Google Maps拼图软件的开发及其在送电线路中的应用

李孝林，李孝根（.内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 0000；. 巴彦淖尔市科兴电力勘测设计所有限责任公司，内蒙古 巴彦淖尔 05000）



Google Maps拼图软件的开发及其在送电线路中的应用

李孝林1，李孝根2
（1.内蒙古电力勘测设计院，内蒙古 呼和浩特 010020；2. 巴彦淖尔市科兴电力勘测设计所有限责任公司，内蒙古 巴彦淖尔 015000）

摘要：传统1:5万、1:1万的地图数据比较陈旧，图上的地形地物与现场相差很大，已不能满足送电线路工程的选线、测量等工作的要求；卫星遥感、航拍航测数据等数据价格昂贵，后期处理也相当繁琐。Google Maps免费提供了全球绝大部分城市的卫星影像图，其更新速度较快，卫星影像图与现场实际情况能很好地吻合。本文将介绍Google Maps拼图软件的开发，用软件拼接并生成DWG格式的图形文件，经坐标纠正后用于送电线路路径方案的选定，为设计提供准确、直观的数据，减少勘测工作量，提高工作效率。

关键词：Google Maps；拼图；送电线路；路径选择。

1 概述

Google Maps也称谷歌地图，是 Google 公司提供的电子地图服务，包括局部详细的卫星照片。它把卫星影像、航空照相和地理信息系统（Geographic Information System， GIS）布置在三维数字地球模型上，可以提供含有政区和交通以及商业信息的矢量地图、不同分辨率的卫星照片和可以用来显示地形和等高线地形视图。其在各类平台均有应用，操作简单方便。

本文将介绍基于Web版的Google Maps的拼图软件开发方法及过程，包含：Google Maps图片参数分析、地图数据库的建立、拼接文档的构建、拼图操作、与AutoCAD软件的交互等。

软件可拼接并生成DWG格式的图形文件，用手持GPS现场采取图上的特征点（如道路交叉点、房屋角点）坐标后在AutoCAD中进行纠正，纠正后地图的精度约5 m左右；如用大GPS采点纠正后，精度可精确到1 m以内。经坐标纠正后得到全新的卫星影像图，在图上可进行可研、初步、施工图等阶段的路径方案选定，减少外业测量时间、提高工作效率。

2 Google Maps 拼图软件的建模

图1软件开发模型中：“分析Google Maps在Web中的参数”、“建立各地区的数据库”、“地图拼接文档的构建”、“选择地区、设定拼图范围”、“生成SCR图形交换文件”是软件开发中的关键步骤，将在下文中介绍。

图1 软件开发模型

3 软件开发的关键步骤

3.1 分析Google Maps 在Web中的参数

Google Maps的Web参数见表1。

表1 Google Maps的Web参数

Google Maps中每张Web图像的大小为256×256像素，除道路图、卫星地标和地形地标为PNG图片格式外，其余均为JPG图片格式。

地址中“khm0”、“mt0”中的数字“0”为服务器代号，多个服务器有利于图片的均衡下载，其值可取“0”、“1”、“2”、“3”。地址中“v=125”、“s@125”、“t@127”、“m@ 160000000”、“h@ 160000000”、“r@ 160000000”中的数字为更新图片的版本。“卫星图-谷歌Maps”需要读取网页“http://maps.google.com”中的参数，其它类型地图的更新需要读取网页“http://ditu. google.cn” 中的参数。参数X、Y中“s=”目前无意义，“x=53097”、“y=24620”中的数字为图片X、Y坐标代号；参数Z中“Z=16”，Z代表分辨率，数字为分辨率的值，可取1～19整数，分辨率越大图像越清晰。

参数Z与参数XY的关系：Z值增加1相当于放大1倍，XY的值也放大1位（即乘2），反之也成立。如果已知图片A在分辨率Z=19下的Xa、Ya值，那么Z=18下图片B（图片B包含图片A的范围） Xb=Xa/2、Yb=Ya/2的整数部分，以此类推。

参数S为图片的字符串代号，其值为字符串“Galileo□”经变化循环的一个矩阵，“□”代表字符串为空，见图2。

图2 参数S的字符串矩阵

按地图“上北下南，左西右东”的原则，Google Maps参数X越往右其值越大，参数Y越往下其值越大；如果将参数S的字符串矩阵、参数XY和参数Z对应起来，可得出结论：在参数Z（分辨率）相同的基础上，已知图片A的X、Y、S值和图片B的X、Y值，就能求出图片B的S值。

