基于DWG圖形文件制作復雜地形區域kml文件的方法及精度分析

陳志華 徐吉松 張克銘

摘 要：闡述直接導出、同名點坐標轉換、投影變形處理等基于DWG圖形文件制作復雜地形區域kml文件的制作方法，并對三種方法進行實例介紹；對直接導出法與投影變形處理法進行精度分析比較，對同名點坐標轉換、投影變形處理三種方法進行精度分析比較；提出投影變形處理法對基于DWG圖形文件制作復雜地形區域kml文件精度最高的結論。

關鍵詞：kml文件；坐標轉換；投影變形

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）02-0131-02

Abstract： This paper expounds the methods of making KML files of complex terrain area based on DWG graphic files， such as direct export， coordinate transformation of same-name points， and processing of projection deformation， and introduces three methods with examples. The precision of the direct derivation method and the projection deformation processing method are analyzed and compared， and the accuracy analysis and comparison of the coordinate transformation of the same name point and the projection deformation processing method are carried out. This paper puts forward the conclusion that the precision of kml file in complex terrain area based on DWG drawing file is the highest by the method of projection deformation processing.

Keywords： kml file； coordinate transformation； projection deformation

1 概述

隨著測繪技術的飛速發展，各行各業對測繪新技術的應用越來越廣泛。kml文件用途廣泛，如可用于三維專題圖表示[1]，也可與GIS結合用于農村新能源規劃與評價[2]，而基于DWG圖形文件所明確的范圍制作的kml文件可用于無人機航線規劃、野外地質礦產資源勘探、地質勘察、環境保護、城鄉規劃與設計、施工等。

一方面，DWG圖形文件中所使用的坐標系屬平面直角坐標系，而且存在多種測量坐標系的異同；而GoogleEarth所使用的是WGS-84坐標系，屬橢球坐標系[3]；顯然，將平面直角坐標系的DWG圖形文件表達于GoogleEarth球面之上將存在著投影變形誤差。另一方面，復雜地形區域的DWG圖形文件存在著高差變化較大的情況，當選擇的投影面為低海拔面時，則高海拔區域比低海拔的區域投影變形大，反正亦然[4]；這時，將兩者表達于GoogleEarth之上也會存在誤差大小的差異。第三方面，離中央子午線越遠其投影變形越大；這時，將DWG圖形文件表達于GoogleEarth之上也會存在誤差大小的差異。

2 方法介紹

基于DWG圖形文件制作kml文件的方法可分為直接導出法、同名點坐標轉換法、投影變形處理法。

2.1 直接導出法

對于中央子午線和坐標系均未改變過的標準DWG圖形文件，可使用南方CASS9.1軟件直接導出kml文件。

2.2 同名點坐標轉換法

同名點坐標轉換即將同名點的地心大地坐標系成果（BLH）轉換成地心空間直角坐標系成果。

在GoogleEarth中打開kml文件，選取特征點明顯的同名點提取其大地坐標（BLH）并保存為txt文件，使用GPS工具箱5.0將其轉換成投影坐標（xyz）并整理成南方CASS的格式展點于和DWG圖形文件統一窗口中，以所展點位為實際理想位置，將DWG圖形文件轉換；轉換步驟：南方CASS9.0-地物編輯-坐標轉換-轉換前、轉換后公共點坐標拾取（高程輸入0）、添加-計算四參數-圖形-使用四參數轉換即可將圖形轉換并導出kml文件。

2.3 投影變形處理法

將地球上的各種地理事物與現象表示到平面上，需要采取一系列數學變換，才能使地面上的點與平面上的點建立起對應關系。本文使用ArcMap10.1對DWG圖形文件進行投影變形處理，再導出kml文件，方法如下：

第一步，在ArcMap10.1窗口打開dwg數據線層（若為范圍），dwg圖右鍵，數據-導出shp格式數據；定義投影坐標系：系統工具箱-Data Managemet tools-投影和變換-定義投影-坐標系選投影坐標系-高斯投影-北京54/西安80-根據實際情況選擇中心經度；圖層右鍵-屬性-坐標系-地理坐標系-World-WGS84-shp數據右鍵-導出數據（勾選數據框）-關閉ArcMap10.1。

