李月姝

吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

Google Earth在公路設(shè)計中的應(yīng)用

李月姝

吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院

Google Earth是由美國Google公司設(shè)計的一款全球衛(wèi)星地圖集成軟件，它具有三維衛(wèi)星影像圖瀏覽功能。就目前來看，國內(nèi)國外對地圖集成軟件的設(shè)計有很多，其中Google Earth的影響力是最大的。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上也越來越完善。在進(jìn)行公路工程設(shè)計上，經(jīng)常需要三維衛(wèi)星影像對該地區(qū)的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。把收集上來的地質(zhì)材料，通過三維動畫的形式展現(xiàn)出來。本文就是圍繞Google Earth軟件，針對公路設(shè)計中的問題，對其進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠更好的完成公路設(shè)計工作，滿足在公路工程中的應(yīng)用。

Google Earth；公路

工作人員在公路設(shè)計中會遇到一定的工作量問題，比如在進(jìn)行公路繪圖的時候，一般都是用1∶500000的比例尺，如果想要獲得準(zhǔn)確的經(jīng)緯度，工作人員還需要查看圖片把整個區(qū)域進(jìn)行重新拼接，這樣會導(dǎo)致工作人員的工作壓力。工作人員在影像圖的使用上會有一定的困難，主要是不能夠進(jìn)行三維動畫的展示。而利用Google Earth后，可以通過影像圖，把繪圖的精度進(jìn)行更確切的劃分，能夠清晰的看到公路上的事物，滿足公路設(shè)計的需求。所以，Google Earth可以提高公路設(shè)計中工作人員的工作效率，還能夠更好的對公路設(shè)計方案進(jìn)行展示。

一、Google Earth的概述

Google Earth是一款由美國Google公司開發(fā)的虛擬地球軟件，它主要是把衛(wèi)星采集的影像、航空中排出的照片、三維地面模型等，利用GIS信息系統(tǒng)把其設(shè)置在同一個地球的三維模型上，可以方便進(jìn)行瀏覽，Google Earth是目前使用最多的地理信息系統(tǒng)。Google Earth有很多版本，比如說有Free版、Plus版、企業(yè)版等多個版本，可以通過Google Earth Free版從網(wǎng)上免費(fèi)下載，Google Earth的出現(xiàn)給人們提供了很多的便利。

Google Earth在使用的過程中，如果遇到分辨率不高的區(qū)域，可以運(yùn)用復(fù)制貼圖的方式，挑選出一些分辨率比較高的影像圖放入到Google Earth中。還有就是，Google Earth的運(yùn)行使用必須要在有網(wǎng)絡(luò)支持的情況下。所以，在使用Google Earth的時候，電腦必須要與網(wǎng)絡(luò)相連接。

二、Google Earth在公路設(shè)計中的應(yīng)用

Google Earth是一個擁有全球范圍的衛(wèi)星影像圖和三維地形數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，軟件中的地理數(shù)據(jù)可以給公路建設(shè)的前期工作做一定的準(zhǔn)備。Google Earth在使用的過程中，具有一定的三維漫游功能，讓該系統(tǒng)不受到空間上的限制。工作人員在進(jìn)行公路設(shè)計的時候，可以通過Google Earth，在此基礎(chǔ)上建立一個三維模型，便于人們進(jìn)行演示。Google Earth在運(yùn)用的時候，主要是利用通用的GIS模型，把其建立在公路三維信息管理系統(tǒng)的平臺上。

（一）利用Google Earth進(jìn)行公路線路的選擇

由于國家在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的時候，都會對公路線路進(jìn)行選擇。但是往往在公路選線的時候，會遇到一定的問題，比如鄉(xiāng)鎮(zhèn)、城市的路網(wǎng)線路隨著時間的推移也發(fā)生了改變。這些線路的變化因素，使相關(guān)的測繪部門在收集地形圖的時候，發(fā)現(xiàn)線路都比較陳舊，不能夠很好的對公路進(jìn)行設(shè)計。

而Google Earth是擁有全球范圍的衛(wèi)星影像軟件系統(tǒng)，在對城市的衛(wèi)星影像中能夠清晰的呈現(xiàn)出來，而且還會隨著時間的變化而進(jìn)行更新。除了城市中的高清影像，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)中Google Earth的影像分辨率大約在10～30 m，能夠清晰的反映出該地區(qū)的地形，村莊的形態(tài)也基本可以看出來，尤其是一些廣袤的田地、工廠可以看的很清楚。一般二級以上的公路還有一些重要的國道是可以分辨出來的，其中水泥路面與周圍植被對比顯示的比較明顯，在地圖中綠色與灰色會呈現(xiàn)強(qiáng)烈的對比，三級公路在地圖中也可以顯示出來。

谷歌地圖在大城市中的影像一般的分辨率可以達(dá)到0.6 m，可以看出公路上顯示的標(biāo)線，在比例尺的顯示上一般是1∶2 000的地形圖更為清晰。這些衛(wèi)星影像一般都是幾年前拍攝的，比一般的地形圖更能反映該地區(qū)地形的現(xiàn)狀，比較適用與公路路線的選址。根據(jù)實際的操作中，可以在選取衛(wèi)星影像圖片時，對一些大城市的影像進(jìn)行設(shè)置，把圖片的清晰度設(shè)置為500 m，使其達(dá)到最高的清晰度。對于一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)來說，由于本身圖像的清晰度就比較低，可以把其設(shè)置為5 000 m，達(dá)到最高的清晰度。

