浅谈地图加加在水利水电工程中的应用

杨开荣，翟 蔚，李 想，刘合耀

(1.长江勘测规划设计研究院工程移民规划研究院，湖北 武汉 430010；2.长江勘测规划设计研究院工程建设分公司，湖北 武汉 430010)

0 概 述

地图加加是一款在iOS系统上运行的免费地图制作与地理数据管理应用，除了可提供常规的全球地图浏览、搜索、导航功能外，还可提供诸如自定义地图、离线地图、GPS轨迹记录、KML/GPX/SHP/TAB/DXF编辑与处理以及强大的收藏夹和照片管理等功能。地图加加可以浏览和管理上百种各类在线地图；或者野外工作时作为离线地图与导航软件；或者代替GPS手持设备记录查勘的轨迹、照片、地点和游记；还能用他作为专业的地理测绘、编辑和导出工具[1]。

多个水利水电工程的现场查勘、建设征地、汇报交流展示等实践工作表明，在水利水电工程前期和实施工作中应用好地图加加等互动地图能够很大程度地提高工作效率、节省人力成本，在乌东德水电站会理县移民安置工程这种建设地点分散的工程建设管理过程中，效果明显。

乌东德水电站是金沙江下游河段(攀枝花市至宜宾市)规划建设的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝4个水电梯级的最上游梯级，是我国目前第4大水电站。水库正常蓄水位975 m，最大坝高270 m，电站装机容量10 200 MW，多年平均发电量389.1亿kW·h[2]。该电站建设征地涉及四川省会理县11个乡(镇)，征地面积35.95 km2，规划生产安置人口为6 346人，规划搬迁安置人口6 519人[2]。乌东德水电站会理县移民安置工程建设地点分布于15个乡(镇)，主要建设内容为大沙坝大桥及接线、鱼鲊～河漂村通村公路、江普乡智力～船房村通村公路、鱼鲊乡咪嘟咕村通村公路、居民点对外连接道路和库周交通恢复等公路工程，马鞍桥及鱼鲊码头，马鞍坪等8个居民安置点基础设施和生产用地开发整理、安置点外部供水工程，电力、通信和广播电视复建工程。

1 自定义地图

为了形象直观地了解工程情况，在地图应用中不仅需要添加具体的工程数据，也需要添加诸如卫星影像数据作为底图。由于涉及版权问题，地图加加并不提供任何第三方地图的访问和使用授权。下载的地图加加App并不自带我们常用的卫星影像图和矢量地图，需要根据具体工程的使用需求对地图进行自定义。

1.1 底图准备

地图加加是一款优秀的地图查看工具，可以查看众多类型的地图。可用于查看各大地图服务平台提供的在线卫星图、地形图、道路图以及混合地图，也可查看下载的离线地图，甚至可用于查看自制的其他渲染地图。

由于卫星影像地图具有直观形象、自带坐标等众多优点，卫星影像地图通常可以作为地图加加App在水利水电工程应用中的首选底图。用户可以通过添加在线地图源的方式，将需要的地图源添加到地图加加App中进行在线浏览。在没有3G及以上速度网络的偏远工程所在地，可以事先通过地图加加App本身或Mobile Atlas Creator等电脑桌面软件下载设置好离线地图，亦或是在有网络的地方预先浏览目标地的地图进行缓存等方式准备好底图。

另外，随着目前无人机的广泛应用，航飞影像图也越来越多地被使用在工程中。对于偏远地区，若各地图服务平台提供的卫星影像图太旧，不能满足水利水电工程应用的实际需要，也可以将最新航飞的DOM通过FME、TileMill或者Global Mapper等软件制作成MBTiles、RMaps等瓦片地图格式并导入地图加加作为底图使用(见图1)。

图1 航片与卫片底图对比

1.2 工程地图准备

工程数据的准备是地图加加App应用的关键。地图加加App提供了KML/GPX/SHP/TAB/DXF等格式文件的编辑与处理。两种比较典型和常用格式的工程地图制作方法流程介绍如下。

