论文部分内容阅读
摘要：简要介绍了Google Earth软件的特点、功能及用途，着重阐述了Google Earth在水利工程断面测绘和地形图测绘中的运用，并强调了该软件在应用过程中的直观性和准确性。
关键词：中小水电站防洪减灾GE地理信息系统
中圖分类号：TV文献标识码：A文章编号：
一、Google Earth简介
Google Earth(以下简称GE)是Google公司提供的虚拟数字地球软件。它把卫星照片、航空照片和GIS(显示在三维模型上；用户可以通过客户端软件，免费浏览全球各地的三维影像。这些数据主要来源于Earth Sat、Blue SKY等以卫星、航拍、GIS/GPS地理数据、空中勘测等相关业务为主的国际商业公司，能够提供3年前军用级水平的三维地图和匹配真实地球物理信息的高精度画面，中国的许多大城市/风景区、建筑物区域提供分辨率为0.61/0.5m左右的高精度影像，视角高度约为350m。GE可以带您体会到河道变迁沧海桑田，欣赏太阳光线在地形地物上的投影产生的日出日落美景，标注地标并录制不限形式的旅程。
随着全国水电开发工作的持续推进，水电站工程如雨后春笋般陆续开工建设。中小水电工程有投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低等特点。正是由于中小水电工程建设规模小，防洪工程设计呈现出设计不合理、调查不足、防洪体系不完善等问题。为了对洪水进行调控和降低洪水带来的损害，水利水电工程一般通过工程措施和非工程措施两种具体方法来实现这个目的。工程措施是基于具体工程手段而达到消除洪水和防止洪水给人类带来的损害，而非工程措施则是调整人类活动以缓解洪水带来的灾害。工程措施一般是指为了防御和控制洪水而修建各种挡、蓄、泄洪的建筑物或功能区。通过工程措施来降低洪水带来的灾害，一般都比较昂贵，且往往以改变已有的环境为代价，它可能会带来暂时的安全。但一旦超过堤防设计的洪水出现，引起工程防洪措施的失事，将会给下游周边群众的人身安全造成极大的威胁。非工程措施可以分为两大类，一类是通过对洪泛区管理、汛前准备和应急计划、洪水预报和警报、避洪、土地利用规划、土壤生物工程等措施改变对洪水的适应能力或抗损失能力；另一类是改变损失的分担形式，包括救灾、防汛抢险和洪水保险。
GE是一款完全免费的全球卫星地图集成软件，通过它用户可以方便的浏览追踪点的卫星影像资料，并且还可以快捷地将这些卫星图像资料和具体的地图资料对比、交互、参考。实际上，GE给用户提供了一个沟通和交流的动态平台。这款软件有良好的交互式操作界面、强大的图形处理功能、方便易学的操作方法，可随时随地对追踪点插入标签，并对该处进行注解，亦可将追踪点储存为单独的文件，供所有使用者交流各自的成果。同时，GE还提供了编程接口可以进行二次开发而成熟的数据流技术保证了只传递给用户指定的区域数据。而且GE所有的地图基本上都是三年以内的，甚至是几个月之内的最新卫星图片，保证了查询数据的时效性。利用GE的这些优点并将其运用到水利防洪工程的非工程防洪减灾措施设计中，能有效地节省资源配置、提高工程建设综合防汛减灾能力、保证工期，可以获得较大的收益。
二、水利工程断面测绘
1 )流域规划以及水利枢纽的可行性研究阶段和初步设计阶段，需要对河道、水库等进行纵、横断面测绘。常规方法工作步骤较多，周期较长，在 G E平台上进行断面测量，可以代替繁重的外业及 内业计算整理工作。具体作法是 GE界面上标绘断面线，可以采取 2种办法，一种是菜单下添加路径，选取 断面起点与终点；另一种是使用标尺工具，确定断面线的长度 ，保存界面后 自动生成路径。在屏幕位置下选中后点击右键，下拉菜单选取 “ 显示高度配置文件”，立即产生 了该断面的坡面图表。内容包括最小值、平均值、距离、坡度等，横轴和纵轴标记根据 实际情况 自动调整，光标停留在 断面图上，G E影像图内断面线 自动跟踪， 从左键按下到放开断面线上会加粗加亮显示。断面桩位置也可显示在影像图内，采用添加地标的方法标注标识位置，可以按照图式自定义标识符号并加注断面编号。
