GoogleEarth在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃中的應(yīng)用研究

熊安華

（湖北省當(dāng)陽市林業(yè)局，湖北 當(dāng)陽444100）

1 引言

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，一般采用地形圖深入實(shí)地進(jìn)行區(qū)劃調(diào)查，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，精度低，而采用實(shí)時(shí)高清晰衛(wèi)星影像圖調(diào)查，又因其價(jià)格昂貴而難以承受，Google Earth能提供近期較清晰的免費(fèi)衛(wèi)星影像資源，采用Google Earth的免費(fèi)衛(wèi)星影像資源進(jìn)行室內(nèi)區(qū)劃判讀，輔以少量實(shí)地補(bǔ)充調(diào)查，能大大減輕林業(yè)調(diào)查規(guī)劃的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率、提高調(diào)查精度。

2 Google Earth介紹

Google Earth是美國(guó)Google公司開發(fā)的一種虛擬地球軟件，它把衛(wèi)星影像、航空影像和GIS整合在一個(gè)三維地球模型上。用戶可以通過一個(gè)下載到自己電腦上的客戶端軟件，免費(fèi)瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片［1］。

目前為Google Earth提供衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的主要有美國(guó)的Digital Globe、GeoEye和法國(guó)的CNES 3個(gè)公司，Digital Globe公司的衛(wèi)星影像來源于Quickbird（快鳥）和Worldview－II衛(wèi)星，GeoEye公司的衛(wèi)星影像來源于GeoEye－1衛(wèi)星，其分辨率達(dá)到了0.5m；CNES公司的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)來源于SPOT－5衛(wèi)星，分辨率2.5～4.0m。

Google Earth里有WGS－84地理坐標(biāo)系和WGS－84通用墨卡托投影（UTM）兩種坐標(biāo)系可供選擇。

3 在Google Earth中區(qū)劃

根據(jù)Google Earth衛(wèi)星影像的地形、地物、地貌信息，可以直接在Google Earth中對(duì)行政區(qū)域、小班等面狀地物，道路、河流等線狀地物和行政住址、瞭望塔等點(diǎn)狀地物進(jìn)行矢量化，矢量化的文件可以下載后添加到ARCGIS中進(jìn)行再編輯。

3.1 矢量化目標(biāo)

在Google Earth中，用添加地標(biāo)、路徑和多邊形工具，按點(diǎn)、線、面分別對(duì)目標(biāo)進(jìn)行矢量化。將矢量化圖形保存為KML格式的文件。KML是由Google公司開發(fā)的基于XML的地理信息編碼規(guī)范，是嚴(yán)格遵守XML標(biāo)準(zhǔn)的。KML語言中可以包含HTML語言，實(shí)現(xiàn)地理信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，可用于數(shù)據(jù)的交換與傳遞，實(shí)現(xiàn)開放式的地理信息共享與互操作。KML是一個(gè)文本文件，可在文本編輯軟件中進(jìn)行代碼的編寫，用標(biāo)簽的方式來描述地理信息，簡(jiǎn)單易懂。由于目前Google Earth的用戶數(shù)量龐大，一些著名的GIS軟件也提供了對(duì)KML的支持，如ARCMAP、FME等，可以方便地將KML文件轉(zhuǎn)換為SHAPE等交換格式［2］。

3.2 文件格式轉(zhuǎn)換

在Google Earth矢量化得到的KML文件要在ARCMAP中轉(zhuǎn)換成SHP格式的文件后才能再編輯。SHP文件格式是美國(guó)ESRI開發(fā)的ARCGIS專用資料格式，它將地理空間信息以坐標(biāo)點(diǎn)串的形式存儲(chǔ)起來，現(xiàn)已成為GIS的一種標(biāo)準(zhǔn)格式，幾乎所有的GIS軟件都支持對(duì)它的轉(zhuǎn)換甚至支持對(duì)其直接進(jìn)行讀寫操作，SHP文件格式已成為各GIS系統(tǒng)的交換文件格式。

在ARCMAP中，先用ARCTOOLBOX轉(zhuǎn)換工具箱中的KML轉(zhuǎn)圖層工具，把KML文件轉(zhuǎn)換成圖層文件，再用轉(zhuǎn)為Shapefile工具箱中的要素類轉(zhuǎn)Shapefile工具，將圖層文件轉(zhuǎn)換成SHP格式的文件。

