Google Earth在公路設計中的應用

李月姝

吉林交通職業技術學院

Google Earth在公路設計中的應用

李月姝

吉林交通職業技術學院

Google Earth是由美國Google公司設計的一款全球衛星地圖集成軟件，它具有三維衛星影像圖瀏覽功能。就目前來看，國內國外對地圖集成軟件的設計有很多，其中Google Earth的影響力是最大的。隨著我國經濟的迅速發展，在基礎設施建設上也越來越完善。在進行公路工程設計上，經常需要三維衛星影像對該地區的環境進行監測。把收集上來的地質材料，通過三維動畫的形式展現出來。本文就是圍繞Google Earth軟件，針對公路設計中的問題，對其進行改進，使其能夠更好的完成公路設計工作，滿足在公路工程中的應用。

Google Earth；公路

工作人員在公路設計中會遇到一定的工作量問題，比如在進行公路繪圖的時候，一般都是用1∶500000的比例尺，如果想要獲得準確的經緯度，工作人員還需要查看圖片把整個區域進行重新拼接，這樣會導致工作人員的工作壓力。工作人員在影像圖的使用上會有一定的困難，主要是不能夠進行三維動畫的展示。而利用Google Earth后，可以通過影像圖，把繪圖的精度進行更確切的劃分，能夠清晰的看到公路上的事物，滿足公路設計的需求。所以，Google Earth可以提高公路設計中工作人員的工作效率，還能夠更好的對公路設計方案進行展示。

一、Google Earth的概述

Google Earth是一款由美國Google公司開發的虛擬地球軟件，它主要是把衛星采集的影像、航空中排出的照片、三維地面模型等，利用GIS信息系統把其設置在同一個地球的三維模型上，可以方便進行瀏覽，Google Earth是目前使用最多的地理信息系統。Google Earth有很多版本，比如說有Free版、Plus版、企業版等多個版本，可以通過Google Earth Free版從網上免費下載，Google Earth的出現給人們提供了很多的便利。

Google Earth在使用的過程中，如果遇到分辨率不高的區域，可以運用復制貼圖的方式，挑選出一些分辨率比較高的影像圖放入到Google Earth中。還有就是，Google Earth的運行使用必須要在有網絡支持的情況下。所以，在使用Google Earth的時候，電腦必須要與網絡相連接。

二、Google Earth在公路設計中的應用

Google Earth是一個擁有全球范圍的衛星影像圖和三維地形數據的軟件系統，軟件中的地理數據可以給公路建設的前期工作做一定的準備。Google Earth在使用的過程中，具有一定的三維漫游功能，讓該系統不受到空間上的限制。工作人員在進行公路設計的時候，可以通過Google Earth，在此基礎上建立一個三維模型，便于人們進行演示。Google Earth在運用的時候，主要是利用通用的GIS模型，把其建立在公路三維信息管理系統的平臺上。

（一）利用Google Earth進行公路線路的選擇

由于國家在進行基礎設施建設的時候，都會對公路線路進行選擇。但是往往在公路選線的時候，會遇到一定的問題，比如鄉鎮、城市的路網線路隨著時間的推移也發生了改變。這些線路的變化因素，使相關的測繪部門在收集地形圖的時候，發現線路都比較陳舊，不能夠很好的對公路進行設計。

而Google Earth是擁有全球范圍的衛星影像軟件系統，在對城市的衛星影像中能夠清晰的呈現出來，而且還會隨著時間的變化而進行更新。除了城市中的高清影像，在鄉鎮中Google Earth的影像分辨率大約在10～30 m，能夠清晰的反映出該地區的地形，村莊的形態也基本可以看出來，尤其是一些廣袤的田地、工廠可以看的很清楚。一般二級以上的公路還有一些重要的國道是可以分辨出來的，其中水泥路面與周圍植被對比顯示的比較明顯，在地圖中綠色與灰色會呈現強烈的對比，三級公路在地圖中也可以顯示出來。

