Google Earth在道路测量中的应用

陈 军

天津市市政工程设计研究院测绘分院，天津 300201

Google Earth在道路测量中的应用

陈 军

天津市市政工程设计研究院测绘分院，天津 300201

该文就Google Earth在道路测量中的几种应用作了简要介绍，展示了利用此种软件生成道路选线图的方法以及 在GPS控制网的优化设计和地形图测绘中的应用，为道路测绘工作带来了一种新的辅助方法。

Google Earth；影像图；道路选线；控制点；地形图

0 引言

Google Earth软件是Google公司于2005年推出的一款三维地图软件，它把卫星照片、航空照片和GIS布置在一个地球的三维模型上，通过操控卫星影像数据来实现数字化地球。Google Earth（以下简称GE）拥有大量可提供用户添加的地标、航迹、KML地图、地貌景观图像，共同组成了一个巨大的多维地理信息库，而且GE还在不断改进和更新高分辨率卫星图片，使我们能获得更多的实用功能和相对较新的卫星影像。同时它还提供了应用程序接口，供开发人员调用数据，进行二次开发，为软件在道路测量中的应用提供了良好的基础。

1 生成道路选线图

我们进行道路设计时需要收集沿线范围的地形图，特别是在前期规划和工程可行性研究阶段，以前只能使用1:1万或1:5万地形图，现在则可以通过GE浏览和下载沿线范围的单张影像图，通过一系列技术手段转换成为所需的沿线整张影像图，从而满足规划设计所需。

1.1 影像图的获取和拼接

使用GE下载影像图既可以手动沿线逐张下载，也可以利用一些配套软件进行批量下载，下载时注意GE中显示的影像保持正北方向和比例尺不变。下载的图片一般是JPG格式，可利用Photoshop等图像处理软件将图片拼接成线状或面状影像图，或者使用StitchMaps、GEtScreen等与GE挂接的图像截取插件，直接将所需区域内的影像图截取和拼接。

1.2 影像图的校正

图1 GE影像图的校正

拼接后的影像图要想作为设计参考，必须经过旋转、缩放后转换成为所需坐标系统内的图像，此时可以在图像内均匀的选择几处特征突出、易于采集的特征点（如房角、墙角），然后利用GPS外业对这些点进行采集，将采集到的特征点数据解算成为所需的坐标系成果，展绘在AutoCAD中；利用AutoCAD的“插入光栅图像”功能将拼接后的影像图插入到已有特征点的CAD图中，如图1所示。

将插入后的影像图经过平移、旋转、缩放等手段，使得影像图上的特征点与AutoCAD中展绘的特征点相吻合，从而得到所需坐标系统内的影像图，供道路规划设计所用，如图2所示。

图2 校正后的GE影像图成果

通过此种方法得到的道路规划设计图比以往所采用的1:1万或1:5万地形图更直观、形象地反应出地物、地貌的特征，它的最高精度可以达到5年前军用级水平，可以清楚地看到地面上的汽车和每棵树木，虽然它的最高精度只局限于大型城市，但由于其不断地更新精度，现在其它地方已经由原来的15km俯瞰精确到5 000m俯瞰精度，已具有很好的使用价值。

2 GPS控制网优化设计

在地形图测量或是一些大型工程中，前期的控制测量非常重要，因为控制点的合理选择和测量，直接影响着后续测量工作的进度和作业效率。GPS作为现在主流的控制测量作业方法被广泛采用，这种方法既保证了控制点的精度均匀，又能使控制点间保持相对的独立性，而且也大大缩短了控制点测量的作业时间。在以往的控制测量中，先根据搜集到的小比例尺地形图进行控制点点位的初步选择，然后实地踏勘埋点。然而地形图表示的只是地物的平面位置，直观性不强，不利于我们对实际地貌、地物进行分析判断。GE提供的影像图具有很好的直观性，恰好能够弥补地形图的这些不足，有利于测绘工作者直观、便捷的进行控制点选择。