2 ) 纵横断面的位置按设计要求在 GE平台上初选，横断面尽量选在形态显著变化、支流入 1：3、河道急转弯、比降明显变化等有关部位，把整条河道的断面线、标石符号、断面编号布置在影像图内，将屏幕左边位置下对应着所有的信息进行整理，取“ 某河道断面汇总” 固定，通过复制命令，生成 k m z 文件保存。
3）水利水电工程测量规范 ( 规划设计阶段 )规定了断面点的测量精度，其中针对横断面的精度比例尺 是 l ：10000和 l ：5002类点位中误差平地丘陵为±0.7 5 mm、山地高山地为 ±1 mm；高程中误差丘陵为 ±0.7 m、山地为 ±1.7 m。G E提供的高 程精度标注米，在分辨率为0 .6 1 m左右的区域，点位精度较高，断面点的测量精度优于山地的1 ：10000比例尺实测精度要求，因此在规划设计阶段可以作为纵横断面测绘的辅助方法。
三、地形图测绘
1 ) 测图比例尺根据规划设计阶段和工程项目的实际需要，渠道、隧洞、堤线、坝段等带状地形选用的测图比例尺为 l ：2000至 l ：10000，地物点平面位置中误差为 ±0.5 mm～0.6mm；通常地形图 测绘对控制及地形图精度考虑较多， 过程方法专业性很强，周期相对较长。特别是技术人员去省外或国外工作，控制基础资料相当短缺，如果规划设计工作中需要修测和补测地形图，作业人员进出场非常不方便。
2 )在精度要求不高的情况下，GE提供了一种非常简便的方法，即利用 G E三维模拟功能， 在 G E上建立一定海拔的平面，使之与起伏的地表相切， 就能得到等高面范围线。具体作法是：G E界面下添加多边形工具，在属性框中有“海拔高度”项选取等高线的高度，在右侧下拉菜单中高度模式选“绝对”，在影像图内自动会生成等高面范围线，多边形的范围应包含需要测绘的区域菜单下添加路径，根据地形图图式对计曲线、首曲线的规定进行矢量化；继续在属性框中“ 海拔高度 ”项选取其他高度，生成其他等高线，注意当等高线数值越大时，露出等高面的范围就越小，多边形内等高线分布也越零星。因此，要注意不能遗漏。面状地物也是多边形工具，为了不影响进行地物矢量化时对地物判断的清晰度，应将位置框中所有等高线的“ 勾”去掉。借助 k ml 2 d x f 转换软件，可将 GE平台的图元导入到 Au t o CAD或成图软件中进行编辑加工 。
3 ) 在影像图分辨率高和现势性好的区域，提取G E 卫星影像照片插入 Autocad或成图软件中进行编辑，修测和补测地形图更加简单。利用 G e t S c r e e n软件，设置好提取范围、视角高度，两点定位并计算，分幅图片会 自动拼接，最后得到一幅完整无缝的测区影像。 精度影响因素有矢量化精度、等高距、影像质量、纠正变形等，应根据规划设计阶段和工程项 目的实际需要选择地形图精度，需要高精度大比例尺地形图时应进行常规测绘。
总之，水利水电测绘是勘测设计的重要部分，进度、质量、费用及安全是勘测设计的目标管理要求：GE平台提供了一种非常好的工具，尽管GE影像提供的滞后束缚了实际应用效果，但随着GE对高分辨率卫星影像数据的不断更新积累，建模技术的进一步成熟，以及其相关软件功能的不断完善和加强，GE以良好的开放性应用多样化，必将会改变各类行业特别是勘测设计业的应用和作业模式，并有力推动三维数字地形模型的发展应用。
参考文献
[1]邢文忠．Google Earth卫星地图软件在电力线路地理信息管理中的应用[J]．技术改进与创新，2009(16)：32-33.
[2]刘群义，钟嘉奇，刘北．Google Earth在水利工程管理中的应用[J]．黑龙江水利科技，2006，34(2)：19-21．
[3]李云星．基于Google Earth的测量控制点非涉密信息集成与应用[J]．城市勘测，2009，5：102—103．119.