谷歌地圖在大城市中的影像一般的分辨率可以達到0.6 m，可以看出公路上顯示的標線，在比例尺的顯示上一般是1∶2 000的地形圖更為清晰。這些衛星影像一般都是幾年前拍攝的，比一般的地形圖更能反映該地區地形的現狀，比較適用與公路路線的選址。根據實際的操作中，可以在選取衛星影像圖片時，對一些大城市的影像進行設置，把圖片的清晰度設置為500 m，使其達到最高的清晰度。對于一些鄉鎮來說，由于本身圖像的清晰度就比較低，可以把其設置為5 000 m，達到最高的清晰度。

如果想要快速提取Google Earth衛星影像的時候，可以利用Google Earth中的連接口進行編程。首先，是要用程序控制Google Earth，把有用的數據進行下載。其次，是要把程序中要用到的圖像進行分區域的捕捉，根據捕捉的情況計算出圖像中不同的坐標。然后，把要選取的路線放入到圖像中，進行坐標定位，把其重新拼接成一個整體的圖像，這就是公路選線的基本步驟。可以利用Google Earth的衛星影像，去很好的了解當前城市中的地形，考慮到城市中的水系、土質等情況，針對當前谷歌地圖提供的數據，減少實際考察的工作量，提高設計者的工作效率，設計出合理的路線方案。

（二）利用Google Earth中的地面模型進行公路設計

在利用Google Earth的時候，可以通過API接口完成編程的實現。首先是控制Google Earth軟件，使其能夠自動的下載該區域的數據。其次是利用API，查詢三維坐標的地理位置，按照一定的距離，把該地區的地面數據收集到文本文件中。最后，是把提取出來的數據，利用專門的軟件建立一個三維數字地面模型，方便工作人員進行選線。通過研究可以發現，不同地區內的Google Earth中提供的三維地形數據的精確度是不同的，因為該系統是由美國人設計的，所以在美國使用的精確度是最高的，一般是采用矩陣模型，以滿足設計者的需求。而在其他國家區域點之間的距離為50～150 m，一般是采用三角網模型，進行公路選線。所以，在進行數據提取的時候，我國工作人員應該把圖像的分辨率設置在1 000～2 000 m之間，用來滿足公路選線的精確度。

（三）利用Google Earth進行公路方案演示

以前在進行公路設計的時候，多是采用二維圖紙來進行展示。在進行公路建設的時候，為了傳遞工程情況只能是綜合不同投影面的二維圖信息，在大腦中形成一個三維的公路模型。

隨著科學技術的進步，人們開始把公路三維模型制作成視頻動畫，讓觀看者能夠更直接的去了解整個公路的設計。雖然通過模型的轉變，可以從二維到三維的去查看公路設計，但是由于工作量大、各個地形之間相互交織很難滿足相關要求，特別是對公路周邊的生態環境的描述有限。而Google Earth的出現，改變了當前的現狀，解決了這些問題。可以利用三維地形數據，再加上全球的衛星影像，建立一個比較全面的三維虛擬軟件系統。可以把公路的設計方案導入到Google Earth中，就可以觀察到公路的三維模型與該區域的數字地面模型數據的疊加，建立一個比較完整的公路三維模型。還可以把影響公路設計的因素，如水源、地質等因素導入到Google Earth中。利用Google Earth的實時三維漫游功能，根據自身的需要，從不同的角度去考慮公路設計方案的可操作性。使其對公路進行設計評估的時候，可以達到一個完美的效果。

（四）建立公路三維管理系統

Google Earth本身是一個GIS系統，公路建設部門可以利用Google Earth中的全球范圍衛星影像圖和三維地形數據，收集公路網、當地的一些地形信息等。基于公路設計中的原理，可以利用Google Earth這個軟件系統，把其作為一個平臺，通過技術的應用，把它進行一定的擴展，使其能夠發展成為三維公路管理系統。

三、結論

綜上所述，Google Earth在公路設計中的應用，有利于建設部門進行合理的規劃，滿足工作中的需求，減少工作人員的工作量，提高工作效率。利用Google Earth建立公路設計方案的虛擬模型，能夠更好的看出演示方案，滿足公路設計中三維模式的應用。

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李月姝（1978-），女，漢，河北省黃驊人，副教授，本科，研究方向：路橋工程設計與施工。