淺談地圖加加在水利水電工程中的應用

楊開榮，翟 蔚，李 想，劉合耀

(1.長江勘測規劃設計研究院工程移民規劃研究院，湖北 武漢 430010；2.長江勘測規劃設計研究院工程建設分公司，湖北 武漢 430010)

0 概 述

地圖加加是一款在iOS系統上運行的免費地圖制作與地理數據管理應用，除了可提供常規的全球地圖瀏覽、搜索、導航功能外，還可提供諸如自定義地圖、離線地圖、GPS軌跡記錄、KML/GPX/SHP/TAB/DXF編輯與處理以及強大的收藏夾和照片管理等功能。地圖加加可以瀏覽和管理上百種各類在線地圖；或者野外工作時作為離線地圖與導航軟件；或者代替GPS手持設備記錄查勘的軌跡、照片、地點和游記；還能用他作為專業的地理測繪、編輯和導出工具[1]。

多個水利水電工程的現場查勘、建設征地、匯報交流展示等實踐工作表明，在水利水電工程前期和實施工作中應用好地圖加加等互動地圖能夠很大程度地提高工作效率、節省人力成本，在烏東德水電站會理縣移民安置工程這種建設地點分散的工程建設管理過程中，效果明顯。

烏東德水電站是金沙江下游河段(攀枝花市至宜賓市)規劃建設的烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩4個水電梯級的最上游梯級，是我國目前第4大水電站。水庫正常蓄水位975 m，最大壩高270 m，電站裝機容量10 200 MW，多年平均發電量389.1億kW·h[2]。該電站建設征地涉及四川省會理縣11個鄉(鎮)，征地面積35.95 km2，規劃生產安置人口為6 346人，規劃搬遷安置人口6 519人[2]。烏東德水電站會理縣移民安置工程建設地點分布于15個鄉(鎮)，主要建設內容為大沙壩大橋及接線、魚鲊～河漂村通村公路、江普鄉智力～船房村通村公路、魚鲊鄉咪嘟咕村通村公路、居民點對外連接道路和庫周交通恢復等公路工程，馬鞍橋及魚鲊碼頭，馬鞍坪等8個居民安置點基礎設施和生產用地開發整理、安置點外部供水工程，電力、通信和廣播電視復建工程。

1 自定義地圖

為了形象直觀地了解工程情況，在地圖應用中不僅需要添加具體的工程數據，也需要添加諸如衛星影像數據作為底圖。由于涉及版權問題，地圖加加并不提供任何第三方地圖的訪問和使用授權。下載的地圖加加App并不自帶我們常用的衛星影像圖和矢量地圖，需要根據具體工程的使用需求對地圖進行自定義。

1.1 底圖準備

地圖加加是一款優秀的地圖查看工具，可以查看眾多類型的地圖。可用于查看各大地圖服務平臺提供的在線衛星圖、地形圖、道路圖以及混合地圖，也可查看下載的離線地圖，甚至可用于查看自制的其他渲染地圖。

由于衛星影像地圖具有直觀形象、自帶坐標等眾多優點，衛星影像地圖通常可以作為地圖加加App在水利水電工程應用中的首選底圖。用戶可以通過添加在線地圖源的方式，將需要的地圖源添加到地圖加加App中進行在線瀏覽。在沒有3G及以上速度網絡的偏遠工程所在地，可以事先通過地圖加加App本身或Mobile Atlas Creator等電腦桌面軟件下載設置好離線地圖，亦或是在有網絡的地方預先瀏覽目標地的地圖進行緩存等方式準備好底圖。

另外，隨著目前無人機的廣泛應用，航飛影像圖也越來越多地被使用在工程中。對于偏遠地區，若各地圖服務平臺提供的衛星影像圖太舊，不能滿足水利水電工程應用的實際需要，也可以將最新航飛的DOM通過FME、TileMill或者Global Mapper等軟件制作成MBTiles、RMaps等瓦片地圖格式并導入地圖加加作為底圖使用(見圖1)。

圖1 航片與衛片底圖對比

1.2 工程地圖準備

工程數據的準備是地圖加加App應用的關鍵。地圖加加App提供了KML/GPX/SHP/TAB/DXF等格式文件的編輯與處理。兩種比較典型和常用格式的工程地圖制作方法流程介紹如下。

