張薦銘，左小清，陳云波

（1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明650000；2.云南省昆明市規(guī)劃編制與信息中心，云南 昆明650500）

Google Earth是一個(gè)優(yōu)秀的地圖平臺(tái)，數(shù)據(jù)資源極其豐富，不僅能夠提供優(yōu)異的地圖傳輸功能，而且還提供免費(fèi)的API，用戶只需加上業(yè)務(wù)代碼，即可構(gòu)架一個(gè)滿足基本業(yè)務(wù)需求的行業(yè)地理信息系統(tǒng)［1-2］。Google Earth打破了傳統(tǒng)空間信息技術(shù)的思維定式，改變了人們了解和認(rèn)識(shí)世界的方式［3］。它給地理信息產(chǎn)業(yè)最大的啟發(fā)，是其存儲(chǔ)于在線數(shù)據(jù)庫(kù)中的海量高分辨率遙感圖像，且能夠保存并轉(zhuǎn)換成其他常規(guī)格式的地圖文件，給很多領(lǐng)域提供幫助。

近年來，由于新能源的推廣使用，以天然氣為主要驅(qū)動(dòng)力的新能源汽車已普遍開來，且年遞增率都在10%以上［4］，在城市里的覆蓋率逐步增加。城市中，為這些車輛提供能源的主要場(chǎng)所就是天然氣加氣站。所以，能夠宏觀、高效、安全地管理天然氣加氣站，對(duì)于城市規(guī)劃發(fā)展、車輛使用者、出租車公司、公交車公司都具有頗為重要的意義。將Google Earth引入到天然氣加氣站管理的領(lǐng)域中，利用其提供的免費(fèi)遙感影像，將加氣站信息疊加到遙感地圖上進(jìn)行宏觀分析，為天然氣加氣站的管理提供一個(gè)切實(shí)可行的新方法。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

采用Visual Studio 2010C＃.NET 4.0為開發(fā)平臺(tái)，基于Google Earth開發(fā)組件，設(shè)計(jì)出一套實(shí)用性強(qiáng)、功能完善的天然氣加氣站管理系統(tǒng)。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

利用C＃開發(fā)語言，結(jié)合Google Earth開發(fā)組件，將Google Earth客戶端嵌入到程序中，調(diào)用Google Earth網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)中不同分辨率的影像地圖、顯示比例、功能部件等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)客戶端對(duì)Google Earth的基本操作。同時(shí)，系統(tǒng)與專門存儲(chǔ)加氣站信息的外部數(shù)據(jù)庫(kù)相連接，讓用戶采用GIS的方法管理加氣站，并能在Google Earth上瀏覽、管理、利用、修改天然氣加氣站的相關(guān)信息。

1.2 系統(tǒng)組成及功能

系統(tǒng)主要由基本功能模塊、站點(diǎn)信息管理功能模塊、GIS功能模塊、其他功能模塊組成，其中，站點(diǎn)信息管理功能模塊和GIS功能模塊是系統(tǒng)中最重要的兩個(gè)部分。站點(diǎn)信息管理功能模塊包括站點(diǎn)信息的瀏覽、添加、修改、刪除、篩選等操作，這些操作可基于Google Earth，也可以單獨(dú)完成。GIS功能模塊包括圖層管理、距離量算、緩沖區(qū)分析等內(nèi)容，主要發(fā)揮協(xié)助加氣站建設(shè)規(guī)劃決策的作用。系統(tǒng)的成功研發(fā)將會(huì)為用戶提供一種天然氣加氣站信息的管理方式，讓使用者能夠用GIS的方法查詢并管理某一地域內(nèi)的天然氣加氣站信息（包括站點(diǎn)屬性信息，可利用的文本、圖片和視頻文件等），并對(duì)這些信息做出合適的操作。除此之外，系統(tǒng)還附帶一些可用于輔助決策的功能選項(xiàng)，保證系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 GE客戶端載入

系統(tǒng)使用Visual Studio 2010C＃為開發(fā)語言，引用 Google Earth1.0Type Library（GE主程序），將Google Earth視圖窗體句柄傳遞給主窗體內(nèi)的geWebBrowser對(duì)象容器（geWebBrowser為客戶端中Google Earth的承載容器，對(duì)象類別為 Web-Browser），使Google Earth在系統(tǒng)運(yùn)行初期就嵌入到程序中，并初始化界面。以下是通過C＃語言載入GE窗體的關(guān)鍵代碼：

