GOOGLE EARTH在道路測(cè)設(shè)中的應(yīng)用研究

李 燕

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130)

Google Earth(以下稱(chēng)GE)是 Google公司的衛(wèi)星影像產(chǎn)品，它含有美國(guó)宇航局提供的大量地形數(shù)據(jù)與衛(wèi)星影像，不僅能提供詳細(xì)的地理經(jīng)緯度、三維立體圖，還提供一項(xiàng)重要數(shù)據(jù):海拔高程。在中國(guó)地區(qū)，它的影像有效分辨率通常為30 m，在大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑物區(qū)域會(huì)提供分辨率為1 m和0.6 m左右的高精度影像。

目前，GE分為三個(gè)版本，即自由版、增強(qiáng)版和專(zhuān)業(yè)版。隨著高精度影像的出現(xiàn)，顯示精度可達(dá)到0.6 m(而目前普通的GPS高程定位精度只有2.5 m)，這樣就完全可以利用這些空間數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行道路的測(cè)設(shè)了。

1 利用GE生成等高線

在現(xiàn)有道路設(shè)計(jì)中，要得到一個(gè)地區(qū)的地形圖，主要有兩種渠道，一種是實(shí)地測(cè)量，這需要投入大量的時(shí)間;另一種是通過(guò)購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)成的中小比例尺地形圖，然后加密得到較大比例尺地形圖，但這需要較多的資金投入。如果能夠?qū)E的高精度地形圖轉(zhuǎn)換為可在AUTOCAD中編輯的圖元，不僅可提高工作效率，還可以大大降低測(cè)設(shè)的成本，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在繪制地形圖時(shí)，等高線的工作量最大。為了從GE地形中得到等高線，根據(jù)等高線的概念，我們利用SketchUp從GE中提取三維地形圖，然后讓各等高距水平面與三維地形圖相交，提取相交線，即為等高線。

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，我們總結(jié)出了相對(duì)快速的從GE提取等高線的方法，步驟如下:

圖1 五皇鎮(zhèn)平面圖

圖2 GE中的五皇鎮(zhèn)地形圖

(1)按照默認(rèn)設(shè)置分別安裝GE和SketchUp(必須安裝插件GE plugin)。

(2)打開(kāi)GE，確定要轉(zhuǎn)換的區(qū)域。筆者取四川省眉山縣五皇鎮(zhèn)做為研究區(qū)域，其經(jīng)緯度范圍，左上角為(29°57'30.00"N，103°52'30.00"E)，右下角為(29°55'0.00"N，103°56'15.00"E)。在GE中做上標(biāo)記，其地形情況如圖1、圖2所示。

(3)打開(kāi)SketchUp，使用Get current view按鈕截取GE當(dāng)前地形圖。為了看到三維效果，開(kāi)啟Toogle Terrain按鈕，此時(shí)就可將GE的地形導(dǎo)入到SketchUp中了(圖3)。

圖3 地形導(dǎo)入

(4)利用SketchUp在地形的下面建立一個(gè)水平面，并將這個(gè)面向上以2 m的高度進(jìn)行陣列。選中地形圖，使用模型交錯(cuò)命令，使地形圖與水平面之間產(chǎn)生交線(即等高線)，將所有水平面刪除，得到如下圖4所示等高線。

圖4 等高線顯示

(5)將原GE地形圖刪除后，得到等高線，利用SketchUp的插件導(dǎo)出為DWG格式，即可在AUTOCAD中打開(kāi)(圖5)。

圖5 樣條化之前的等高線

圖6 樣條化之后的等高線

(6)圖5中的等高線圖元均為直線，尚不能直接使用，可以采用AUTOCAD中的多段線編輯命令PEDIT將其修改為多段線，并對(duì)多段線樣條化，可得到較為圓順的等高線，從而用在公路測(cè)設(shè)中(圖6)。

2 利用GE進(jìn)行道路設(shè)計(jì)方案的比選

在道路建設(shè)的工程可行性研究階段，為了察看設(shè)計(jì)方案是否合理、是否與地形相協(xié)調(diào)，可以將設(shè)計(jì)好的路線放回到GE的虛擬環(huán)境中去。圖7為某省道公路改建工程方案比選圖，從圖中可以直觀的看出方案的優(yōu)劣。

圖7 某省道公路改建工程方案比選

圖8 一條路線平面圖

此功能可以利用AUTOCAD的插件ACAD2KML來(lái)實(shí)現(xiàn)，其步驟如下:

(1)準(zhǔn)備一條路線平面圖，如圖8所示。

(2)在AUTOCAD中找一個(gè)已知其緯經(jīng)度的點(diǎn)作為基點(diǎn)，本例取路線起點(diǎn)作為基點(diǎn)，其緯經(jīng)度為(29.9167，103.875)。

(3)將基點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)，利用UCS命令在基點(diǎn)處建立坐標(biāo)系。

(4)使用 appload加載ACAD2KML應(yīng)用程序。

(5)在命令行中輸入命令acad2kml，根據(jù)提示選擇路線，選擇KML文件存放的位置，并為其命名，后輸入以上緯經(jīng)度值(29.9167，103.875)。

(6)在GE中打開(kāi)剛生成的KML文件，如圖9所示。

圖9 導(dǎo)入GE后的圖形

(7)為了便于查看路線沿途情況，可在GE中為圖形添加一個(gè)路徑。

點(diǎn)擊GE上部的ADD PATH按鈕，延路線的走向描一條路徑(圖9白線)，將其透明度設(shè)為0，播放地標(biāo)欄(圖10)，即可沿路線的前進(jìn)方向進(jìn)行三維實(shí)景播放。

圖10 三維實(shí)景播放

3 GE在道路建設(shè)中的應(yīng)用前景

GE為我們提供了一個(gè)數(shù)字化的地球，其在交通建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究雖然剛開(kāi)始起步，但已展示了一個(gè)美好的前景。除了上面所提到的三維地形圖的提取，三維實(shí)景展示等功能外，我們還可以借助GE來(lái)實(shí)現(xiàn)公路普查和對(duì)普查數(shù)據(jù)的存取。由于GE采用了LOD(Level of detail)數(shù)據(jù)顯示方式，軟件只讀取所需目標(biāo)區(qū)域的數(shù)據(jù)，而非全局?jǐn)?shù)據(jù)，這樣可以大大降低對(duì)系統(tǒng)資源的開(kāi)銷(xiāo)，加快數(shù)據(jù)處理的速度。另外，基于保密、安全等原因，GE的許多功能尚未開(kāi)放，這就需要做大量的基礎(chǔ)工作，通過(guò)對(duì)GE進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)其特殊用途。

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