手持GPS與Google Earth聯機后在線性工程踏勘中的應用

李 磊

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司地質路基勘察設計院，北京 102600)

1 研究背景

在長大線性工程，如鐵路、輸油氣管道、高壓電線、跨流域引水工程等的踏勘中，由于道路不熟悉、交通不便或缺少大比例尺地形圖，工程技術人員為找到一個點位，要費很多時間，或繞很多彎路，效率低，尤其是在西部的大型線性工程踏勘中，該問題更加突出。如能將Auto CAD中已畫好的工程圖元，如線路的中線，導入到手持GPS和Google Earth中，并將手持GPS與PC機連接，使手持GPS的導航功能與Google Earth的電子地圖功能相疊加，就等于得到了一張具有導航功能的全球電子地圖，能極大地縮短踏勘人員在野外找點的時間。

此外，將 Auto CAD內線性工程的圖元附到Google Earth，可使工程人員對全線的地形地貌、建筑設施、交通概況有一個整體的認識;對于地質人員，可大體從Google Earth上沿線位勾出崩塌、滑坡、泥石流等不良地質災害。

2 圖元制作

在線性工程，如鐵路、油氣管道的勘察設計中，都會預先畫出一條中線，再沿中線進行勘測。

在Auto CAD內，大型線性工程的中線圖元坐標系均為高斯坐標系，而Google Earth中的坐標系為大地坐標系，即通常所說的經緯度。具體某一線性工程的高斯坐標系，都有測量人員選定的中央子午線、投影大地高，采用北京1954、西安1980或國家2000大地基準面［1］。如圖1為Auto CAD中某新建鐵路的局部中線，其采用的中央子午線為114°，投影大地高為70 m，大地基準面為國家2000基準面。

圖1 某新建鐵路中線(局部)Fig.1 The axis of a new railway(partial)

將Auto CAD的中線圖元制作成Google Earth可識別的KML文件，需用一個中間軟件——ACAD2KML。該軟件由Visual LISP語言編譯而成，是Auto CAD的一個插件程序，支持Auto CAD 2000及以上版本，其主要為一個ACAD2KML.vlx文件，在Auto CAD中加載并運行即可［2］。該程序的所有權歸Bigd所有，特此注明。

下面講述KML文件制作過程中運算參數的設定:加載ACAD2KML.vlx后，利用 ACAD2KML命令運行之，即出現“運算參數設置”的窗口，如圖2。

需要特別提出的是“GE基準點”，即當前Auto CAD的UCS坐標系原點(0，0)所對應的Google Earth中的經緯度坐標［3］。對于長大線性工程，UCS坐標系中的高斯坐標，要轉成經緯度，首先要知道該線性工程所采用的高斯坐標系的中央子午線和投影大地高，以及大地基準面，知道以上數據后，即可利用相關軟件進行高斯坐標與經緯度的轉換。例如，圖1中隧道進口端的高斯坐標為(521 206.64，4 114 513.36)，轉換成經緯度坐標則為(E114°14'15.64″，N37°09'34.9″)。

各種參數設定好后，按窗口命令提示，即可生成KML文件，其內容為由KML語言編寫，可用記事本打開并編輯。示例中的KML文件部分內容如下:

圖2 插件ACAD2KML運算參數的設定Fig.2 Setting of ACAD2KML parameters

3 文件導入

KML文件制作好后，鼠標左鍵雙擊之，PC機會自動運行 Google Earth，并將kmL文件加載到Google Earth地圖上。至此，Auto CAD中的工程圖元即已加載到了Google Earth電子地圖中。與圖1對應，該新建鐵路的局部中線加載到Google Earth后的屏顯效果圖，如圖3所示。

圖3 某新建鐵路局部中線加載到Google Earth后的屏顯Fig.3 The axis of a new railway in Google Earth

4 導航實施

將工程的KML文件導入Google Earth后，通過數據線將手持GPS與PC機連接，實現GPS導航功能與Google Earth電子地圖的疊加。現以型號為MAGELLAN DRIVER 300的手持GPS與PC機連接為例，進述兩者的聯機方式與導航操作。

