摘要：Google Earth属于全球性的一款卫星地图集成软件，结合了本地搜索和卫星图片搜索这两种功能，用户可以自由浏览、自由下载各种卫星图片及其相应的三维地形图，为工作正常开展带来了便利。同时，该软件也可以利用到道路设计中，特别是道路前期规划以及道路可行性研究这两个阶段，能够为相关设计人员提供许多有利的信息以及地形图片。本文就中比例尺地形图中DEM数字高程数据和Google Earth卫星影像的运用进行探讨。
关键词：中比例尺地形图；DEM数字高程数据；Google Earth卫星影像
1DEM数字高程数据和Google Earth卫星影像概述
1.1数字高程模型DEM概述
DEM(DigitalElevationModel)是“4D”(“4D”指数字高程模型DEM、数字正射影像DOM、数字栅格地图DRG和数组线划地图DLG)产品的一种。它是一定区域范围内规则格网点的平面坐标(X,Y)及其高程(Z)的数据集或者是经度λ、纬度Φ和海拔h的数据集。该数据集从数学上描述了区域地貌形态的空间分布,通过计算机,采用一定的算法,能很方便地将DEM数据转换为等高线图、坡度图、断面图、晕渲图以及与数字正射影像(DOM)复合形成景观图等各种专题图产品;或者按用户需求计算出体积、空间距离、表面覆盖面积等工程数据和统计数据。由DEM还可进一步产生坡度、坡向、沟谷、山脊、地表粗糙度等10多个地形要素,构成数字地面模型(DTM)数据。利用这些地表信息与植被、土壤、人文要素的相关性,建立不同的地学应用模型。
1.2Google Earth卫星影像
GoogleEarth是由google公司推出的世界上第一款在桌面系统上浏览全球高精度卫星影像和三维数据的软件，它把卫星照片、航空照片和GIS(地理信息系统)布置在一个地球的三维模型上。用户可以免费浏览全球各地的高清晰度三维影像。这些数据主要来源于DigitalGlobe、EarthSat、BlueSky、Sanborn等国际商业公司。目前，GoogleEarth影像的最高分辨率已经达到0.4m，经相关人员研究发现google的高程精度可达到1:10000比例尺的要求。GoogleEarth不仅提供免费的数字地球，并且也允许使用者在其中找到兴趣点并作以标记、标注，通过互联网分享给全球其他使用者，达到地理信息数据的全球共享。Google开放了用于Googleearth二次开发的API库，在此基础上，用户可以通过计算机编程，下载googleearth高程、影像等信息，然后通过相应专业软件，制作电子地形图，为勘察设计服务。
2DEM数据精度分析
根据公路测量及制图规范，工程可行性研究阶段常用的比例尺、等高距和DEM分辨率关系如下表所示：
由表可以看出，SRTM90米分辨率数字高程数据和GDEM30米分辨率数字高程数据精度，对应的比例尺介于1：5万和1：25万之间。从GoogleEarth上获取的地面线数据即RTM90米分辨率数字高程数据与从1：5万地形图上人工判读的地面线数据高差在10m范围内达到了95%，可以说明基于SRTM90米分辨率数字高程的提取的地形精度与人工从1：5万地形图上判读的精度相当,可满足规划阶段的要求。
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3利用DEM数据及GoogleEarth卫星影像制作中比例地形图
利用GoogleEarth卫星影像，叠加DEM数据生成的等高线地图,可制作1：5万、1：10万的地形图，从而对线路行经区域内的地貌、水系、城镇布局、路网等进行了深入细致的研究。
（1）根据项目区的地名和经纬度范围,从中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站下载公路所在区域的SRTM数据或GDEM数据。
（2）利用“谷歌地图下载器”、“GetScreen”等小软件,可以快速、简便地从GE中下载相应区域的卫星图片,并自动拼接成一幅完整无缝的测区影像。截图时，仅需注意卫片的精度和范围。
（3）利用GlobalMapper生成等高线。①用GlobalMapper打开下载到的数据；②设置项目区投影参数；我国大中比例尺地图均采用高斯-克吕格（GaussKruger）投影，其通常是按6度和3度分带投影，1:2.5万-1:50万比例尺地形图采用经差6度分带，1:1万比例尺的地形图采用经差3度分带。大地基准面一般采用北京54。在“工具TOOLS”菜单中选择“设置”，在跳出的窗口中，选择“投影”选项卡，根据项目实际需要选择相关参数。例如：“投影”选择“GaussKruger（6degreezones）”、“区（带）”根据项目区所处经度确定、“基准”选择“BEIJING1954”、“平面单位”选择“米”。③在“文件”菜单中选择“生成等高线”，在跳出的窗口中，选择“等高线设置”选项卡，“等高距”根据项目实际需要填入，其他项可选择默认；“简化”选项卡，将滑标拉到最小值；“网格化”选项卡，是输出大范围的等高线时，分小区输出的设置；“等高线”选项卡，可根据实际经纬度坐标或直接绘制的方框输出选择范围内的等高线。④等高线的输出，在“文件”菜单中选择“输出矢量格式”，在跳出的窗口下拉菜单中，选择“DXF”或“DWG”等格式。如选择“DXF”格式，等高线为带高程值的多段线，选择“DWG”格式,则生成的等高线为带高程值的二维多段线。
（4）等高线与卫星影像数据的拼合。利用AOTOCAD打开等高线数据文件（DXF或DWG），将截取的卫星图片插入CAD,利用典型特征地物，如河流、山峰等将图片平移、旋转、缩放，直至等高线地形特征与卫片影像一致。
（5）制作地形图。用CASS软件打开拼合了卫星图片的DWG文件，根据卫片勾绘地形地物，标注等高距等。
（6）地形图补测补绘。当公路项目等级较高时，应对地形图进行补测补绘，首先对测区走廊带埋设控制点，并采用GPS进行静态控制测量，对上述方法制作的地形图进行坐标转换后，使用RTK或免棱镜全站仪对重点地形地物进行补测，以完善地形图。
4结束语
综上所述，采用该方法制作的地形图，为在无图地区进行公路工程可行性研究提供了一种途径，但毕竟DEM数字高程数据精度有限，且个别区域的数据存在异常现象，另外，GoogleEarth卫星影像也存在局部区域分辨率低的情况，因此建议上述方法，仅用于无图地区低等级公路工程可行性研究阶段。
参考文献
[1]GoogleEarth卫星影像图在道路设计中的应用研究[J].方成,王春晖,吴延明.中外公路.2011(02)
[2]浅谈GoogleEarth在工程测量中的应用[J].包善文.安徽建筑.2014(01)
[3]基于大比例尺数字高程模型DEM制作方法的经验和体会[J].胡勇修,陈翠婵.测绘与空间地理信息.2013(07)
论文作者:张颖,于兴超,王睿
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/17
标签：高程论文; 等高线论文; 数据论文; 地形图论文; 比例尺论文; 数字论文; 影像论文; 《防护工程》2018年第1期论文;