Google Earth在新疆煤田火区中的应用研究

包兴东

（新疆煤田灭火工程局，新疆 乌鲁木齐 830063）

Google Earth在新疆煤田火区中的应用研究

包兴东

（新疆煤田灭火工程局，新疆 乌鲁木齐 830063）

从煤田火区的展示、设计及煤田火区监测这3个角度结合实例分析Google Earth在煤田火区中的应用，为Google Earth技术与新疆煤田火区的治理结合提供一定的理论参考，同时Google Earth技术的应用将会降低煤田火区相应的治理成本。

Google Earth；监测；火区治理

0 引 言

遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）等地理信息技术逐渐被人们应用于各行各业，Google Earth就是这一趋势发展的主要代表。Google Earth是一款谷歌公司开发的虚拟地球仪软件，它集成了遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）3种高新技术的功能，向用户展示了全球范围内不同地物分辨率的遥感图像，包括卫星影像和航拍影像。,它采用强劲的三维引擎和超高速的数据压缩传输技术，进行了金字塔式建库，将超大数据量的卫星影像通过Internet网进行发布，数据在全球范围内周期性更新，通过它用户可以免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片[1]，实现从国家、地区、地形、山脉、河流、城镇、道路、街道及建筑物的三维浏览以及基于三维空间地理信息的网络搜索等[2]。它和真实的地球物理信息做了匹配，也就是说它的地形、海拔、经纬度信息和GPS输出的经纬度信息是完全重合的，该软件操作简单、信息量大、视图直观在全球范围内得到广泛的应用，具有很高的实用价值。新疆占地达160万km2，新疆的煤田火区遍布于天山南北，分布广，覆盖面大[3]，很难进行全方位的监控，据《新疆煤田火区治理规划》（修编）报告显示，截至2014年，新疆煤田火区已经治理了43个火区，治理的火区面积为1 058.69万m2。未治理的在燃火区共47个，火区面积达701.4万m2，90个火区的煤田火区总面积达1 760万m2[4]，对所有的火区进行监控将会极为困难，即使完成全方位的监控，也需要耗费大量的人力、物力和财力。因此，随着Google Earth软件的功能逐渐丰富，利用 Google Earth的强大功能，来对所有的煤田火区进行展示、设计和监控，将会实现足不出户就可以掌握整个新疆地区煤田火区的情况。

1 Google Earth的功能

Google Earth实现了从一个全新的视角观察地球，可以观察地球的整体轮廓，同时通过放大比例尺，可以清晰的观看不同距离的地球影像。在煤田火区治理过程中，可以通过Google Earth进行煤田火区地理空间的查询，保存和新建图层，利用我的位置创建地标和路径，测量距离及面积，Timelapse卫星视图观察历史卫星图形，还可以进行各种放大、缩小、漫游等操作。Google Earth的应用功能还有很多，在煤田火区的治理中简单总结主要常用的有以下几点：

1）地理空间查询功能。在Google Earth中，通过地理坐标或者相关的地理位置名称等就可以查询到煤田火区的具体位置信息，结合卫星图片、地图以及强大的谷歌搜索功能，用户所需的地理信息就呈现在你眼前。谷歌地球可让您前往煤田火区，以查看火区周围的卫星图像，地图，地形，建筑物及火区周围的山川河流。

2）保存和新建图层功能。Google Earth在卫星地图的基础上，提供了很多数据图层，图层打开会在相应的位置呈现各种数据，在Google Earth左侧，找到一个叫图层的设置，图层栏包含成像、边界和地名、地方、照片、道路、3D建筑及地形等不同的图层元素，点中不同的图层，可以在Google Earth保存和新建相应的煤田火区图层信息，这些图层信息为煤田火区提供了所需的基础信息，其中包括火区的地形、坐标、塌陷坑、植被覆盖等，是Google Earth在煤田火区的各种应用研究的基础。

