基于Google Earth輔助進行道路選線與設計的方法探討

周明剛

摘 要：文章從直觀性、高速性、完整性等方面，對Google Earth軟件及其特點進行分析，并基于Google Earth輔助進行道路選線與設計的方法。期望通過本文的研究能夠對道路設計水平的提升和Google Earth的推廣使用有所幫助。

關鍵詞：Google Earth;道路工程;選線與設計

1 Google Earth軟件及其特點

Google Earth（簡稱GE），這是一款功能非常強大的軟件，由谷歌推出。GE軟件之所以強大，主要是因為它的衛星圖像是由航拍所得的數據和衛星影像經過整合而來，最高的清晰度能夠達到1.0 m左右。先進的“3S”技術是該軟件的基礎，GE的特點主要體現在如下幾個方面：

1.1 直觀性

GE軟件的直觀性主要是基于地理信息的角度，通過GE能夠對地面上的街道及太空的景色進行瀏覽，可對任意位置處的影像、矢量地圖信息進行獲取，這個過程為完全免費。在獲取到的信息中，可以按照分辨率的高低，辨識其中的內容，當分辨率足夠高時，可以看到車和人，即使分辨率較低，也能辨識出基本的地貌特征。

1.2 高速性

GE采用當前較為成熟且先進的DC（數據壓縮）技術，能夠將TB級的衛星影像數據，在較短的時間內，以較快的速度，通過網絡完成數據傳輸。若是網絡狀態良好，圖像只會出現非常短的延遲。

1.3 完整性

GE軟件中的影像數據來源較為豐富，所有的數據信息全部存儲在GE數據庫中，通過糾正相關數據的坐標，并以地理坐標作為主要依據，將糾正后的數據坐標統一到GE軟件當中，可以確保影像數據的完整性。

2 基于Google Earth輔助進行道路選線與設計的方法

2.1 利用GE輔助道路選線

2.1.1 選線方法

在道路選線的過程中，可以綜合利用GE軟件中的KML（地理信息存儲）技術與CAD平臺，提高選線的效率和質量。具體方法及要點如下：

（1）從GE軟件中，找出道路工程項目所在區域范圍的地理位置，使用GE自帶的路徑工具，對路線進行繪制。當路線繪制好以后，可依托GE對線形進行檢查，看是否合格，主要包括路線中占用的耕地、民房、工廠等。

（2）可從GE中對繪制的路線縱斷面進行查看，借助GE軟件所具備的直觀性特點，能夠對縱斷面的起伏進行判斷，確認是否合理。經多次反復修改后，使道路線性趨于合理，然后進行保存即可。

（3）當GE中繪制出來的道路線形平面位置精度不夠時，無法順利生成路線要素。此時可將線形文件導入CAD平臺中，完成后續設計，并將結果重新導回GE軟件，這樣便可在GE中清楚看到道路線形。

2.1.2 提取地面高程

地面高程是道路設計中比較重要的數據之一，高程點能夠有效反映出地面的變化情況，所以確保地面高程的測量精度顯得尤為必要。為準確獲取地面高程數據，可對GE軟件進行運用。

（1）在GE的服務器端，存儲著海量地形數據，從中進行提取比較便利。需要注意一點是，GE中地形數據的坐標系與道路設計中使用的坐標系有所差別，所以需要進行轉換。由此便可在不開展野外測量的情況下，獲取到所需的高程點數據。

（2）通過GE的GIS接口插件，可直接從GE的服務器端，對某個區域范圍內的地形數據進行下載，經過轉換坐標后，便可進行使用，進而為路線設計提供參考依據。

2.1.3 橫斷面高程

橫斷面是道路設計中較為重要的一個環節，采用傳統的方法進行設計時，需要對地面線的斷面形式進行獲取。外業人員進行測量時，如果遇到地質條件不良的地段，則可能導致無法實地測量的情況，此時一般都是進行估計，這樣一來容易產生誤差，進而影響結果的準確性，據此設計出來的斷面圖也會隨之失準。為使該問題得到有效解決，可在道路選線中，對GE軟件加以合理運用。橫斷面高程的提取方法如下：