3.2 建立各地区的数据库

由于JPG图片格式的像素大小是有限的，超过其范围则不能显示，因此必须控制拼接图片的大小。

以分辨率Z=16为例，若每幅图由25×25张小图拼成，则其像素大小为6400×6400，实际范围大约为12×12 km。在AutoCAD中加载速度也很快。因此本软件拼接图片的大小采用6400×6400像素，命名规则为：图名为10个字符，前面5个字符为X/25取整后在前面加0补齐5位，后面5个字符为Y/25取整后在前面加0补齐5位。

分辨率小于11的图片范围太大，在工程中基本上不使用，故只需建立分辨率≥12以上的数据即可。

建立图3的数据库，其中ID为主键。

图3 地区数据库

获取某一地区分辨率Z=19的X、Y值的方法：在浏览器中打开这一地区分辨率Z=19的地图，然后点击“工具”菜单下的“Internet选项”“Internet临时文件和历史记录设置”“查看文件”然后找出一张分辨率Z=19的图的X、Y值，然后将X、Y值往小调整，使其均成为25的整数倍。

批量添加数据：为方便添加数据，软件应具备批量添加数据功能。在分辨率12～19中各已知1张图片的X、Y、S值，获取某一地区如五指山市的分辨率Z=19的X、Y值，则可以将五指山市分辨率12～19级的数据全部添加上。

3.3 地图拼接文档的构建

文件命名 为“*.GMP” 格式，其内容为XML文件格式。

图4 地图拼接文档格式

图4中Filetype为文件类型。

选择地区：PictureX、PictureY、PictureS、PictureZ分别为图片的X、Y、S、Z参数，PictureT为地区名称，PictureName为本图图号。

设定拼图范围：North、South、East、West分别为本图北方、南方、东方、西方的图幅数量，如North=”1”指本图北方需要拼接1张图的范围。最后由North、South、East、West的数值构成矩形的拼接范围。

开发过程中，软件需要考虑对“*.GMP”文件中各对数的读取、修改等。

3.4 拼图操作、生成SCR图形交换文件

生成SCR图形交换文件：在AutoCAD中插入图片的命令为：IMAGE A “0208800989. jpg” 0，0 1 0。“0208800989.jpg”为图名，“0，0”为X，Y坐标，多张图片时需要计算每张图片插入位置。最后将其保存为“*.SCR”文件。

图片加载：在AutoCAD中“工具”菜单下点击“运行脚本”，选择生成的SCR文件后打开即可将影像图加载。

4 坐标纠正

4.1 RTK点校正法（用大GPS）

Google Maps主要采用WGS84大地坐标，但投影后的坐标与实际我国采用的国家坐标系统之间还有很大差异。这一差异可能是由于未采用当地参考椭球引起的，为解决之一问题，借助工程中常用的RTK点校正法，将Google Maps中数据的WGS84坐标与实际工程网格坐标进行点校正，以满足影像数据坐标高精度的要求。具体步骤是首先将项目区域内的主要地形特征点（道路交叉口、房角、电杆、斑马线等）在Google Maps上的WGS84坐标作为基准，然后以此特征点的WGS84坐标启动基准站，依次去测量项目区域内的国家控制点，建立国家坐标与Google Maps坐标系统准确对应关系，包括高程异常值的确定，并随着线路控制区域不断与影像图上的特征点进行对比校正，全测区检核无误后直接进行施工图阶段的定线、定位测量。

经大GPS校正后，其精度能控制在1m内甚至更小。此方法的优点是精度高，缺点是测量外业工作量大。

4.2 手持机采点校正法

步骤是首先选定项目区域内的主要地形特征点（道路交叉口、房角、电杆、斑马线等）至少3个（以3个点为例），3个点最好组成锐角三角形；然后用手持机现场采集特征点的坐标；最后将卫星影像图编辑成块，块的基点最好取某一个特征点，通过调整X、Y方向的比例和旋转角度的方法纠正坐标，因手持机的精度就是5 m左右，当3个特征点的坐标精度控制在5 m内时即可将块打散。

如果拼接的图面范围较大时，取相邻几幅图编辑成块，用手持机采点坐标纠正，其它相邻的图可经多次操作把坐标纠正后即可，最后将所有块打散。

经大手持机采点校正后，其精度能控制在5 m左右。此方法的优点是方便快捷，测量外业工作量小，满足工程需求；缺点是精度不太高。

5 应用

5.1 城区线路：亿利电石二期双回220 kV供电线路

线路位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗城区，周围出线环境相当困难：达拉特发电厂及其众多送出线路、亿利化学工业园区、砖厂、灰渣场、众多民房等。