2.2 天然氣加氣站數(shù)據(jù)（地標(biāo)文件）的存儲(chǔ)與顯示

在GE中，地圖上所要處理的實(shí)體對(duì)象通常稱為地標(biāo)，分為點(diǎn)、線、面、鏈接等多種類型，是用戶在Google Earth上操作的基本單位。KML全稱keyhole Markup Language，是一種由Google公司基于XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）語法和文件格式開發(fā)的數(shù)據(jù)文件，可用來描述和保存各種地理數(shù)據(jù)，如點(diǎn)（Point）、線 （Linestring）、環(huán) （LineRing）、多邊形（Polygon）、模型（Model）等［5］。通過 KML文件，在基于GE的虛擬環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)地圖瀏覽、路線查詢、商業(yè)和服務(wù)機(jī)構(gòu)的空間和屬性查詢等功能［6-8］。

在本系統(tǒng)中，每個(gè)加氣站站點(diǎn)就是一個(gè)地標(biāo)，所有站點(diǎn)的基本信息都被存儲(chǔ)在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。地標(biāo)文件的數(shù)據(jù)信息（網(wǎng)絡(luò)連接、文字、圖片、模型以及其他多媒體資料）首先存儲(chǔ)在外部數(shù)據(jù)庫(kù)中，在需要時(shí)被提取并利用KML語言制作成一個(gè)專門的圖層，再添加到內(nèi)嵌于系統(tǒng)的Google Earth中。

2.3 空間分析

空間分析能力是GIS系統(tǒng)中一項(xiàng)十分重要的任務(wù)和最具特色的功能，是基于地理目標(biāo)的位置和形態(tài)特征的空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)［9］，可根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)需求進(jìn)行添加。對(duì)于加氣站站點(diǎn)的管理，以空間分析的角度而言，站點(diǎn)間距以及加氣站的影響范圍是系統(tǒng)最需要的數(shù)據(jù)。因此，系統(tǒng)需要加入距離量算和緩沖區(qū)分析兩種分析功能。

任何基于GE開發(fā)的系統(tǒng)，在功能的實(shí)現(xiàn)時(shí)基本都是利用了其中的某些屬性和方法，例如可以用IsInitialized判斷是否初始化成功，利用IsOnline判斷某點(diǎn)是否在連線上等等［10］。同樣，利用組件提供的getLatitude（）和getLongitude（）函數(shù)，可以在Google Earth上獲取任意兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)point1和point2并提取出二者的經(jīng)緯度（Google Earth中所獲取的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)均是WGS84坐標(biāo)下的經(jīng)緯度），從而直接繪制一條分別以point1和point2為起點(diǎn)和終點(diǎn)的直線，并利用point1.Distance（point2）函數(shù)計(jì)算出直線距離。

比起距離量算來說，緩沖區(qū)分析的實(shí)現(xiàn)稍顯復(fù)雜。Google Earth開發(fā)組件并未提供一個(gè)直接以一定半徑繪制緩沖區(qū)的方法，而是提供了一個(gè)可以構(gòu)造環(huán)形元素的createLinearRing（）函數(shù)，并且所構(gòu)造的環(huán)形是由起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)相同的一系列的坐標(biāo)對(duì)所組成的直線段連接起來的折線環(huán)。在構(gòu)造折線環(huán)時(shí)，只需指定需要在環(huán)線上獲取坐標(biāo)點(diǎn)的數(shù)目，系統(tǒng)會(huì)在收到指令后自動(dòng)取得這些點(diǎn)位，并一一相連，最后利用setOuterBoundary（）函數(shù)繪制邊界形成閉合的填充環(huán)形。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)在利用createLinearRing（）函數(shù)構(gòu)造的環(huán)形邊上取得足夠多的點(diǎn)時(shí)，所繪制的圖形非常接近圓，且這種近似度能夠滿足用戶的使用要求。

2.4 站點(diǎn)信息瀏覽

空間屬性查詢對(duì)于每個(gè)GIS平臺(tái)來說，都是一個(gè)不可缺失的功能。在本系統(tǒng)中，每個(gè)地標(biāo)代表一個(gè)站點(diǎn)，即一個(gè)空間實(shí)體，包括實(shí)體的空間信息、屬性信息和多媒體信息?？臻g信息是該站點(diǎn)的經(jīng)緯度；屬性信息包括該站點(diǎn)所有基本情況，如站點(diǎn)名稱、所屬公司、站點(diǎn)規(guī)模等；多媒體信息則包括該站點(diǎn)文件夾下存放的各類文件，比如文本、圖片、視頻等。有針對(duì)地查詢加氣站的整體信息，就應(yīng)該為系統(tǒng)添加一項(xiàng)查詢站點(diǎn)控件屬性信息的功能。

系統(tǒng)中設(shè)置了多個(gè)瀏覽信息的功能，但機(jī)理卻截然不同。Google Earth設(shè)置了稱為“氣泡（Bal-loon）”的小部件，是Google Earth客戶端默認(rèn)用于顯示地標(biāo)信息的功能部件。所有地標(biāo)的屬性信息統(tǒng)一存儲(chǔ)在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，只需指定好“氣泡”出現(xiàn)的事件，當(dāng)事件被觸發(fā)后，對(duì)應(yīng)加氣站的信息將會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)提取出來，存放在預(yù)先定義的變量中，再依次加入到“氣泡”中，在“氣泡”內(nèi)查看。

