基于Google Map的測量數據可視化研究

陳春瑩，鄒進貴

(武漢大學測繪學院，湖北 武漢430079)

一、引 言

目前我們正步入信息化的時代，信息的獲得和提取是作出科學決策的關鍵［1］。在信息獲得和提取過程中，獲取信息的速度取決于信息的綜合管理和信息的形象直觀的表達［2］。隨著測量方法和測量精度的提高，數據的獲取變得更加簡單，但是大量的數據造成了數據處理過程中的麻煩，而數據可視化可以將簡單的數字變成可以直觀分析的圖、表等，更有利于信息的存儲和管理。

在互聯網高速發展的時代，一個網頁可以做很多事情，使得信息共享和分析更加便捷。B/S的結構使得信息交互更加便捷，克服了軟件平臺的限制。研究高效、方便、實用的測量數據網絡處理系統成為一大熱點［3］。

本文主要是結合Google Map API和B/S的結構框架［4］，研究基于Google Map的測量數據可視化，使得測量數據可以直觀地顯示在谷歌地圖上，方便后期數據處理;同時，可以隨時將控制點數據可視化表達，便于野外測量等。

二、理論基礎

1．Google Map API

Google Map API是利用JavaScript語言，使得用戶在網頁中嵌入Google地圖。它的具體功能是通過API提供的各種接口類實現的，主要包括Map類、LatLng類、Polygon類，以及各種事件響應函數。

(1)Map類

Map類是Google Maps API的核心內容，Map實例是所有Google Maps應用的重點對象，會貫穿整個應用項目的全部。此類的對象可以在頁面上定義一個單個的地圖。Map類的構造函數為:

Map(mapDiv:Node，opts?:mapOptions)，用戶可以使用傳遞的任何(可選)參數，在指定的HTML容器(通常為DIV元素)中創建新的地圖。地圖的大小、類型、背景色、拖放的光標類型等基本信息均可以通過構造函數指定。Map類常用的方法有:set-Center、getCenter()、getZoom()、addControl、setMap等。

(2)LatLng類

構造函數為LatLng(lat:float，lng:float)，是以緯度和經度表示的地理坐標點。LatLng的坐標不能修改。如果想要計算其他點的坐標，必須新建一個LatLng對象。主要方法有:lat()返回點的緯度值、lng()返回點的經度值。

(3)Polygon類

一系列有序坐標組成了Polygon對象。多邊形定義閉合區域。多邊形選項包括:多邊形邊緣“筆觸”的粗細程度、自定義的顏色和不透明程度，以及封閉區域“填充”的不透明程度和自定義的顏色，用十六進制數字HTML樣式表示自定義的顏色。

2．可視化處理原理

目前傳統的三維可視化建模方法有:基于攝影測量獲得遙感影像的三維建模方法［5］、基于激光雷達的三維建模方法、基于二維GIS的三維建模方法［6］、基于CAD的三維建模方法［7］等。本文采用一種新的可視化方法，可以隨時在瀏覽器上獲取數據的簡單的三維可視化模型。

(1)坐標轉換

用戶在谷歌地圖上得到的坐標是以經緯度表示的世界坐標。試驗發現，在較小范圍內，可以將其坐標系看成是平面直角坐標系。因此，可以利用坐標轉換的“四參數”轉換原理，將世界坐標系和測量坐標系進行轉換，坐標關系如圖1所示。坐標轉換公式為

圖1 坐標關系

(2)測量數據可視化

為了在平面的地圖上看出建筑物的簡單輪廓，本文建立了如圖2所示的點位坐標關系圖，各點之間坐標關系為

圖2 點位變換原理

求得P1～P4的坐標之后，根據用戶輸入的建筑物的層數信息，將4個點的緯度值同時增加，從而求得建筑物頂端四邊形的坐標，并建立相應的四邊形，得到建筑物的簡單三維模型。

三、編程實現與應用

在以上研究基礎上，在ASP．NET下新建網站［8］，以c#和javascript作為開發語言、SQL Server作為數據庫平臺，生成網頁。在．aspx文件下編寫谷歌數據接口程序，對谷歌地圖進行二次開發;在．aspx．cs文件里編寫對數據的處理程序。