1.2.1 KML/KMZ

水利水電工程設計成果通常采用計算機輔助設計軟件體現，平面布置設計成果一般帶有平面投影坐標信息的。可根據實際需要將關注的信息制作成KML/KMZ格式地圖數據。常用的制作方法有兩種：第一種，通過相關CAD插件直接將需要的信息轉換成KML或KMZ后導入地圖加加App；第二種，通過GIS類軟件將設計圖紙中需要的幾何信息轉換成KML或KMZ。兩種方法各有優缺點，但是通過這兩種方法制作的KML/KMZ格式文件攜帶的屬性信息有限(制作信息豐富的KMZ格式文件對專業軟件的使用有較高要求，圖元雜多也易造成App卡頓閃退)，在此不展開敘述。DXF格式也存在同樣的不足。烏東德水電站會理縣移民安置工程富樂九組安置點、大沙壩大橋及接線工程提取主要信息制作的KML/KMZ格式數據在手機地圖加加中的效果如圖2所示。

圖2 地圖加加KML/KMZ

1.2.2 SHP/TAB

SHP和TAB是通用性較強的GIS矢量數據格式，具有空間屬性信息是GIS數據最明顯的特征。用其在工程地圖數據中體現空間地理信息和工程建設關注的材料類型、工程投資、建設征地面積、用地性質等屬性信息，SHP/TAB文件格式是目前部分互動地圖應用支持的較為理想的數據格式。其工程地圖數據制作的主要步驟為：提取需要的設計矢量數據(dgn/dwg等)→導入GIS類軟件構成點、線、面→據實在GIS類軟件中賦投影坐標→根據需要增加屬性字段并錄入屬性信息→將投影坐標系轉換成WGS84地理坐標系(根據GIS軟件內置參數或已知公共點計算的轉換參數進行坐標轉換)→數據導出為SHP/TAB格式。

地圖加加App支持基于樣式、標簽和自定義屬性創建特征類。特征類可以批量應用到多個選中的地圖對象上，并且可以保存和導出。也支持通過條件樣式、文字表達式、腳本類型的自定義屬性等功能，實現動態的樣式或屬性值。

當導入GIS文件，例如SHP、TAB等，App會自動為每個導入的圖層創建一個特征類，或者自動找一個名字匹配的特征類進行關聯。導入完成后，GIS文件中的對象必然會有一個關聯的特征類。在地圖加加中結合其特征類功能設置好的馬鞍坪安置點及其點外供水線路SHP/TAB工程地圖顯示效果如圖3所示。

圖3 地圖加加SHP/TAB

水利水電工程地圖可根據工程實際需要制作多個圖層，并根據實際應用需要選擇特定圖層的可見性或其在地圖上的可選性。筆者自定義的烏東德水電站會理縣移民安置工程地圖如圖4所示，其中分了鄉級行政區劃、建設征地范圍、道路邊線、供水管線、庫周交通、烏東德水電站會理淹沒處理線等圖層。

圖4 烏東德水電站會理縣移民安置工程地圖

2 現場應用

在地圖加加App中完成了自定義地圖的準備工作后，一幅針對烏東德水電站會理縣移民安置工程的個性化定制地圖也完成了。在工程現場查勘過程中，可結合地圖加加提供的各種強大功能完成導航規劃、位置實時定位、現場數據采集及編輯、管理等實際應用。

2.1 導航規劃

目前，烏東德水電站會理縣移民安置工程有很多工程點位置比較偏僻，傳統的手機導航軟件無法規劃導航線路。利用地圖加加App的衛片或航片底圖，內業識別底圖上的道路，沿線創建好拐點后，利用地圖加加提供的制作導航線路功能，可以根據已建拐點創建好自己的導航線路。如此，工程的測量勘察等前序專業可以在不用當地向導的情況下抵達工程現場，后序規劃設計等專業進場時既可以利用前序專業工作人員分享的已制作好的導航線路，也可以利用他們分享的GPS軌跡記錄進行跟隨而實現導航。地圖加加App導航的應用可以較大的提高工作效率和降低外業成本。

