基于Google Earth API的典型GIS功能開發方法

喻靜敏，游 蘭,2，吳華意

（1. 武漢大學 測繪遙感信息工程國家重點實驗室，湖北 武漢 430079；2. 湖北大學 數學與計算機科學學院，湖北 武漢 430062）

作為一個開放的地理信息服務系統，Google Earth（GE）應用越來越廣泛[1-8]。但是，目前大部分的GE應用提供的功能主要是瀏覽GE影像數據、地圖標注、地點查詢、路線查詢，而一些GIS典型功能如地圖要素創建和編輯、要素幾何查詢等，GE未直接提供API。本文基于GE API開發了GIS中的地圖要素創建和編輯、幾何查詢、矢量和柵格數據可視化等典型功能。

1 GE API編程接口

較早的GE API是指GE COM API，它是Google公司開放的公共接口，允許第三方應用程序向GE查詢信息和發送命令。開發人員可以使用支持COM的可視化編程語言工具進行開發。最新的GE API 是通過GE Plug-in在瀏覽器里開發的JavaScript API函數。使用GE Plug-in及其JavaScript API，可以將GE虛擬地球嵌入自己的網頁中。使用該API 繪制標記和折線、使圖片覆蓋區域、添加3D模型或加載KML文件，從而允許開發人員構建復雜的3D地圖應用程序[2]。本文使用的GE JavaScript API接口如表1所示[3]。

表1 GE API 主要接口

2 原型系統設計與開發

原型系統采用C/S架構（圖1）主要由遠程客戶端與服務器端組成。服務器端包括：GE服務器，用于與GE客戶端的交互；Web服務器，用于發布KML文件以及和客戶端互動；GIS服務器，用于發布GIS矢量數據；數據庫服務器，用于存儲GIS柵格數據。架構中的客戶端就是安裝了GE Plug-in的普通PC用戶。

圖1 系統架構示意圖

GE只能加載和編輯KML文件，不能直接加載矢量數據。所以，本原型系統采用將矢量數據在GIS服務器GeoServer中發布為WMS地圖服務的方法來實現矢量數據在GE中的可視化。

GeoServer是OpenGIS Web服務器規范的J2EE實現。利用GeoServer可以方便地發布地圖矢量數據，允許用戶對特征數據進行更新、刪除、插入操作。原型系統采用的方法是：在GeoServer中將矢量數據發布為WMS服務，然后通過WMS的GetMap方法請求地圖影像[4]。

原型系統的客戶端開發采用Eclipse插件模式和RCP富客戶端技術，采用的技術包括Java、JavaScript、HTML。

3 典型GIS功能的開發

3.1 地圖要素編輯

GE雖然提供了創建線段、多邊形的API，但非交互式的，用戶體驗較差。為了實現交互式效果，需添加單擊、雙擊、右擊等多種鼠標事件的監聽器和響應函數，主要涉及的GE API有KmlFeature、KmlGeometry、KmlPlacemark、GEEventEmitter。原型系統以線要素為例開發了折線段的新建、內點的刪除和移動、高亮選中功能。下面是高亮選中的部分代碼。

function Highlight(event){ //mousedown的響應高亮選中Highlight

if(event.getTarget().getType()=='KmlPlacemark'){ //判斷選中對象是否為圖形要素

var selecting = event.getTarget();

if(selecting.getGeometry().getType()=='KmlPoint'){ //判斷是否為點要素

selecting.setStyleUrl('http://202.114.114.6/data/style.kml#PointHightlight'); //設置為高亮點樣式

}

if(selecting.getGeometry().getType()=='KmlLineString'){ //判斷是否為線要素

selecting.setStyleUrl('http://202.114.114.6/data/style.kml#PolyHighlight'); //設置為高亮線樣式