第二步，準備同名點數據文件：從Google地球上選擇同名點并保存為excl文件，格式如下：

重新打開ArcMap10.1，加載新導出的勾選數據框的shp文件，打開從Google地球上選擇的同名點excl文件，sheet表右鍵-顯示XY數據。

第三步，調出空間校正工具條-編輯器-開始編輯shp-新建位移鏈接工具-選擇轉換前和轉換后同名點-空間校正設置校正數據（選擇以下圖層中的所有數據）-校正方法（選擇仿射或相似等）-校正-保存編輯。

第四步，系統工具箱-Conversion Tools-轉為kml-圖層轉kml。

3 實例

3.1 直接導出法實例

本文引用實例投影轉換參數為：

投影橢球：北京54-克拉索夫斯基橢球

坐標加常數：X（緯度方向）：0；Y（經度方向）：500000

橢球半徑：a 6378245.000000；b 6356863.018773

中央子午線： 102°00′ 00″；帶寬：3度

即可直接導出kml文件。

3.2 同名點坐標轉換法實例

本文引用實例共選取同名點6個，中心經度（中央子午線）為99°00′ 00″， 源橢球系為WGS 84橢球， 目標橢球系為WGS 84橢球。轉換時大地坐標以度分秒輸入，如24°15'9.31"應輸為24.150931。轉換成果數據見表1。

使用轉換后圖形即可重新導出kml 文件。

3.3 投影變形處理法實例

本文實例屬復雜地形區域，相對高差變化較大，投影變形不一致；因此，將兩者表達于GoogleEarth之上時存在誤差大小的差異；當低海拔的區域與GoogleEarth符合較好時，高海拔的區域與GoogleEarth符合相差很大，反正亦然；當使用ArcMap10.1先對DWG圖形文件進行投影變形處理再導出kml文件時，則兩者均能。

4 精度分析

4.1 模型精度分析

由于修正參數法是在GoogleEarth軟件窗口中使用“顯示標尺”按鈕在GoogleEarth模型上量取kml文件與GoogleEarth同名點之間的差值作為投影轉換參數進行修正，同名點坐標轉換法所需要的大地坐標也是在GoogleEarth模型中獲取， 而GoogleEarth模型本身的精度為±30m，顯然，從模型精度分析得出投影變形處理法的精度高于修正參數法及同名點坐標轉換法。

4.2 數學精度分析

4.2.1 直接導出法與投影變形處理法數學精度分析

本文實例選取分布于圖形區域內高低海拔范圍內同名點14個，以GoogleEarth上同名點位為基準，統計直接導出法與投影變形處理法平均點位誤差，繪制數學精度柱狀圖，見圖1。

從圖中比較得出，直接導出法平均點位誤差47m，投影變形處理法平均點位誤差12m；因此，投影變形處理法精度高于直接導出法。

4.2.2 修正參數法、同名點坐標轉換法、投影變形處理法數學精度分析

本文實例選取分布于圖形區域內高低海拔范圍內同名點15個，以GoogleEarth上同名點位為基準，統計修改參數后點位誤差、同名點坐標轉換后點位誤差、投影變形處理后點位誤差，繪制數學精度柱狀圖，見圖2。

從圖中比較得出，修正參數法平均點位誤差35m，同名點坐標轉換法20m，投影變形處理法10m；因此，投影變形處理法精度最高，同名點坐標轉換法精度次之，修正參數法精度最低；但是，投影變形處理法的方法步驟相對麻煩一些，同名點坐標轉換法次之，修正參數法相對簡單一些。

5 結束語

基于DWG圖形文件制作kml文件的方法有多種，應根據其坐標系、地理位置、地形復雜情況，以及對kml文件使用的精度要求，采用與之相適應的制作方法。在DWG圖形文件與其比例尺精度相一致的情況下，根據本文分析得出，對于復雜地形區域，先使用ArcMap10.1對DWG圖形文件進行投影變形處理再導出kml文件的制作方法較為理想，表現為kml文件與GoogleEarth符合較好，精度最高。

參考文獻：

[1]閆鶴，張崢，楊森，等.基于KML的三維專題圖表示方法[J].測繪工程，2012，21（2）：50-53.

[2]杜英俊，于重重，劉杰.基于KML開發的GIS系統研究與應用[J].計算機應用與軟件，2010，27（10）：49.

[3]國家測繪局職業技能鑒定指導中心.測繪案例分析[M].北京：測繪出版社，2009：21-22.

[4]中華人民共和國國家標準.GB 50026-2007.工程測量規范[S].北京：中國計劃出版社，2008：19.