2.2 位置定位

傳統水利水電工程現場查勘，對規劃建筑物的位置，在現場主要依據擬布設建筑物相對地形和地物的位置來判別，這對工程師的經驗和專業有較高要求；在建設征地實物調查中，建設征地范圍的判別，需要用專業測量儀器來定位或測量人員事先做好界樁標記。由于省略了測量人員的配合，地圖加加App的應用可以有效提高現場查勘和建設征地實物初步調查的效率并節約外業人力成本。

地圖加加App獲取了當前設備的位置系統服務后，結合工程自定義地圖可以很形象直觀地了解當前所在位置和工程場地之間的空間位置關系(見圖5)。iPhone和3G/4G版的iPad內置了GPS芯片，因此可在沒有任何外部信號源的情況下，依靠GPS衛星獲取當前位置；而Wi-Fi版本的iPad，沒有內置GPS芯片，只能通過周圍的Wi-Fi熱點來定位；而沒有熱點的地區，是無法獲取當前位置的[1]。

圖5 地圖加加GPS定位

2.3 現場數據采集

利用地圖加加的相機功能，我們可以采集工程現場照片，并顯示在拍照位置，并支持對照片進行備注和HTML富文本描述；地圖加加也支持直接從iOS相冊讀取和顯示照片到地圖上。由于有自定義地圖作為參照，非常方便后期內業對現場照片的整理歸類。

地圖加加的編輯和測量功能可用于工程現場輔助規劃設計、測量距離或面積等；導入地類圖斑并借助實時定位功能，可以實現建設征地地類圖斑的現場復核修改，從而完成土地逐斑塊外業復核調查。在烏東德水電站會理縣移民安置工程實施階段使用的部分功能如圖6所示。

圖6 地圖加加的相機和測距功能

3 交流展示

3.1 數據分享

地圖加加支持通過Wi-Fi或者藍牙在不同設備間傳輸數據；支持將數據導出為KML、KMZ、GPX等文件格式，并將這些文件分享到iCloud、微博、Dropbox等第三方應用、轉存到電腦或者發送為郵件附件；支持使用電腦或機頂盒上的網頁瀏覽器對地圖加加數據進行無線(Wi-Fi)查看、修改、導入和導出，還支持在瀏覽器中對同一個文件夾中的照片進行全屏幻燈片播放[1]。

目前地圖加加只有iOS版，尚未開發PC版和Android版，要達到和iOS設備同樣效果的瀏覽展示可通過設備投屏或數據導出為KMZ文件后用谷歌地球(Google Earth)打開。

3.2 設備投屏展示

將iOS設備通過數據線和電腦連接，確保電腦和iOS設備在同一無線局域網下(無Wi-Fi也可將電腦連接到iOS設備個人熱點)，通過iOS設備的屏幕鏡像和PC第三方軟件可以將地圖加加App屏幕實時傳輸到電腦，再通過投影儀即可將iOS設備屏幕投影出來進行交流展示(見圖7)。在條件允許的情況下，iOS設備也可直接同屏到電視等大屏設備。

圖7 地圖加加屏幕鏡像到電腦

3.3 谷歌地球展示

將所要交流展示的數據對象(包含現場采集數據)由地圖加加App導出為KMZ格式文件并用谷歌地球打開，可以進行更加形象立體的展示，也可通過KMZ文件傳輸共享實現異地交流。

地圖加加App可以支持所有的點、線、面和拍攝的照片(不支持離線地圖)等數據導出為KMZ文件[3]。導出烏東德水電站會理縣移民安置工程KMZ文件的富樂九組安置點在谷歌地球中的展示效果如圖8所示。點擊相關地理位置可以查看自定義地圖時攜帶的屬性信息或者現場采集的影像數據。

4 結 語

地圖加加App使用者通過對具體工程的自定義地圖，綜合運用其實時定位、GIS文件編輯處理、測量工具、GPS軌跡記錄等功能可以非常方便地進行導航規劃、現場數據采集等工作。地圖加加App產生的數據也可以通過該App以多種數據格式導出并與其他軟件交互，具有很好的匯報、交流、展示效果。由于所需設備便攜，App功能齊備，能夠有效提高工程師的單兵作戰能力，從而提高團隊工作效率并節約成本。

圖8 地圖加加導出KMZ在GE中展示