1.2.1 KML/KMZ

水利水电工程设计成果通常采用计算机辅助设计软件体现，平面布置设计成果一般带有平面投影坐标信息的。可根据实际需要将关注的信息制作成KML/KMZ格式地图数据。常用的制作方法有两种：第一种，通过相关CAD插件直接将需要的信息转换成KML或KMZ后导入地图加加App；第二种，通过GIS类软件将设计图纸中需要的几何信息转换成KML或KMZ。两种方法各有优缺点，但是通过这两种方法制作的KML/KMZ格式文件携带的属性信息有限(制作信息丰富的KMZ格式文件对专业软件的使用有较高要求，图元杂多也易造成App卡顿闪退)，在此不展开叙述。DXF格式也存在同样的不足。乌东德水电站会理县移民安置工程富乐九组安置点、大沙坝大桥及接线工程提取主要信息制作的KML/KMZ格式数据在手机地图加加中的效果如图2所示。

图2 地图加加KML/KMZ

1.2.2 SHP/TAB

SHP和TAB是通用性较强的GIS矢量数据格式，具有空间属性信息是GIS数据最明显的特征。用其在工程地图数据中体现空间地理信息和工程建设关注的材料类型、工程投资、建设征地面积、用地性质等属性信息，SHP/TAB文件格式是目前部分互动地图应用支持的较为理想的数据格式。其工程地图数据制作的主要步骤为：提取需要的设计矢量数据(dgn/dwg等)→导入GIS类软件构成点、线、面→据实在GIS类软件中赋投影坐标→根据需要增加属性字段并录入属性信息→将投影坐标系转换成WGS84地理坐标系(根据GIS软件内置参数或已知公共点计算的转换参数进行坐标转换)→数据导出为SHP/TAB格式。

地图加加App支持基于样式、标签和自定义属性创建特征类。特征类可以批量应用到多个选中的地图对象上，并且可以保存和导出。也支持通过条件样式、文字表达式、脚本类型的自定义属性等功能，实现动态的样式或属性值。

当导入GIS文件，例如SHP、TAB等，App会自动为每个导入的图层创建一个特征类，或者自动找一个名字匹配的特征类进行关联。导入完成后，GIS文件中的对象必然会有一个关联的特征类。在地图加加中结合其特征类功能设置好的马鞍坪安置点及其点外供水线路SHP/TAB工程地图显示效果如图3所示。

图3 地图加加SHP/TAB

水利水电工程地图可根据工程实际需要制作多个图层，并根据实际应用需要选择特定图层的可见性或其在地图上的可选性。笔者自定义的乌东德水电站会理县移民安置工程地图如图4所示，其中分了乡级行政区划、建设征地范围、道路边线、供水管线、库周交通、乌东德水电站会理淹没处理线等图层。

图4 乌东德水电站会理县移民安置工程地图

2 现场应用

在地图加加App中完成了自定义地图的准备工作后，一幅针对乌东德水电站会理县移民安置工程的个性化定制地图也完成了。在工程现场查勘过程中，可结合地图加加提供的各种强大功能完成导航规划、位置实时定位、现场数据采集及编辑、管理等实际应用。

2.1 导航规划

目前，乌东德水电站会理县移民安置工程有很多工程点位置比较偏僻，传统的手机导航软件无法规划导航线路。利用地图加加App的卫片或航片底图，内业识别底图上的道路，沿线创建好拐点后，利用地图加加提供的制作导航线路功能，可以根据已建拐点创建好自己的导航线路。如此，工程的测量勘察等前序专业可以在不用当地向导的情况下抵达工程现场，后序规划设计等专业进场时既可以利用前序专业工作人员分享的已制作好的导航线路，也可以利用他们分享的GPS轨迹记录进行跟随而实现导航。地图加加App导航的应用可以较大的提高工作效率和降低外业成本。