}

……

}

}

3.2 數據輸出

數據輸出是指將編輯結果存儲到新建的KML文件。首先新建一個空文件，寫入固定的KML文件頭，然后對GE上的地圖要素一一遍歷寫入文件，最后關閉文件。下面是部分JavaScript代碼。

function saveKml(filepath,filename){ //將編輯結果保存為KML文件，參數分別為文件保存路徑和文件名

var fso, kmlfile;

fso = new ActiveXObject('scripting.FileSystemObject');//創建文件對象

if(!fso.FolderExists(filepath)) //若當前路徑不存在，則創建此路徑

fso.CreateFolder(filepath);

filepath +=filename;

kmlfile =fso.CreateTextFile(filepath,true); //創建新文件

"http://earth.google.com/kml/2.2">'+ ' '); //寫入KML固定文件頭

……

kmlfile.Close();

}

3.3 幾何查詢

幾何查詢是查詢用戶定義的幾何范圍內地圖要素的屬性信息，包括點查詢、圓查詢和矩形查詢等。以拉框為例，可分三步實現：首先鼠標按下，查詢框的左上角確定；隨著鼠標的移動，開始畫框，查詢框的右下角隨鼠標的移動而改變，在此過程中需要隨著鼠標的移動不停地刷新頁面以更新拉框范圍；當鼠標左鍵被放開時所在點即是查詢框的右下角所在處，拉框結束。根據查詢框的地理范圍坐標，搜索GE數據庫中落入查詢框內的地圖要素。以上三個步驟分別在mousedown、mousemove和mouseup三個鼠標事件的響應中實現。

下面是用JavaScript編寫的拉框查詢的部分程序。

function begindraw(event){ //mousedown的響應begindraw

event.preventDefault();

var lat_Origin; //存儲查詢框左上角的地理緯度坐標變量

var lon_Origin; //存儲查詢框左上角的地理經度坐標變量

dragInfo = {

lat_Origin: event.getLatitude(),

lon_Origin: event.getLongitude(),

dragged: false //標識鼠標是否按下的變量

};

}

…….

function enddraw(event){ //mouseup的響應enddraw

if(dragInfo){

if(dragInfo.dragged) { //根據查詢框范圍開始遍歷GE上的地圖要素

var allChildren = ge.getFeatures().getChildNodes(); //獲取GE上所有對象

for(var n=0;n< allChildren.getLength();n++) //依次判斷GE上的對象是否在查詢框內

{…… }

dragInfo=null;

lineStyle.getColor().set('00000000'); //設置查詢框的外框顏色為透明，拉框結束

}

}

}

3.4 矢量和柵格數據可視化

GE雖然提供了加載圖片的API，但是圖片會在GE過于放大時失真。為了實現柵格數據分級可視化，應實現疊加層隨GE的縮放相應地改變精度。表2列出了不同視點高度對應的圖片上每像素表示的距離，視點高度越高每像素表示的距離越大，精度越低，反之則反。根據此表，在GE的viewchanged()事件響應中，客戶端根據視點的高度向服務器請求不同精度的影像。

表2 GE貼圖計算對照表

圖3 幾何查詢

4 原型系統效果

原型系統的運行結果如圖2、3、4所示。從結果看，本文提出的開發方法具有以下特點：

1）與原始GE API的編輯功能相比，本文實現的地理要素編輯功能具有較強的交互性，使用簡單直觀，用戶體驗良好；

2）原始GE API未提供幾何圖形范圍查找功能，本文巧妙利用了多種鼠標按鈕事件，實現了框選地理范圍查詢地理要素的典型GIS功能，一定程度上彌補了GE API的不足；

3）原始GE API提供的柵格數據瀏覽不能適應不同比例尺，本文提出的柵格數據可視化能夠讓GE上的柵格地圖數據實現不同比例尺下的清晰瀏覽與平滑過渡。

圖2 地圖要素的創建和編輯

圖4 柵格數據分級顯示

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[3]Google Earth API Reference[EB/OL]. http//developers.google.com/earth/documentation/reference，2013-05-23

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