路工程中應用Google Earth，能大大提升工作效率，對設計方案建立與審查具有十分重要的作用。同時，給予Google Earth的公路三維信息管理系統具有十分廣闊的應用前景，值得人們進行深入研究。

參考文獻

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收稿日期：2018-3-25