（1）從GE軟件的3D-TM（三維地形圖）中，將路線線形的平面位置找出，以路線設計細則的規定要求作為主要依據，將25 m作為標準間隔，在線形上畫出若干個線段，若是遇到轉彎，則應對線段進行加密處理。

（2）當線形上的線段全部繪制好以后，通過鼠標右鍵，便可使其生成橫斷面文件，由此便可得到每個線段所示位置的斷面數據。利用GE獲取橫斷面數據，要比傳統外業測量獲取橫斷面數據簡單、方便很多，并且數據的準確性更高。

2.1.4 制作TM

GE軟件能夠對GIS模型進行直觀顯示，所以在道路選線中，可以利用GE對TM進行制作，具體方法如下：

（1）先對制作TM所需的數據進行獲取，即從服務器端下載相關的高程數據，然后借助GIS提取高程數據，并以.dat的格式對提取到的數據進行保存。

（2）將保存的數據到導入到地質繪圖軟件Globl Mapper當中，據此完成等高線的生成，并輸出為可被GE識別的光柵圖形。通過相關參數的合理設置，便可生成3D等高線。

（3）在GE軟件中，點擊3D模型，利用信息共享，對該地理位置的3D模型進行顯示，如果沒有地面模型，則可采用手動的方法進行創建。生成的等高線模型除了能夠對起伏的地形進行直觀反映外，還能顯示出地貌特征。

2.2 基于GE的道路設計要點

當利用GE軟件生成道路的平面線形后，可依托相關規范標準的規定要求，線形中加入素樁，并根據樁位逐個生成樁位號。與此同時，還要對線路中比較重要的建筑物進行標注，如橋涵、電力桿塔、工廠以及相交路線等等。

2.2.1 縱斷面設計

在道路的縱斷面線形設計時，可將重點放在縱坡和豎曲線兩個方面。從空間的角度上看，路線為帶狀曲線，由于平面、縱、橫斷面之間存在相互影響的關系。在實際項目設計時，應當以選線意圖作為主要依據，并結合地質對縱斷面的設計要求，在充分考慮技術、經濟性等因素的基礎上，對路線的縱坡進行確定，并對豎曲線的半徑加以合理選擇，從而準確計算出各樁的高程及填挖值。按照現行JTG B01-2014標準的規定要求，最大縱坡的坡度應當為6%。

2.2.2 橫斷面設計

基于GE和CAD平臺聯合的道路橫斷面設計方法及要點如下：

（1）以降低路堤的高度為設計目標，減少道路建設過程對周圍生態環境的影響和破壞程度，從而使道路能夠融入到自然環境當中。依托大比例尺的TM，利用內插法，對道路橫斷面的地面線進行繪制。

（2）從GE軟件中生成的路基表中，對與填挖有關的參數進行如實記錄，按其他專業人員提供的水文、地質等資料，以標準橫斷面圖作為主要的參考依據，對路幅的寬度、填挖邊坡線進行合理設計，并在支護位置處繪制出結構斷面圖。

（3）按道路排水設計，對路基截水溝的斷面形式進行繪制，并在圖中詳細注明各個部分的具體尺寸，以此作為后續施工的指導依據。

3 結論

綜上所述，道路工程項目的選線與設計是一項較為重要的工作，與工程是否能夠順利完成密切相關。為提高設計效率和質量，可對先進的Google Earth軟件進行合理運用，并與CAD平臺進行聯合，為道路設計提供強有力的技術支撐。未來一段時期，要加大對Google Earth軟件的研究力度，通過不斷改進和完善，使該軟件能夠更好地為道路工程設計服務。

參考文獻：

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