[4]彭和强，张有能．基于Google Earth的地形图制作技术[M]．测绘通报，2009，7；15---17.
关键词：中小水电站防洪减灾GE地理信息系统
中圖分类号：TV文献标识码：A文章编号：
一、Google Earth简介
Google Earth(以下简称GE)是Google公司提供的虚拟数字地球软件。它把卫星照片、航空照片和GIS(显示在三维模型上；用户可以通过客户端软件，免费浏览全球各地的三维影像。这些数据主要来源于Earth Sat、Blue SKY等以卫星、航拍、GIS/GPS地理数据、空中勘测等相关业务为主的国际商业公司，能够提供3年前军用级水平的三维地图和匹配真实地球物理信息的高精度画面，中国的许多大城市/风景区、建筑物区域提供分辨率为0.61/0.5m左右的高精度影像，视角高度约为350m。GE可以带您体会到河道变迁沧海桑田，欣赏太阳光线在地形地物上的投影产生的日出日落美景，标注地标并录制不限形式的旅程。
随着全国水电开发工作的持续推进，水电站工程如雨后春笋般陆续开工建设。中小水电工程有投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低等特点。正是由于中小水电工程建设规模小，防洪工程设计呈现出设计不合理、调查不足、防洪体系不完善等问题。为了对洪水进行调控和降低洪水带来的损害，水利水电工程一般通过工程措施和非工程措施两种具体方法来实现这个目的。工程措施是基于具体工程手段而达到消除洪水和防止洪水给人类带来的损害，而非工程措施则是调整人类活动以缓解洪水带来的灾害。工程措施一般是指为了防御和控制洪水而修建各种挡、蓄、泄洪的建筑物或功能区。通过工程措施来降低洪水带来的灾害，一般都比较昂贵，且往往以改变已有的环境为代价，它可能会带来暂时的安全。但一旦超过堤防设计的洪水出现，引起工程防洪措施的失事，将会给下游周边群众的人身安全造成极大的威胁。非工程措施可以分为两大类，一类是通过对洪泛区管理、汛前准备和应急计划、洪水预报和警报、避洪、土地利用规划、土壤生物工程等措施改变对洪水的适应能力或抗损失能力；另一类是改变损失的分担形式，包括救灾、防汛抢险和洪水保险。
GE是一款完全免费的全球卫星地图集成软件，通过它用户可以方便的浏览追踪点的卫星影像资料，并且还可以快捷地将这些卫星图像资料和具体的地图资料对比、交互、参考。实际上，GE给用户提供了一个沟通和交流的动态平台。这款软件有良好的交互式操作界面、强大的图形处理功能、方便易学的操作方法，可随时随地对追踪点插入标签，并对该处进行注解，亦可将追踪点储存为单独的文件，供所有使用者交流各自的成果。同时，GE还提供了编程接口可以进行二次开发而成熟的数据流技术保证了只传递给用户指定的区域数据。而且GE所有的地图基本上都是三年以内的，甚至是几个月之内的最新卫星图片，保证了查询数据的时效性。利用GE的这些优点并将其运用到水利防洪工程的非工程防洪减灾措施设计中，能有效地节省资源配置、提高工程建设综合防汛减灾能力、保证工期，可以获得较大的收益。
二、水利工程断面测绘
1 )流域规划以及水利枢纽的可行性研究阶段和初步设计阶段，需要对河道、水库等进行纵、横断面测绘。常规方法工作步骤较多，周期较长，在 G E平台上进行断面测量，可以代替繁重的外业及 内业计算整理工作。具体作法是 GE界面上标绘断面线，可以采取 2种办法，一种是菜单下添加路径，选取 断面起点与终点；另一种是使用标尺工具，确定断面线的长度 ，保存界面后 自动生成路径。在屏幕位置下选中后点击右键，下拉菜单选取 “ 显示高度配置文件”，立即产生 了该断面的坡面图表。内容包括最小值、平均值、距离、坡度等，横轴和纵轴标记根据 实际情况 自动调整，光标停留在 断面图上，G E影像图内断面线 自动跟踪， 从左键按下到放开断面线上会加粗加亮显示。断面桩位置也可显示在影像图内，采用添加地标的方法标注标识位置，可以按照图式自定义标识符号并加注断面编号。