3）我的位置功能。在Google Earth左侧有一个位置栏，根据用户的需要在Google Earth我的位置中添加文件夹、路径、多边形、模型、游览、图片等，可以对添加的位置进行文字描述，以火区名称作为文件夹名称，因此该文件夹里面包含所有该火区的各种信息，采用该火区的简介作为文件夹的文字描述。火区的边界，简易路，输水水管线、输电线路等可以用路径来进行显示，对路径采用播放游览的那种动画效果，让我们产生一种沿着路径对地表进行游览的奇妙感觉。火区的范围，治理后的黄土覆盖面积等元素可以用多边形进行展示，也可以添加火区治理前、治理中和治理后各个时期的火区照片等信息，以及火区无线监测系统在火区布设的位置信息等，实现了对整个火区的信息展示。

4）测量功能。Google Earth提供了许多可供用于测量距离及面积大小的工具。使用线条或路径工具，在地图界面中根据所需测量的目标体进行距离测量，使用圆半径或多边形来测量面积，通过鼠标放置在所需的位置可以测量相应位置的地理坐标。

5）Timelapse卫星视图功能。谷歌与时代杂志、NASA以及美国地质勘探局合作，在Google Earth中向用户提供地球地质变化33年来的历史回顾。这些从太空拍摄的星球图片都集合到了一款交互式时间轴工具中，用于绘制出地球在之前33年发生的变化，这个以时间为依据的工具名为Timelapse，通过该功能能看到自1984年以来不同地区产生的变化，可选择放大图片看得更为清晰。该功能是由上百万张卫星图片组合而成的，他们的卫星自20世纪70年代起就已经开始从太空观察地球了，全部的图片都发回到地球并由美国地质勘探局保留。使用Timelapse功能上的搜索工具也能观察地球上的其他位置。将收集到的年度地球图片转为无缝可在Google Earth上浏览的HTML5动画，在煤田火区中，通过不同时间段拍摄的卫星影像，可以掌握各个时间段的煤田火区燃烧情况及其变化趋势。

2 Google Earth在煤田火区展示中的应用研究

2.1 Google Earth展示煤田火区的信息

新疆煤田火区共90处，分布极为广泛，对其进行统一的管理较为困难。通过Google Earth的“添加地标”工具栏，可以直接把测量的火区中心坐标数据（例如：44°2'19.43"北，87°48'28.51"东）、火区的名称、简介、标志等信息进行录入，实现所有的火区都位于一张图上，进行统一管理。通过双击“位置”栏中的火区名称，就自动定位该火区，并放大显示该火区的三维地形近景，通过相近的火区在Google Earth中三维地形分析，寻找火区的分布规律及形成原因，从宏观层面判断火区的发展趋势。新疆煤田火区分布如图1所示。

图1 新疆煤田火区分布示意图

2.2 Google Earth展示煤田火区的地形地质情况

Google Earth的全球地貌影像的有效分辨率为30 m，视角海拔高度（Eye alt）为15 km左右，但局部区域会提供分辨率为1 m和0.5 m左右的高精度影像，视角高度（Eye alt）分别约为500 m和350 m[5]。通过高清晰的卫星影像可以清晰的鸟瞰火区的三维地形地质，立体呈现火区地表的地形变化；通过鼠标的移动，可以任意读取某点的坐标值、准确的看出火区周围居民点、道路情况，矿山分布，火区地表植被状况、煤层地表开采情况，塌陷坑数量及大小，同时容易寻找到灭火所必需的水源、土源、电源等基本灭火材料。为踏勘工作做好前期的准备，也为详勘及初步设计提供更加直观的依据。

