Google Earth和 ARCGIS以及奧維互動地圖等軟件在公路水土保持監(jiān)測中的綜合應(yīng)用

陳琳+劉濤+李偉

摘 要：隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，在公路水土保持監(jiān)測應(yīng)用實踐基礎(chǔ)上，總結(jié)并通過具體案例展示了2種綜合利用方法，包括結(jié)合Google earth、ARCGIS、奧維和GPS輔助現(xiàn)場勘查?ARCGIS和Google earth數(shù)據(jù)可視化管理，以供同行借鑒?

關(guān)鍵詞：水土保持監(jiān)測；公路；奧維；Google earth

中圖分類號：S712 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180133209

公路建設(shè)項目空間跨度大，氣候氣象、地形地貌、土壤類型侵蝕影響因子空間異質(zhì)性強，導(dǎo)致公路水土保持監(jiān)測過程中外業(yè)工作量大，野外工作困難，尤其是在環(huán)境惡劣地區(qū)，如山高谷深，地形地貌比較復(fù)雜的區(qū)域，高海拔地區(qū)、路網(wǎng)稀疏地區(qū)，因種種條件限制，道路可通達性極為有限，利用常規(guī)傳統(tǒng)方法進行相關(guān)的野外踏勘手段監(jiān)測有成本高、周期長、效率低以及難以獲取全面等弊端[1]。

隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，從多源遙感數(shù)據(jù)中提取各種空間、時間尺度上的變化信息成為可能[2～3]。以Google Earth、奧維互動地圖等相關(guān)軟件在公路水土保持監(jiān)測工作方面也得到了應(yīng)用推廣，為廣大科研和咨詢工作者提供了便利的平臺，幫助水土保持監(jiān)測工作者提高了工作效率、降低了工作強度和成本。隨著遙感技術(shù)的普及和大眾化，遙感技術(shù)在公路水土保持監(jiān)測過程中發(fā)揮更大的作用，在參與公路水土保持監(jiān)測項目的實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，發(fā)掘了2種3S 技術(shù)綜合應(yīng)用方法，并通過具體案例進行展示。

1 依托項目概況

G3012阿克蘇-喀什公路建設(shè)項目路線起點樁號為K1025+415（位于阿克蘇建化廠附近，與庫爾勒至庫車高速公路終點相接），終點樁號為K1453+982.258（位于喀什市庫曲灣收費站以南700處），途徑阿克蘇市、柯坪縣、巴楚縣、伽師縣、阿圖什市、喀什市。阿克蘇至喀什高速公路項目路線全長428.4937km，輔道及連接線121km。公路等級：高速公路，設(shè)計時速120km/h，整體路基寬度28m。全線設(shè)大橋6座，新建812m/4座，利用2座；設(shè)中橋44座，新建2207m/39座，利用5座；設(shè)小橋146座，新建2861m/141座，利用5座；涵洞1047道；互通式立交15處；分離式立交6處；通道36道；收費站4處；服務(wù)區(qū)4處。項目所在區(qū)域?qū)偎锬九璧嘏c天山山脈之間的天山南麓山前沖積、洪積平原地帶，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，沿線地表水流均屬內(nèi)陸河，主要發(fā)源于天山南坡，由天山冰川融水和低山暴雨徑流混合形成。

2 應(yīng)用范例

2.1 結(jié)合Google earth、ARCGIS、奧維和GPS輔助現(xiàn)場勘查

目前最常用且免費的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要來自以Google Earth和奧維互動地圖為代表的數(shù)字地圖或地球軟件。Google Earth采用國際通用的WGS84坐標(biāo)系，將數(shù)以TB計的亞米級分辨率衛(wèi)星影像按照其地理位置貼在1個地球的三維地形上，圖像信息豐富逼真，以達到從衛(wèi)星上俯瞰地球的逼真體驗效果。數(shù)據(jù)源主要為Quickbird、美國IKONOS以及法國的SPOT5，目前Google Earth pro免費面向公眾，衛(wèi)星影像更新比較快，可以滿足公路水土保持監(jiān)測野外勘測和導(dǎo)航工作，配合地形地貌、水域、土壤等空間數(shù)據(jù)，實現(xiàn)導(dǎo)航、搜索和展示，在內(nèi)業(yè)階段就獲取大量現(xiàn)場自然條件等信息。

奧維互動地圖整合了Google地圖、Google衛(wèi)星圖、Google衛(wèi)星混合地圖、Google地形圖、Bing衛(wèi)星圖、Opencyde等高線圖、百度地圖、搜狗地圖等數(shù)據(jù)。奧維互動地圖支持GE的KML格式數(shù)據(jù)及多種格式，相當(dāng)于1個集合GE和GPS功能的免費GIS平臺，支持離線數(shù)據(jù)瀏覽，標(biāo)記、量測以及輸出等功能。