3.3 坐標(biāo)投影變換

由于Google Earth的坐標(biāo)系統(tǒng)是WGS－84坐標(biāo)系，而地形圖大多采用西安80投影坐標(biāo)系，因此需要進(jìn)行坐標(biāo)投影變換后才能配合地形圖進(jìn)行再編輯。

3.3.1 創(chuàng)建自定義坐標(biāo)變換

把WGS－84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為西安80坐標(biāo)，是在不同的坐標(biāo)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換參數(shù)是國(guó)家機(jī)密。可以采用當(dāng)?shù)氐腉PS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，用MOLODENSKY三參數(shù)轉(zhuǎn)換法轉(zhuǎn)換［4］，一般可以達(dá)到林業(yè)調(diào)查規(guī)劃的精度要求。

在ARCMAP中，用ARCTOOLBOX數(shù)據(jù)管理工具箱中的創(chuàng)建自定義地理變換工具創(chuàng)建自定義坐標(biāo)變換，在創(chuàng)建窗口對(duì)話框中輸入地理坐標(biāo)變換名稱、輸入地理坐標(biāo)系（選擇 WGS－84地理坐標(biāo)）、輸出地理坐標(biāo)系（選擇西安80投影坐標(biāo)）、轉(zhuǎn)換方法（MOLODENSKY）、X、Y、Z軸平移（即當(dāng)?shù)氐腉PS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)dx、dy、dz）等參數(shù)后即可創(chuàng)建自定義坐標(biāo)變換。在輸入平移參數(shù)時(shí)要注意平移方向，確定平移參數(shù)的正、負(fù)。

3.3.2 坐標(biāo)投影變換

在ARCMAP中，用ARCTOOLBOX數(shù)據(jù)管理工具箱中的要素投影工具采用上述自定義的地理變換，把WGS－84地理坐標(biāo)變換為西安80投影坐標(biāo)。經(jīng)投影變換后即可在ARCMAP中配合地形圖進(jìn)行編輯。

4 下載Google Earth衛(wèi)星影像圖

Google Earth在線提供了免費(fèi)的衛(wèi)星影像圖，這些衛(wèi)星影像圖具有較強(qiáng)的時(shí)效性，一般在近1～3年內(nèi)，清晰度高，大部分地區(qū)的影像分辨率為2.5～4.0m，部分高清晰影像的分辨率可達(dá)0.5m，能滿足林業(yè)調(diào)查規(guī)劃的精度要求。將Google Earth衛(wèi)星影像圖下載到本地，經(jīng)坐標(biāo)投影變換后可以在GIS系統(tǒng)中配合地形圖使用。

4.1 下載拼接衛(wèi)星影像圖

在Google Earth上下載衛(wèi)星影像圖，可以用谷歌衛(wèi)星地圖下載器進(jìn)行下載。在谷歌衛(wèi)星地圖下載器中，找到目標(biāo)區(qū)域后，用框選下載區(qū)域工具框選目標(biāo)區(qū)域，確定下載級(jí)別（一般選18級(jí)）后在下載區(qū)域中雙擊鼠標(biāo)左鍵即可自動(dòng)下載衛(wèi)星影像圖。下載完成后導(dǎo)出并拼接成衛(wèi)星影像圖，保存為Tiff格式的文件。

4.2 坐標(biāo)配準(zhǔn)

2012年9月起，Google Earth海外服務(wù)器的多個(gè)IP地址被中國(guó)國(guó)家防火墻封鎖，在中國(guó)大陸境內(nèi)的用戶經(jīng)常無法直接訪問，用谷歌衛(wèi)星地圖下載器下載的衛(wèi)星影像圖是從國(guó)內(nèi)服務(wù)器上下載的，因國(guó)家保密需要，國(guó)內(nèi)服務(wù)器上Google Earth的坐標(biāo)進(jìn)行了偏移處理，下載的衛(wèi)片需要進(jìn)行坐標(biāo)配準(zhǔn)。

（1）定義坐標(biāo)。下載后的衛(wèi)星影像圖是Tiff格式的文件，在坐標(biāo)配準(zhǔn)前需要在ARCMAP中將其坐標(biāo)定義為WGS－84地理坐標(biāo)。

（2）坐標(biāo)投影。在 ARCMAP中，用 ARCTOOLBOX數(shù)據(jù)管理工具箱中的投影柵格工具采用自定義的地理變換，把WGS－84地理坐標(biāo)變換為西安80投影坐標(biāo)。