3 Google Earth在煤田火区设计中的应用研究

Google Earth详实的三维地形及各点赋予的坐标数据为煤田火区的设计提供了设计基础，采用“添加多边形”工具栏，可以测量所描绘的区域的周长及面积。采用“添加路径”对火区所需的水管线路、输电线路、简易路等进行设计，设计长度将会自动计算出来，以Google Earth对米泉三道坝火区水管线路的设计如图2，从图中可以清楚地看见水源地和火区位置，以及他们之间的地形情况，根据不同的地面情况选择最为合理的水管线铺设路径，对水管线路的铺设指导作用比CAD等图件更为直观并更具可操作性，从而节约了到现场施工成本，当设计好后，采用“播放游览”工具可以从水源地沿着铺设线路直达火区，对整个水管线路设计路线地形及周围情况进行查看，据此可以更为直观的判断其设计的合理性。

图2 Google Earth对米泉三道坝火区水管线路设计

4 Google Earth在煤田火区监控中的应用

Google Earth的Timelapse功能经常更新数据，可以通过卫星图片观看1984—2017年火区所在地表的地形地质的变化[6-8]，对于未治理的火区，可以得出在这几十年来各个时期的燃烧情况，从而推断出燃烧趋势，米泉三道坝火区从2002年和2016年的卫星影像比较，就可以清晰的看出该火区的蔓延、周围煤层的开采、塌陷等变化，Google Earth保存了重要的卫星影像资料，显示了该火区在历史纵向上的发展，对于已经治理的火区，可以看出覆盖面的植被恢复及新的塌陷坑出现情况，为及时的补救提供依据。2002年和2016年火区卫星影像图如图3—图4。

图3 Google Earth米泉三道坝火区卫星影像（2002年）

图4 Google Earth米泉三道坝火区卫星影像（2016年）

5 总结

将Google Earth技术应用在新疆煤田火区的治理中，不仅符合花小钱办大事的节约理念，也符合煤田火区灭火技术的发展方向。伴随着Google Earth的卫星影像持续更新，Google Earth技术的不断发展，更多的新功能将应用于新疆煤田火区的治理中。因此，新疆煤田灭火技术需随着时代发展不断更新技术理念，不断推进Google Earth等地理信息技术在煤田火区治理中的应用。

［1］ 李黎，胡晓波.Google Earth面面观［J］.中国测绘，2006（1）：64-68.

［2］ 张雪松，钟小辉，李家清.Google Earth在中学地理课堂教学中的应用研究—以“长江”为例［J］.电化教育研究，2012（10）：97-99.

［3］ 新疆维吾尔自治区第四次煤田火区普查报告［R］.乌鲁木齐：新疆煤田灭火工程局，2014．

［4］ 新疆煤田火区治理规划（修编）［R］．乌鲁木齐：新疆煤炭设计研究院有限责任公司，2015.

［5］ 刘拥军，王峰.谷歌地球在林业测绘中的应用［J］．内蒙古林业调查设计，2012（3）：104-105.

［6］ 余丰华，姜云.Google Earth在浙江省地质灾害管理中的应用.地质灾害与环境保护，2007（9）：98-103.

［7］ 刘冰，石奉华.Google Earth在旅游、导航中的应用探讨［J］.山东科技大学学报，2006，25（4）：25-29.

［8］ 王克.Google Earth软件军事价值分析［J］.国外卫星动态，2006（8）：1-16.

【责任编辑：陈 毓】

Application research of Google Earth in Xinjiang coalfield fire area

BAO Xingdong
(Xinjiang Coal field Fire-fighting Engineering Bureau,Wulumuqi 830063,China)

This article analyzes the application of Google Earth in coalfield fire area from the three angles of fire area show,design and monitoring,and provides a certain theoretical reference for the combination of Google Earth technology and Xinjiang coalfield fire area control.The application of Google Earth technology will reduce the corresponding costs of coalfiled fire area.

Google Earth；monitoring;fire area management

TD672

B

1671－9816（2017）06－0063－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.018

包兴东.Google Earth在新疆煤田火区中的应用研究［J］.露天采矿技术，2017，32（6）：63-65.

2017-03-13

包兴东（1983—），男，四川遂宁人，工程师，本科，毕业于成都理工大学地质学专业，从事煤田火灾治理工作。