Google Earth、ARCGIS、奧維互動地圖和GPS之間數(shù)據(jù)可實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，在公路監(jiān)測過程中也是利用各軟件的優(yōu)勢和長處實現(xiàn)綜合利用，信息共享的目的，具體相互關(guān)系見圖1。

阿喀高速公路路線長，取棄土場數(shù)量需查勘節(jié)點水土保持監(jiān)測對象眾多，且比較分散，在外業(yè)踏查過程中，筆者常常采用Google earth、奧維地圖、ARCGIS結(jié)合GPS綜合應(yīng)用，完成公路野外踏查工作，進行室內(nèi)預(yù)踏勘，提前熟悉現(xiàn)場背景條件和重要節(jié)點情況，為減少踏勘的盲目性，提前識別可利用的道路，提前規(guī)劃踏勘路線導(dǎo)入奧維互動地圖或者GPS中，安排外業(yè)路線和工作。

具體步驟為：收集該項目的逐樁坐標(biāo)表及項目路線圖等資料，在Microsoft excel 進行逐樁坐標(biāo)表（每m、km跨度）批量整理，在ARCGIS平臺支持下，導(dǎo)入坐標(biāo)后，編輯坐標(biāo)點位地理坐標(biāo)和投影坐標(biāo)，再將生成的點文件轉(zhuǎn)化線圖層，即可獲得路線及樁號等空間信息?為后期現(xiàn)場調(diào)研方便，可通過ARCGIS平臺ArcToolbox-conversion Tools-To KML-Layer To KML，得到路線?樁號kml文件，或者是通過GPSbabel等轉(zhuǎn)化軟件，轉(zhuǎn)化至GPS認(rèn)可的格式。在野外可通過奧維互動地圖APP和GPS查看路線和地物間的空間位置和相對關(guān)系，對取、棄土場、重要的橋梁?互通等構(gòu)造物所處的區(qū)域環(huán)境有所掌握，并且可提前規(guī)劃勘測點位和節(jié)點位置，在野外勘測過程合理統(tǒng)籌安排查勘點位，即時記錄采集監(jiān)測數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)無紙化野外監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，極大地提高了外業(yè)勘察的效率及準(zhǔn)確性，使繁重的野外踏勘工作得以減少?

2.2 ARCGIS和Google earth交互疊圖分析，數(shù)據(jù)可視化管理

在阿喀水土保持監(jiān)測過程中，監(jiān)測對象分散、監(jiān)測數(shù)據(jù)通常需要1個工具能夠瀏覽?編輯這些數(shù)據(jù)監(jiān)測對象。筆者采用ARCGIS和Google earth將該項目所有的監(jiān)測空間數(shù)據(jù)進行了空間管理，按照監(jiān)測分區(qū)分為主體工程區(qū)?取土場區(qū)?棄土場區(qū)?施工場地區(qū)和施工便道區(qū)共5個圖層，每個圖層包含該監(jiān)測分區(qū)所有調(diào)查樣地的信息，還可將奧維互通地圖、GPS采集的臨時占地范圍數(shù)據(jù)（KML格式的線或面）導(dǎo)入到Google earth中，實現(xiàn)了臨時占地的可視化?如圖2所示?

公路水土保持工作中需要留存大量的現(xiàn)場照片，記錄臨近自然條件、跨越河流、記錄拍攝地點，可作為分析的背景材料、編制報告書的材料，傳統(tǒng)的照片管理模式并不方便索引照片，拍攝照片可以利用含有GPS模塊和攝像頭的智能手機或者GPS相機保證拍攝時間和定位同步，目前Google公司的Picasa 軟件已停止使用，可以采用地圖加加、照片to Google earth小軟件將所有含有經(jīng)緯度的照片批量轉(zhuǎn)化為kml/kmz格式文件，從而實現(xiàn)對監(jiān)測過程的影像資料管理。

3 結(jié)語

本文通過2種具體案例總結(jié)并展示了多種軟件交互使用在公路水土保持監(jiān)測工作的應(yīng)用，通過對Google earth、ARCGIS和奧維各軟件平臺的優(yōu)勢和交互使用，有效識別項目現(xiàn)場情況，縮短了勘察周期，大大減少了野外工作量，降低了監(jiān)測成本，提高了工作效率，并且為資料稀缺公路現(xiàn)場勘察有效收集手段，奧維、GPS系統(tǒng)等“虛擬向?qū)А惫ぞ?，能提供精?zhǔn)位置和導(dǎo)航，并且結(jié)合ARCGIS、Google earth空間管理平臺實現(xiàn)水土保持監(jiān)測數(shù)據(jù)信息管理，隨著3S技術(shù)和水土保持監(jiān)測信息化的不斷發(fā)展，為以后的公路水土保持規(guī)劃、方案、監(jiān)測和驗收工作提供借鑒和參考。

參考文獻

[1]張忠明.Google Earth在公路建設(shè)中的應(yīng)用研究[J].西部交通科技，2017（2）.