2 ) 纵横断面的位置按设计要求在 GE平台上初选，横断面尽量选在形态显著变化、支流入 1：3、河道急转弯、比降明显变化等有关部位，把整条河道的断面线、标石符号、断面编号布置在影像图内，将屏幕左边位置下对应着所有的信息进行整理，取“ 某河道断面汇总” 固定，通过复制命令，生成 k m z 文件保存。
3）水利水电工程测量规范 ( 规划设计阶段 )规定了断面点的测量精度，其中针对横断面的精度比例尺 是 l ：10000和 l ：5002类点位中误差平地丘陵为±0.7 5 mm、山地高山地为 ±1 mm；高程中误差丘陵为 ±0.7 m、山地为 ±1.7 m。G E提供的高 程精度标注米，在分辨率为0 .6 1 m左右的区域，点位精度较高，断面点的测量精度优于山地的1 ：10000比例尺实测精度要求，因此在规划设计阶段可以作为纵横断面测绘的辅助方法。
三、地形图测绘
1 ) 测图比例尺根据规划设计阶段和工程项目的实际需要，渠道、隧洞、堤线、坝段等带状地形选用的测图比例尺为 l ：2000至 l ：10000，地物点平面位置中误差为 ±0.5 mm～0.6mm；通常地形图 测绘对控制及地形图精度考虑较多， 过程方法专业性很强，周期相对较长。特别是技术人员去省外或国外工作，控制基础资料相当短缺，如果规划设计工作中需要修测和补测地形图，作业人员进出场非常不方便。
2 )在精度要求不高的情况下，GE提供了一种非常简便的方法，即利用 G E三维模拟功能， 在 G E上建立一定海拔的平面，使之与起伏的地表相切， 就能得到等高面范围线。具体作法是：G E界面下添加多边形工具，在属性框中有“海拔高度”项选取等高线的高度，在右侧下拉菜单中高度模式选“绝对”，在影像图内自动会生成等高面范围线，多边形的范围应包含需要测绘的区域菜单下添加路径，根据地形图图式对计曲线、首曲线的规定进行矢量化；继续在属性框中“ 海拔高度 ”项选取其他高度，生成其他等高线，注意当等高线数值越大时，露出等高面的范围就越小，多边形内等高线分布也越零星。因此，要注意不能遗漏。面状地物也是多边形工具，为了不影响进行地物矢量化时对地物判断的清晰度，应将位置框中所有等高线的“ 勾”去掉。借助 k ml 2 d x f 转换软件，可将 GE平台的图元导入到 Au t o CAD或成图软件中进行编辑加工 。
3 ) 在影像图分辨率高和现势性好的区域，提取G E 卫星影像照片插入 Autocad或成图软件中进行编辑，修测和补测地形图更加简单。利用 G e t S c r e e n软件，设置好提取范围、视角高度，两点定位并计算，分幅图片会 自动拼接，最后得到一幅完整无缝的测区影像。 精度影响因素有矢量化精度、等高距、影像质量、纠正变形等，应根据规划设计阶段和工程项 目的实际需要选择地形图精度，需要高精度大比例尺地形图时应进行常规测绘。
总之，水利水电测绘是勘测设计的重要部分，进度、质量、费用及安全是勘测设计的目标管理要求：GE平台提供了一种非常好的工具，尽管GE影像提供的滞后束缚了实际应用效果，但随着GE对高分辨率卫星影像数据的不断更新积累，建模技术的进一步成熟，以及其相关软件功能的不断完善和加强，GE以良好的开放性应用多样化，必将会改变各类行业特别是勘测设计业的应用和作业模式，并有力推动三维数字地形模型的发展应用。
参考文献
[1]邢文忠．Google Earth卫星地图软件在电力线路地理信息管理中的应用[J]．技术改进与创新，2009(16)：32-33.
[2]刘群义，钟嘉奇，刘北．Google Earth在水利工程管理中的应用[J]．黑龙江水利科技，2006，34(2)：19-21．
[3]李云星．基于Google Earth的测量控制点非涉密信息集成与应用[J]．城市勘测，2009，5：102—103．119.
[4]彭和强，张有能．基于Google Earth的地形图制作技术[M]．测绘通报，2009，7；15---17.