1）使用GPS采集控制点数据时，对控制点周围环境的要求相对较高，因为要避开电磁干扰（如高压线、发射塔）、高楼的遮挡、大面积水域等等对GPS信号接受产生影响的各种因素，才能保证接收到足够正确的GPS信号进行数据处理，从而得到正确的控制点成果。如果在实地选点之前，通过GE影像图先对测区内影响GPS信号的各种地物因素有所了解，就可以先在GE影像图上选择最佳的布点位置，然后再进行实地埋点测量，从而避免上述情况的发生，保证控制点的测绘质量；

2）在一些大型桥梁、建筑等的施工过程中，一般都要建立合理的首级控制网以保证工程测绘的精度和质量，现在普遍采用的GPS控制网除了要避开影响信号接收的各种因素之外，还要考虑整个控制网布置的合理性、GPS点的稳定性和相邻点间的通视情况，以便于控制点加密和施工放样以及采用全站仪进行测量时的可行性。通过GE影像图，可以对施工区域周围的交通及建筑物分布情况有所掌握，再结合工程新建建筑物的自身情况，从而选定可靠、稳定、分布合理的控制点位，有利于整个控制网的优化设计和工程施工的顺利进行。

3 地形图测绘中的应用

GE上的全球地貌影像图的有效分辨率至少为100m，通常为30m，部分大城市、著名风景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.5m左右的高精度影像，大部分地级城市和主流县级以上城市达到辨认汽车的精度。利用GE影像图的这些优点，在地形图测绘中对其进行合理地利用，就可以达到提高工作效率，节约测绘成本的目的。

1）利用GE所提供的高分辨率影像，可以对测区状况进行浏览，相当于从高空俯瞰测区，便于直观地从宏观上了解、把握测区内的地形状况及建筑物分布情况，并依此选择最佳控制点位，特别是地形图测量中，选择合适的图根控制点位，能够使全站仪测到的地物特征点更多，从而减少了支导线测量的次数，提高了作业效率，也减小了由于支导线而造成的测图精度；

2）在一般的地形图测绘之前，如果没有小比例尺地形图作为参考，只能根据测量范围，在实地摸索着进行测量，对整个测区没有一个整体性的把握。如果参考GE影像图，就可以先对测区内的地形、地貌有个大概的了解，而且在GE中完全可以分辨出居民区、植被、道路、河流等地貌，根据这些信息制定出合理的测图计划，掌握测绘重点，还能根据GE提供的各类资料，了解测区内的天气、交通、人文历史和图像等信息，使得在进入实地进行测绘之前，就能对测区内的各类信息有所了解；

3）在对外业测绘的地形图进行检查时，一般是将所绘制的地形图打印出来后，去实地进行抽查。如果采用CAD与GE相结合，将测区内的GE影像图经过截图、拼接后，插入到AutoCAD中，再通过选择明显的地物特征点，将影像图平移、旋转和缩放，就可以将其附着在AutoCAD的地形图中（如图3所示），此时，就可以对所测得的地形图在室内进行简单的检核，比如居民区房屋位置、形状的检查，道路、河流的走向、弯道的检查等，在一些城镇地区，还可以利用GE中的资料库，对测区内的单位名称、交通情况以及图片等信息进行浏览，而且随着GE的更新，这样的资料会越来越多、越来越新。

图3 地形图与影像图的结合

4 结论

Google Earth的出现，给测绘工作者带来了一种新的工作方法，它的使用不仅提高了工作效率，降低了劳动强度，节约了生产成本，而且随着这款软件功能的不断完善和影像图的不断更新，其在测绘中的应用也将会越来越广泛，展现出的效果也将会更加令人满意。

[1]黄振英.Google Earth软件在道路设计中的应用[J].广东科技，2009(3)：188-190.

[2]王新志，王兴国，等.基于Google Earth的控制点点位的初步确定探讨[D].第三届全国交通工程测量学术研讨会，2007：93-96.

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A

1674-6708（2011）51-0177-02

陈军，工程师，工作单位：天津市市政工程设计研究院测绘分院，从事测绘产品质量检查工作，毕业院校：西安科技大学