公路勘察设计结合谷歌地球的应用方法

黄沙路，雷 凡

(江西省公路科研设计院，江西 南昌 330002)

谷歌地球 (Google Earth，GE)是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。自从其推出后，其强大清晰的卫星图影像、3D地形显示的功能，让人们能足不出户就能浏览任意位置的地理信息。通过放大缩小相应的视角及视点高度，可以清晰的显示地物地名，及区域路网，甚至能查看都没有进入测绘地图的田间小路及水系，且卫星图片能比地形图更为清晰的反映实际的区域现状。

公路工程为线性工程，且多在野外，普通的导航设备只能提供等级以上的铺装道路的信息，对于野外的点位无法提供帮助。而前期由于对野外地形情况的不熟悉，现场踏勘往往要浪费较多的时间及精力去寻找进场道路，且经常容易绕弯路，对于江西这个多丘陵山岭的省份困难尤为突出。通过加载项目的KML文件在带GPS功能的手机上，通过谷歌地球清晰的卫星影像图及导航功能可以极为快捷的到达需要踏勘的关键工程地点，提高外业工作效率。

在设计项目的后期汇报工作中，将工程设计文件的KML文件导入电脑上，结合谷歌地球的3D卫星影像图，将工程项目进行三维可视化的汇报演示。相较常规的矢量化地形图的汇报平台，谷歌地球三维环境下的项目汇报演示，能提供观者种身临其境的感受，真正所见即所得，工程项目是否满足使用者的视觉和心理要求，公路的功能，美观及经济是否一致，道路线形及沿线设施与沿途空间环境是否协调。三维可视化汇报演示，对于非公路设计行业的领导与专家参与评价，能起到更为直观的效果。

1 结合AutoCAD及道路设计软件进行KML文件的编译

KML是一种文件格式，用于在地球浏览器(例如Google地球、Google地图和谷歌手机地图)中显示地理数据。可以创建KML文件以进行精确定位，添加图片叠加层并以全新方式展示丰富数据。KML是由开放地理空间联盟 (Open Geospatial Consortium，Inc.，简称OGC)维护的国际标准。

谷歌地球上并不能直接进行道路的线性设计，所以要结合AutoCAD及相关的设计软件在项目前期所提供基础地形图上进行设计，然后将CAD图元通过编译成谷歌地区能识别的KML格式的文件。进行KML文件编写第一个问题就是坐标系的转换，谷歌地图采用的是经纬度，而CAD版本的地形图基本为1954北京坐标系或1980西安坐标系。先在电子地形图中选择一个参照点，记录下坐标，然后在谷歌地球中找到相应的点位，然后选择添加地标，右键点击地标属性会弹出信息窗，会显示该地标的经纬度，记录下来。然后利用CADtoKML软件进行坐标转换，将CAD内图元的坐标格式装换为谷歌地球的经纬度格式。转换过程就是通过的KML语言编写将CAD图元描述成为谷歌地球识别的信息。KML语言的编写需要一定的编程基础，且网上也有较多相关教程及程序，故不再做详细介绍。下面为KML语言编写的示例:

2 公路工程外业踏勘的应用

谷歌地球的电子版地图相对纸质地图有非常明显的优势，地形地貌信息较纸质地图更为全面直观，且支持缩放选择即便是纸质版地图未标绘出来的小路也能显示出来供外业勘察人员行进。通过KML将路线设计CAD图元与谷歌卫星图叠加起来查看，外业勘察人员能轻松的知道自己处于路线的具体位置及桩号，包括重要的桥梁、隧道构造物所处的区域环境，而无需再翻看查找纸质版图纸及观察地形地物确定位置，极大的提高了外业勘察的效率及准确性。

外业勘察前的准备工作:先将转换好的KML文件复制进手机内存卡，然后安装谷歌地球APP程序及文件浏览器 (安卓及IOS系统均适用)。手机需要连接wifi或者移动数据接入，然后将手机GPS功能启动，打开文件浏览器，选择运行相应的KML文件，手机会自动打开谷歌地球并加载KML文件。点击右上角靶心的图标便能以圆形图标显示定位即时所处位置，谷歌地球手机端程序支持手势缩放及旋转，以便于外业人员更加清晰精准的了解项目所处的位置，及地形地貌概况。点击N图标便会立即恢复正北方向显示。点击放大镜图标可以搜索相应的地名并提供路线导航，见图1。

图1 谷歌地球操作界面

需要注意的是谷歌地图的卫星图片并非存储在手机内，而是谷歌自有的服务器内，手机端需要以无线数据联网的方式进行卫星图的下载，而野外无线数据基站存在数量少且流量费用高的问题，建议在外业勘察前基于wifi环境下将相应地区的卫星图片缓存至手机，也就大大的节约了在野外进行无线下载的时间及流量费用。

3 设计成果的汇报演示

项目设计完成后，如何向业主及领导汇报演示设计成果是一件至关重要的事情。常规的汇报过程一般就是制作PPT文件，在电子版地形图上演示并讲解路线方案。电子版地形图也多为带状，显示的也仅仅是既有走廊带的数据信息，范围有限，对于其他走廊带的可能性无法提供演示。而即使采用大比例尺的其他类型的地形图也只能显示二维平面视角，对于非公路设计专业的领导及专家来说，要看懂等高线地形图、直曲元素表、纵坡竖曲线表难度较大，无法直观的了解项目的平纵面设计要点及难点，以及所处的地形、地貌。常规的三维动画制作也无法完全解决这些问题，首先需要搜集项目沿线大量的卫星航片，然后完成大量而繁琐的贴图工作，制作出的动画演示也只能沿固定路线进行模拟驾驶，无法灵活操作，只能暂停和快进，无法观察周围环境的信息，使得动画演示也就成为了可有可无但是又费时费力的工作。

而谷歌地球有现成的全球的卫星影像图，无需设计人员再去对地形建模贴图，极大的减少了汇报准备工作的工作量。基于谷歌地球的三维演示既可以提高项目汇报的美观度，又能更为直观的与观看者现场沟通。谷歌地球电脑端版本的功能较手机端更为便捷易用，同样将KML导入谷歌地球后，便可以用鼠标键盘完成实时的导航，飞行俯瞰，并停留在任意位置展示项目周围的三维地形地貌及地物环境，配合现场的投影设备能给与会的领导及专家对项目更为直观的感受，见图2、图3。

图2 谷歌地球三维演示效果一

图3 谷歌地球三维演示效果二

对于任何有可能性的路线方案可以进行现场讨论确定，不会因为缺少地形图而错漏设计方案。同时可以将制作好的KML文件发送给领导及专家，让在汇报现场短时间内无法详细了解项目的他们自行浏览。

4 结束语

基于谷歌地球的三维卫星图在公路勘察设计当中的应用，采用对公路设计成果CAD图元的KML编译方法，将其加载至各种谷歌地球终端设备上的使用，能对公路项目勘察设计过程的外业工作及后继汇报阶段起到较大的便利及辅助作用。通过三维互动技术展示项目所需的各种信息 (地形、地貌、地物)，可以实时的与领导及专家沟通交流意见，为公路项目的设计及决策提供依据，可供同类型的公路设计作为参考。

［1］张雨化，朱照宏.道路勘察设计［M］.北京:人民交通出版社，2001

［2］谷歌地球用户指南［DB/OL］.http://earth.google.com/intl/zh－CN/earth/learn

［3］纬地道路交通辅助设计系统［DB/OL］.http://www.hintcad.cn