对比图5、图6可发现：1∶5万传统地形图所缺地物太多，远不符合现场情况；采用卫星影像图选出的路径方案合理，一目了然，说服力强。

图5 亿利电石1:5万传统地形图

图6 亿利电石卫星影像图（已纠正坐标）

5.2 矿区线路：蒙西-湖北±800 kV特高压直流输电工程

线路位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗，其地区的地形是千沟万壑。作为国家煤炭基地，线路路径所经地区煤矿众多且埋层浅，很多煤矿为露天开采，路径选择须避开煤矿，同时也要避开不良地质区域。近年来准旗地区的民房、窑洞、危房大量改造，很多地质条件相对较好的地方新建了不少民房，线路应尽量避开民房。图7、图8中，受多方条件的制约，在传统地形上选线变得相当困难，而采用卫星影像图来选线既轻松且合理。

图7 蒙西-湖北1∶5万传统地形图

图8 蒙西-湖北卫星影像图（已纠正坐标）

5.3 国外工程

近年来，我院不断开拓海外市场，在塔吉克斯坦、巴基斯坦、柬埔寨、乌干达等国中标了不少项目。地形图作为国家机密，想获得国外的地图相当困难，几乎不可能获得。采用航拍航测需要进入国外的领空，也不具备可行性。开展可研、初步设计阶段的路径选线工作，唯一的希望就是寄托在免费的卫星地图上面。

拥有最基本的地图后，才可以去国外开展外业选线工作。今后，卫星影像图将在国外工程中发挥越来越重要的作用。

6 应用前景

本文简明地介绍了Google Maps拼图软件关键步骤，软件开发的思路清晰，可操作性强。

采用手持机方法纠正坐标简单方便，且能满足送电线路工程路径方案选择的需要。影像图经坐标纠正后可持续使用，如某一地区的地图更新后只需重新下载和更换影像底图即可。

跟传统地形上选线相比，用卫星影像图选出的路径方案合理，一目了然，说服力强。

卫星影像图在开展国外送电线路工程中具有广阔的前景。

由于卫星影像图地物信息详细、更新速度快，其在公路、铁路、林业、国土等行业也有良好的应用。

总之，Google Maps卫星影像图在送电线路工程路径方案选择中的应用是科学的：选出的路径方案合理，减轻了测量工作量，提高了工作效率。

参考文献：

［1］ Google Maps API［EB/OL］.http://code.google. com/intl/zh-CN/apis/maps，（2013-2-01）.

［2］ 巫细波，胡伟平.Google Maps运行以及应用研究［J］.华南师范大学学报（自然科学版），2009，（2）.

［3］ 陈育春.Google Maps API开发大全［M］.北京：机械工业出版社，2010.

［4］ 依维恩，等.XML高级编程［M］.王春楠，刘永金，译.北京：清华大学出版社，2009.

中图分类号：P2

文献标志码：B

文章编号：1671-9913（2016）01-0041-05

* 收稿日期：2014-12-11

作者简介：李孝林（1984- ），男，湖南邵阳人，工程师，从事送电线路工程设计和送电线路软件开发工作。

The Google Maps Puzzle Software Development and its Application in the Transmission Line

LI Xiao-lin1， Li Xiao-gen2
（1. Inner Mongolia Electric Power Survey & Design Institute Co.，Ltd.， Hohhot 010020， China 2. Bayan Nur Kexing Electric Power Survey and Design Institute Co.，Ltd.， Bayan Nur 015000， China）

Abstract:Traditional 1:5 million，1:1 million map data is relatively old， on the terrain and the scene is very different，can no longer meet the requirements in the path selection and measuring of the transmission line project； satellite remote sensing， aerial photography are expensive， and the post-processing of the data is also quite onerous. Google Maps provide free satellite images of the vast majority of cities around the world， and its updates faster， satellite images with the actual situation in good agreement. This article describes the development of the Google Maps puzzle software， with the software generate DWG drawing file format， the file is used for path selection of the power transmission line project by the coordinate corrected ，aim to provide accurate and intuitive data for the design， reduce surveying workload， improve work efficiency.

Key words:Google Maps； puzzle； path selection； transmission line.