基于Google Earth辅助进行道路选线与设计的方法探讨

周明刚

摘 要：文章从直观性、高速性、完整性等方面，对Google Earth软件及其特点进行分析，并基于Google Earth辅助进行道路选线与设计的方法。期望通过本文的研究能够对道路设计水平的提升和Google Earth的推广使用有所帮助。

关键词：Google Earth;道路工程;选线与设计

1 Google Earth软件及其特点

Google Earth（简称GE），这是一款功能非常强大的软件，由谷歌推出。GE软件之所以强大，主要是因为它的卫星图像是由航拍所得的数据和卫星影像经过整合而来，最高的清晰度能够达到1.0 m左右。先进的“3S”技术是该软件的基础，GE的特点主要体现在如下几个方面：

1.1 直观性

GE软件的直观性主要是基于地理信息的角度，通过GE能够对地面上的街道及太空的景色进行浏览，可对任意位置处的影像、矢量地图信息进行获取，这个过程为完全免费。在获取到的信息中，可以按照分辨率的高低，辨识其中的内容，当分辨率足够高时，可以看到车和人，即使分辨率较低，也能辨识出基本的地貌特征。

1.2 高速性

GE采用当前较为成熟且先进的DC（数据压缩）技术，能够将TB级的卫星影像数据，在较短的时间内，以较快的速度，通过网络完成数据传输。若是网络状态良好，图像只会出现非常短的延迟。

1.3 完整性

GE软件中的影像数据来源较为丰富，所有的数据信息全部存储在GE数据库中，通过纠正相关数据的坐标，并以地理坐标作为主要依据，将纠正后的数据坐标统一到GE软件当中，可以确保影像数据的完整性。

2 基于Google Earth辅助进行道路选线与设计的方法

2.1 利用GE辅助道路选线

2.1.1 选线方法

在道路选线的过程中，可以综合利用GE软件中的KML（地理信息存储）技术与CAD平台，提高选线的效率和质量。具体方法及要点如下：

（1）从GE软件中，找出道路工程项目所在区域范围的地理位置，使用GE自带的路径工具，对路线进行绘制。当路线绘制好以后，可依托GE对线形进行检查，看是否合格，主要包括路线中占用的耕地、民房、工厂等。

（2）可从GE中对绘制的路线纵断面进行查看，借助GE软件所具备的直观性特点，能够对纵断面的起伏进行判断，确认是否合理。经多次反复修改后，使道路线性趋于合理，然后进行保存即可。

（3）当GE中绘制出来的道路线形平面位置精度不够时，无法顺利生成路线要素。此时可将线形文件导入CAD平台中，完成后续设计，并将结果重新导回GE软件，这样便可在GE中清楚看到道路线形。

2.1.2 提取地面高程

地面高程是道路设计中比较重要的数据之一，高程点能够有效反映出地面的变化情况，所以确保地面高程的测量精度显得尤为必要。为准确获取地面高程数据，可对GE软件进行运用。

（1）在GE的服务器端，存储着海量地形数据，从中进行提取比较便利。需要注意一点是，GE中地形数据的坐标系与道路设计中使用的坐标系有所差别，所以需要进行转换。由此便可在不开展野外测量的情况下，获取到所需的高程点数据。

（2）通過GE的GIS接口插件，可直接从GE的服务器端，对某个区域范围内的地形数据进行下载，经过转换坐标后，便可进行使用，进而为路线设计提供参考依据。

2.1.3 横断面高程

横断面是道路设计中较为重要的一个环节，采用传统的方法进行设计时，需要对地面线的断面形式进行获取。外业人员进行测量时，如果遇到地质条件不良的地段，则可能导致无法实地测量的情况，此时一般都是进行估计，这样一来容易产生误差，进而影响结果的准确性，据此设计出来的断面图也会随之失准。为使该问题得到有效解决，可在道路选线中，对GE软件加以合理运用。横断面高程的提取方法如下：

（1）从GE软件的3D-TM（三维地形图）中，将路线线形的平面位置找出，以路线设计细则的规定要求作为主要依据，将25 m作为标准间隔，在线形上画出若干个线段，若是遇到转弯，则应对线段进行加密处理。

（2）当线形上的线段全部绘制好以后，通过鼠标右键，便可使其生成横断面文件，由此便可得到每个线段所示位置的断面数据。利用GE获取横断面数据，要比传统外业测量获取横断面数据简单、方便很多，并且数据的准确性更高。

2.1.4 制作TM

GE软件能够对GIS模型进行直观显示，所以在道路选线中，可以利用GE对TM进行制作，具体方法如下：

（1）先对制作TM所需的数据进行获取，即从服务器端下载相关的高程数据，然后借助GIS提取高程数据，并以.dat的格式对提取到的数据进行保存。

（2）将保存的数据到导入到地质绘图软件Globl Mapper当中，据此完成等高线的生成，并输出为可被GE识别的光栅图形。通过相关参数的合理设置，便可生成3D等高线。

（3）在GE软件中，点击3D模型，利用信息共享，对该地理位置的3D模型进行显示，如果没有地面模型，则可采用手动的方法进行创建。生成的等高线模型除了能够对起伏的地形进行直观反映外，还能显示出地貌特征。

2.2 基于GE的道路设计要点

当利用GE软件生成道路的平面线形后，可依托相关规范标准的规定要求，线形中加入素桩，并根据桩位逐个生成桩位号。与此同时，还要对线路中比较重要的建筑物进行标注，如桥涵、电力杆塔、工厂以及相交路线等等。

2.2.1 纵断面设计

在道路的纵断面线形设计时，可将重点放在纵坡和竖曲线两个方面。从空间的角度上看，路线为带状曲线，由于平面、纵、横断面之间存在相互影响的关系。在实际项目设计时，应当以选线意图作为主要依据，并结合地质对纵断面的设计要求，在充分考虑技术、经济性等因素的基础上，对路线的纵坡进行确定，并对竖曲线的半径加以合理选择，从而准确计算出各桩的高程及填挖值。按照现行JTG B01-2014标准的规定要求，最大纵坡的坡度应当为6%。

2.2.2 横断面设计

基于GE和CAD平台联合的道路横断面设计方法及要点如下：

（1）以降低路堤的高度为设计目标，减少道路建设过程对周围生态环境的影响和破坏程度，从而使道路能够融入到自然环境当中。依托大比例尺的TM，利用内插法，对道路横断面的地面线进行绘制。

（2）从GE软件中生成的路基表中，对与填挖有关的参数进行如实记录，按其他专业人员提供的水文、地质等资料，以标准横断面图作为主要的参考依据，对路幅的宽度、填挖边坡线进行合理设计，并在支护位置处绘制出结构断面图。

（3）按道路排水设计，对路基截水沟的断面形式进行绘制，并在图中详细注明各个部分的具体尺寸，以此作为后续施工的指导依据。

3 结论

综上所述，道路工程项目的选线与设计是一项较为重要的工作，与工程是否能够顺利完成密切相关。为提高设计效率和质量，可对先进的Google Earth软件进行合理运用，并与CAD平台进行联合，为道路设计提供强有力的技术支撑。未来一段时期，要加大对Google Earth软件的研究力度，通过不断改进和完善，使该软件能够更好地为道路工程设计服务。

参考文献：

[1]JTG B01-2014，公路工程技术标准[S].中华人民共和国交通运输部：人民交通出版社，2014.

[2]侯生辉.基于Google Earth的道路选线设计[J].地矿测绘，2014（4）：23-24+38.

[3]何浪.道路设计中Google Earth卫星影像图的应用[J].低碳世界，2017（7）：231-232.