2.2 位置定位

传统水利水电工程现场查勘，对规划建筑物的位置，在现场主要依据拟布设建筑物相对地形和地物的位置来判别，这对工程师的经验和专业有较高要求；在建设征地实物调查中，建设征地范围的判别，需要用专业测量仪器来定位或测量人员事先做好界桩标记。由于省略了测量人员的配合，地图加加App的应用可以有效提高现场查勘和建设征地实物初步调查的效率并节约外业人力成本。

地图加加App获取了当前设备的位置系统服务后，结合工程自定义地图可以很形象直观地了解当前所在位置和工程场地之间的空间位置关系(见图5)。iPhone和3G/4G版的iPad内置了GPS芯片，因此可在没有任何外部信号源的情况下，依靠GPS卫星获取当前位置；而Wi-Fi版本的iPad，没有内置GPS芯片，只能通过周围的Wi-Fi热点来定位；而没有热点的地区，是无法获取当前位置的[1]。

图5 地图加加GPS定位

2.3 现场数据采集

利用地图加加的相机功能，我们可以采集工程现场照片，并显示在拍照位置，并支持对照片进行备注和HTML富文本描述；地图加加也支持直接从iOS相册读取和显示照片到地图上。由于有自定义地图作为参照，非常方便后期内业对现场照片的整理归类。

地图加加的编辑和测量功能可用于工程现场辅助规划设计、测量距离或面积等；导入地类图斑并借助实时定位功能，可以实现建设征地地类图斑的现场复核修改，从而完成土地逐斑块外业复核调查。在乌东德水电站会理县移民安置工程实施阶段使用的部分功能如图6所示。

图6 地图加加的相机和测距功能

3 交流展示

3.1 数据分享

地图加加支持通过Wi-Fi或者蓝牙在不同设备间传输数据；支持将数据导出为KML、KMZ、GPX等文件格式，并将这些文件分享到iCloud、微博、Dropbox等第三方应用、转存到电脑或者发送为邮件附件；支持使用电脑或机顶盒上的网页浏览器对地图加加数据进行无线(Wi-Fi)查看、修改、导入和导出，还支持在浏览器中对同一个文件夹中的照片进行全屏幻灯片播放[1]。

目前地图加加只有iOS版，尚未开发PC版和Android版，要达到和iOS设备同样效果的浏览展示可通过设备投屏或数据导出为KMZ文件后用谷歌地球(Google Earth)打开。

3.2 设备投屏展示

将iOS设备通过数据线和电脑连接，确保电脑和iOS设备在同一无线局域网下(无Wi-Fi也可将电脑连接到iOS设备个人热点)，通过iOS设备的屏幕镜像和PC第三方软件可以将地图加加App屏幕实时传输到电脑，再通过投影仪即可将iOS设备屏幕投影出来进行交流展示(见图7)。在条件允许的情况下，iOS设备也可直接同屏到电视等大屏设备。

图7 地图加加屏幕镜像到电脑

3.3 谷歌地球展示

将所要交流展示的数据对象(包含现场采集数据)由地图加加App导出为KMZ格式文件并用谷歌地球打开，可以进行更加形象立体的展示，也可通过KMZ文件传输共享实现异地交流。

地图加加App可以支持所有的点、线、面和拍摄的照片(不支持离线地图)等数据导出为KMZ文件[3]。导出乌东德水电站会理县移民安置工程KMZ文件的富乐九组安置点在谷歌地球中的展示效果如图8所示。点击相关地理位置可以查看自定义地图时携带的属性信息或者现场采集的影像数据。

4 结 语

地图加加App使用者通过对具体工程的自定义地图，综合运用其实时定位、GIS文件编辑处理、测量工具、GPS轨迹记录等功能可以非常方便地进行导航规划、现场数据采集等工作。地图加加App产生的数据也可以通过该App以多种数据格式导出并与其他软件交互，具有很好的汇报、交流、展示效果。由于所需设备便携，App功能齐备，能够有效提高工程师的单兵作战能力，从而提高团队工作效率并节约成本。

图8 地图加加导出KMZ在GE中展示