用戶登錄后，可以通過文件上傳，將需要的信息文件上傳到服務器上面，并對上傳的文件添加備注等信息。上傳后的文件可以查看系統為其重新編號的新文件名，后續使用的文件將用其新文件名。

文件重命名的主要代碼是:

DataView results=(DataView)MaxFileID．Select(DataSourceSelectArguments．Empty);

int FileAddID=Convert．ToInt16(results［0］［0］);∥獲取數據庫中最大文件ID fileupload．SaveAs(path+FileAddID+newext);

1．控制點信息可視化

控制點可視化管理系統主要是將已有的控制點信息通過．xls文件導入并標記在谷歌地圖上。當把鼠標放置在標記點上時會顯示標記點的點號，當點擊標記點時，會顯示標記點的點名，并且在右側空白區域顯示標記點的經緯度坐標等詳細信息。結果如圖3所示。獲取標記點信息的主要代碼是:

var

nodes=xmldoc．getElementsByTagName("marker");

var msg_lat=nodes［i］．getAttribute("緯度");

var DMsg="點名:"+msg_name+' '+"緯度:"+msg_lat+' '+"經度:"+msg_lng+' '+"高程:"+msg_h+' '+"詳細信息:"+msg_msg;

createMarker(point，DMsg，"#"+msg_num);

圖3 控制點信息可視化

2．建筑物的三維可視化

建筑物的三維可視化系統主要是利用在谷歌地圖上刺取同名點，求得谷歌地圖經緯度坐標和測量坐標之間的轉換參數;也可以在參數文件框內輸入轉換參數文件，將待轉換的測量點標記在谷歌地圖上。

在地圖上用鼠標拖動框取標記點，并輸入層數信息，就可以對建筑物進行簡單三維建模，結果如圖4所示。用戶操作界面如圖5所示。轉換后的測量點坐標通過xml文件傳遞到前臺．aspx獲取，主要代碼是:

double y2=(1+m)*(sa*x1－ca*y1)+dx;

double x2=(1+m)*(ca*x1+sa*y1)+dy;

XmlElement xe1=xd．CreateElement("coordinate");

xe1．SetAttribute("lat"，x2．ToString());

xe1．SetAttribute("lng"，y2．ToString());

圖4 武漢大學建筑物的可視化模型

圖5 測量數據可視化操作界面

四、結束語

本文主要是研究如何將已有的測量數據在谷歌地圖上可視化，充分應用在測量前期路線規劃和后期測量成果展示中。本文主要工作是結合B/S模式，將谷歌地圖作為可視化表達的工具，根據谷歌地圖數據存儲形式，研究現有測量數據在谷歌地圖上表達的轉換模式，將建筑物在地圖上進行三維顯示。

與其他三維建模軟件相比，該系統的優勢在于建模簡單，方便，不受限于環境;網絡化的系統，只需要有最簡單的瀏覽器軟件，省略了軟件安裝的各種麻煩和限制。

［1］ 何全軍．三維可視化技術在地理信息系統中的應用研［D］．吉林:吉林大學地球探測與信息技術學院，2004．

［2］ 馬麗麗．探測GIS中三維可視化的研究與設計［D］．成都:成都理工大學，2007．

［3］ 胡榮明，楊成斌，陳曉娣．測量數據處理的網絡化模式［J］．測繪通報，2014(6):71-74．

［4］ AKANBI A K．Integration of a City GIS Data with Google Map API and Google Earth API for a Web Based 3D［J］．International Journal of Science and Research，2013，2(11):200-203．

［5］ 賴玲莉，許妙忠，李明．基于攝影測量的高精度三維城市建筑物建模技術［J］．測繪信息與工程．2007，32(5):24-27．

［6］ RANZIGNER M，GLEIXNER G．GIS Database for 3D Urban Planning［J］．Compute．，Environ．and Urban Systems，1997，21(2):159-173．

［7］ 陳誼，孫悅紅，牛兵．基于CAD數據的3D場景建模及演示技術研究［J］．系統仿真學報，2007，19(7):1504-1506．

［8］ 李千目．ASP．NET程序設計與應用開發［M］．北京:清華大學出版社，2009:3-4．