如果想要快速提取Google Earth衛(wèi)星影像的時候，可以利用Google Earth中的連接口進(jìn)行編程。首先，是要用程序控制Google Earth，把有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行下載。其次，是要把程序中要用到的圖像進(jìn)行分區(qū)域的捕捉，根據(jù)捕捉的情況計算出圖像中不同的坐標(biāo)。然后，把要選取的路線放入到圖像中，進(jìn)行坐標(biāo)定位，把其重新拼接成一個整體的圖像，這就是公路選線的基本步驟?？梢岳肎oogle Earth的衛(wèi)星影像，去很好的了解當(dāng)前城市中的地形，考慮到城市中的水系、土質(zhì)等情況，針對當(dāng)前谷歌地圖提供的數(shù)據(jù)，減少實際考察的工作量，提高設(shè)計者的工作效率，設(shè)計出合理的路線方案。

（二）利用Google Earth中的地面模型進(jìn)行公路設(shè)計

在利用Google Earth的時候，可以通過API接口完成編程的實現(xiàn)。首先是控制Google Earth軟件，使其能夠自動的下載該區(qū)域的數(shù)據(jù)。其次是利用API，查詢?nèi)S坐標(biāo)的地理位置，按照一定的距離，把該地區(qū)的地面數(shù)據(jù)收集到文本文件中。最后，是把提取出來的數(shù)據(jù)，利用專門的軟件建立一個三維數(shù)字地面模型，方便工作人員進(jìn)行選線。通過研究可以發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)內(nèi)的Google Earth中提供的三維地形數(shù)據(jù)的精確度是不同的，因為該系統(tǒng)是由美國人設(shè)計的，所以在美國使用的精確度是最高的，一般是采用矩陣模型，以滿足設(shè)計者的需求。而在其他國家區(qū)域點之間的距離為50～150 m，一般是采用三角網(wǎng)模型，進(jìn)行公路選線。所以，在進(jìn)行數(shù)據(jù)提取的時候，我國工作人員應(yīng)該把圖像的分辨率設(shè)置在1 000～2 000 m之間，用來滿足公路選線的精確度。

（三）利用Google Earth進(jìn)行公路方案演示

以前在進(jìn)行公路設(shè)計的時候，多是采用二維圖紙來進(jìn)行展示。在進(jìn)行公路建設(shè)的時候，為了傳遞工程情況只能是綜合不同投影面的二維圖信息，在大腦中形成一個三維的公路模型。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們開始把公路三維模型制作成視頻動畫，讓觀看者能夠更直接的去了解整個公路的設(shè)計。雖然通過模型的轉(zhuǎn)變，可以從二維到三維的去查看公路設(shè)計，但是由于工作量大、各個地形之間相互交織很難滿足相關(guān)要求，特別是對公路周邊的生態(tài)環(huán)境的描述有限。而Google Earth的出現(xiàn)，改變了當(dāng)前的現(xiàn)狀，解決了這些問題?？梢岳萌S地形數(shù)據(jù)，再加上全球的衛(wèi)星影像，建立一個比較全面的三維虛擬軟件系統(tǒng)?？梢园压返脑O(shè)計方案導(dǎo)入到Google Earth中，就可以觀察到公路的三維模型與該區(qū)域的數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)的疊加，建立一個比較完整的公路三維模型。還可以把影響公路設(shè)計的因素，如水源、地質(zhì)等因素導(dǎo)入到Google Earth中。利用Google Earth的實時三維漫游功能，根據(jù)自身的需要，從不同的角度去考慮公路設(shè)計方案的可操作性。使其對公路進(jìn)行設(shè)計評估的時候，可以達(dá)到一個完美的效果。

（四）建立公路三維管理系統(tǒng)

Google Earth本身是一個GIS系統(tǒng)，公路建設(shè)部門可以利用Google Earth中的全球范圍衛(wèi)星影像圖和三維地形數(shù)據(jù)，收集公路網(wǎng)、當(dāng)?shù)氐囊恍┑匦涡畔⒌??；诠吩O(shè)計中的原理，可以利用Google Earth這個軟件系統(tǒng)，把其作為一個平臺，通過技術(shù)的應(yīng)用，把它進(jìn)行一定的擴(kuò)展，使其能夠發(fā)展成為三維公路管理系統(tǒng)。

三、結(jié)論

綜上所述，Google Earth在公路設(shè)計中的應(yīng)用，有利于建設(shè)部門進(jìn)行合理的規(guī)劃，滿足工作中的需求，減少工作人員的工作量，提高工作效率。利用Google Earth建立公路設(shè)計方案的虛擬模型，能夠更好的看出演示方案，滿足公路設(shè)計中三維模式的應(yīng)用。

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［2］符鋅砂，龍立敦，李海峰等.基于體感交互的公路真三維設(shè)計與系統(tǒng)架構(gòu)［J］.華南理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2014，42（8）∶91-96.

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［4］陳少林.利用Google Earth輔助公路路線設(shè)計的探討［J］.四川建筑，2015，（3）∶81-82.

李月姝（1978-），女，漢，河北省黃驊人，副教授，本科，研究方向：路橋工程設(shè)計與施工。