4.1 手持GPS與PC機的數據連接

用手持GPS的數據線將GPS與PC機連接(圖4)，并進行數據交互，需要以下2步操作。

圖4 手持GPS與PC機連接Fig.4 Connection of handheld GPSand PC

(1)在手持GPS內，設置與PC機連接，具體操作步驟為:將手持GPS通過數據線與PC機相連，之后在GPS出現的頁面上，選擇“連接到PC”;或者在地圖頁面，按照“MENU—查看—設置—連接—連接到PC的操作步驟，將GPS連接到PC機［4］。

(2)手持GPS設備PC端Driver的安裝［5］:MAGELLAN DRIVER 300手持GPS的PC端Driver有2個文件，分別為MUD.inf和MUD.sys。通過數據線將GPS與PC機相連后，在PC機設備管理器的端口項(COM和LPT)，通過列表選擇文件夾PC Driver文件的存儲位置，之后PC機會自動安裝GPS設備的PC 端 Driver。

至此，已完成手持GPS設備與PC機的相連。通過GPS的驅動程序，可實現GPS與PC機的數據互換，即“從GPS導出數據”或“向GPS導入數據”，型號MAGELLAN DRIVER 300的手持GPS的數據互換程序為“Triton數據工具”。

4.2 實時導航操作

在戶外，手持GPS與PC機連接后，只要GPS能正常工作，搜到信號，即可實現GPS導航功能與Google Earth電子功能的疊加。而在GPS導航過程中，PC機是不需要上網的，PC機提供的只是Google Earth運行硬件平臺和Google Earth的緩存文件。

這個緩存文件名為dbCache.dat，一般會很大，動輒幾百兆，存儲路徑為c:Documents and SettingsAdministratorLocal SettingsApplication DataGoogleGoogleEarth，主要存儲的是在使用Google Earth瀏覽地形地物時，自動從網絡上下載的影像文件和坐標數據。以前查看過的地區，下次打開的時候就不需要再重新下載地圖了。故只要是以前用Google Earth查看過的區域，在戶外用手持GPS與PC機連接的工作過程中，Google Earth即可為手持GPS提供準確而全面的電子地圖，完成實時導航工作。

Google Earth地圖相對紙質地形圖有明顯的優勢，它的地形地物信息不僅比紙質地圖新，而且更全面，并能自由縮放，即使是鄉間田埂小道也能顯現出來。

5 結語

將鐵路、輸油氣管道、高壓電線、跨流域引水等長大線性工程的中線導入Google Earth后，工程技術人員即可便捷地查看沿線的地形地物，大致圈出地質災害的范圍和必須繞避的工業民用建筑，為工程選線和線路調整，提供直觀的認識。

同時，手持 GPS與 Google Earth聯機后，可將GPS導航功能與Google Earth三維電子地圖功能疊加，以便工程技術人員能夠輕松地找到要調查的目標，而不再翻看紙質地形圖以確定自己的位置，直觀而便捷，能大大提高技術人員在野外沿線踏勘的效率和準確性。

［1］章書壽.測量學教程［M］.北京:測繪出版社，2006.(ZHANGShu-shou.Measurement［M］.Beijing:Surveying and Mapping Press 2006.(in Chinese))

［2］Acad2Kml簡介［EB/OL］.源泉建筑，(2008－04－08)［2011－06－30］.http:∥bigd.5d6d.com/thread－5－1－1.html.(Introduction to Acad2Kml［EB/OL］.Source Building.http:∥bigd.5d6d.com/thread－5－1－1.html.(in Chinese))

［3］Acad2Kml(將AutoCAD圖元導入Google Earth)幫助說明［EB/OL］.源泉建筑，(2006－12－04)［2011－06－10］.http:∥yqjz.320.cn/acad2Kml.asp.(Help Documentation of Software Acad2Kml［EB/OL］.Source Building.http:∥yqjz.320.cn/acad2Kml.asp.(in Chinese))

［4］北京華測偉業科技有限公司.Triton Data Tool軟件操作指南［R］.北京:北京華測偉業科技有限公司，2008.(BHC Navigation Co Ltd.Software Operation Guide of Triton Data Tool［M］.Beijing:BHCNavigation Co Ltd.，2008.(in Chinese))

［5］北京華測偉業科技有限公司.彩途T系列USB驅動安裝過程［R］.北京:北京華測偉業科技有限公司，2008.(BHC Navigation Co Ltd.The USB Driver Installation Process of Colorway T Series［M］.Beijing:BHC Navigation Co Ltd.，2008.(in Chinese))