系統(tǒng)中，站點(diǎn)的多媒體信息的查詢響應(yīng)事件是在geWebBrowser.Kmlevent（）事件中設(shè)置的，而多媒體文件則存放在各個(gè)加氣站文件夾下。當(dāng)響應(yīng)事件被觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)檢索對(duì)應(yīng)文件夾下所有文件，并按不同文件格式進(jìn)行分類（系統(tǒng)以圖片文件、視頻文件、文檔文件的常用文件形式為分類依據(jù)，將所有文件分為三類），在系統(tǒng)主界面瀏覽深層次內(nèi)容。

3 實(shí)際應(yīng)用

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)后，并取得昆明市市區(qū)內(nèi)所有加氣站站點(diǎn)信息，驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性與功能完善性。圖2～圖5為系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)截圖。

圖2 系統(tǒng)工作界面

圖3 以麻園加氣站為例的站點(diǎn)信息瀏覽

圖4 量距

圖5 以麻園加氣站為例的緩沖區(qū)分析

圖2是系統(tǒng)加入昆明市加氣站站點(diǎn)信息后的工作界面。系統(tǒng)頂部是主要功能欄，包括圖層管理、點(diǎn)選屬性查詢、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、搜索站點(diǎn)、添加站點(diǎn)、篩選站點(diǎn)等；左側(cè)是一個(gè)TabControl控件，Page1中用樹形列表呈現(xiàn)了所有加氣站，并區(qū)分類別，Page2則是對(duì)站點(diǎn)信息的添加、刪除、修改；右側(cè)為Google Earth的承載容器，也就是本系統(tǒng)的地圖顯示區(qū)，可對(duì)地圖進(jìn)行平移、放大、縮小等操作，另外也是加氣站站點(diǎn)信息的瀏覽區(qū)域；底部為狀態(tài)欄，包括當(dāng)前加載進(jìn)度、版本型號(hào)、站點(diǎn)類別等。

圖3顯示的是以麻園加氣站為例的點(diǎn)選多媒體查詢功能。在地圖顯示區(qū)正中顯示的文檔即為上文所提到的“氣泡”，顯示站點(diǎn)的基本信息；左側(cè)為分類管理框，查看站點(diǎn)的多媒體文件。

圖4顯示的是測(cè)量麻園加氣站與金瓦加氣站之間的直線距離。圖5顯示的是以麻園加氣站為中心點(diǎn)，2 000m為半徑形成的緩沖區(qū)。通過這兩個(gè)功能，可知道加氣站之間的相互距離，以及加氣站一定程度的覆蓋范圍，為以后天然氣加氣站的規(guī)劃提供輔助信息。

4 結(jié)束語

Google Earth與其他地理信息平臺(tái)相比，最大的優(yōu)勢(shì)在于其所提供的免費(fèi)衛(wèi)星影像，且針對(duì)不同地區(qū)采用不同分辨率，讓用戶節(jié)省用于購(gòu)買基礎(chǔ)地圖的巨額費(fèi)用，也是本系統(tǒng)選擇Google Earth api進(jìn)行研發(fā)的關(guān)鍵因素。借助于本系統(tǒng)，用戶只需保持網(wǎng)絡(luò)的暢通，根據(jù)實(shí)地測(cè)繪人員所提供的數(shù)據(jù)，即可輕松自如地遠(yuǎn)程、宏觀地瀏覽天然氣加氣站信息，管理相關(guān)數(shù)據(jù)，及時(shí)做出規(guī)劃決策。如若知道加氣站站點(diǎn)的具體位置，甚至不用任何外業(yè)工作，即可完成某些加氣站的管理工作，節(jié)省人力物力。

Google Earth api被應(yīng)用到森林消防、土地管理、旅游景點(diǎn)管理、城市規(guī)劃等方面的案例已有不少，但與其他GIS二次開發(fā)平臺(tái)相比，被利用到大型項(xiàng)目的機(jī)會(huì)并不多，或者僅僅作為一個(gè)輔助部件存在，這主要是因?yàn)镚E開發(fā)組件自身GIS功能的限制?；贕oogle Earth api所開發(fā)的程序大部分為小型系統(tǒng)，功能受限。若想要得到更加普遍的利用，Google Earth必須要增強(qiáng)自身的GIS分析能力，如提高免費(fèi)版Google Earth衛(wèi)星影像的更新頻率，增強(qiáng)Google Earth自身附帶的空間分析功能，支持多種傳統(tǒng)GIS數(shù)據(jù)格式等等。

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