（3）坐標(biāo)配準(zhǔn)。因下載的衛(wèi)星影像圖的坐標(biāo)進(jìn)行了偏移處理，偏移參數(shù)是國(guó)家機(jī)密而難以獲取，需要對(duì)投影后的衛(wèi)星影像圖進(jìn)行配準(zhǔn)。在ARCMAP中，添加下載處理后的衛(wèi)星影像圖，并添加具有西安80坐標(biāo)信息的地形圖作為配準(zhǔn)參考圖，在衛(wèi)星影像圖和參考地形圖上均勻選擇公共參考點(diǎn)，用一階多項(xiàng)式變換法將衛(wèi)星影像圖配準(zhǔn)到正確的坐標(biāo)位置。經(jīng)過坐標(biāo)配準(zhǔn)后的衛(wèi)星影像圖就可以在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃工作中應(yīng)用了。

5 在Google Earth上發(fā)布調(diào)查規(guī)劃成果

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃會(huì)形成大量的圖形數(shù)據(jù)，如森林資源分布圖、生態(tài)公益林分布、林業(yè)工程建設(shè)規(guī)劃圖、森林防火信息圖等，將這些調(diào)查規(guī)劃成果圖發(fā)布到Google Earth上，可以結(jié)合政務(wù)公開供廣大公眾瀏覽，向社會(huì)充分展示調(diào)查規(guī)劃成果和林業(yè)建設(shè)成就［3］。

5.1 SHP文件屬性整理

現(xiàn)在林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，多用ARCGIS進(jìn)行，調(diào)查規(guī)劃成果一般保存為SHP格式文件，其中包含大量的屬性信息，在發(fā)布到Google Earth前，需要進(jìn)行屬性整理，刪除不必要的和不宜公開的屬性，只保留重要的、可以公開的屬性，保留屬性應(yīng)盡量簡(jiǎn)潔明了，便于在Google Earth中查看。

5.2 坐標(biāo)變換

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，一般采用地形圖進(jìn)行，其坐標(biāo)系統(tǒng)多為西安80坐標(biāo)，形成的SHP格式的成果文件，需要變換為Google Earth所采用的WGS－84坐標(biāo)系。

用ARCTOOLBOX數(shù)據(jù)管理工具箱中的創(chuàng)建自定義地理變換工具創(chuàng)建自定義地理變換，使用當(dāng)?shù)谿PS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，平移方向與WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)西安80坐標(biāo)方向相反。

用ARCTOOLBOX數(shù)據(jù)管理工具箱中的要素投影工具采用自定義的地理變換，把西安80投影坐標(biāo)變換為WGS－84地理坐標(biāo)。

5.3 文件格式轉(zhuǎn)換

SHP格式的文件需轉(zhuǎn)換成KML格式后才能在Google Earth中瀏覽。在ARCMAP中，先將SHP格式的文件導(dǎo)出為要素類，然后將導(dǎo)出的要素類添加到ARCMAP中，用ARCTOOLBOX轉(zhuǎn)換工具箱中的圖層轉(zhuǎn)KML文件工具把要素類文件轉(zhuǎn)換為KML格式的文件，通過這兩個(gè)步驟進(jìn)行文件轉(zhuǎn)換，能保證文件屬性不丟失。

5.4 發(fā)布到Google Earth上

林業(yè)調(diào)查規(guī)劃成果圖轉(zhuǎn)換成KML格式文件后，可以在局域網(wǎng)內(nèi)共享，可以在相關(guān)網(wǎng)站上發(fā)布，供廣大公眾下載。

KML文件下載到本地電腦后，在Google Earth中，通過文件菜單下的打開命令，把轉(zhuǎn)KML文件導(dǎo)入到Google Earth后就可以方便快捷地瀏覽了。

［1］ 肖 玲.基于Google Earth的林業(yè)調(diào)查規(guī)劃應(yīng)用研究［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2012，35（2）：106～107.

［2］ 劉 鋒，張繼賢，李海濤.SHP格式文件的研究與應(yīng)用［J］.測(cè)繪科學(xué)，2006，31（6）：116～117.

［3］ 文東新.Google Earth在森林消防管理中的應(yīng)用［J］.林業(yè)實(shí)用技術(shù)，2006（7）：26～27.

［4］ 高永甲，臧登峰.WGS84坐標(biāo)系和西安80坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換方法及精度分析［J］.測(cè)繪工程，2009，18（3）：55～57.