（道路与铁道工程专业论文）基于Google+Earth的道路信息管理系统的研究.pdf

摘要 摘要 随着我国国民经济的迅速发展，落后的道路管理水平与道路规模不断扩大的矛盾愈 发突出，影响了道路的运行效率和服务水平。如何提高我国的道路信息管理水平，使道 路信息管理走向现代化、。科学化、智能化，是道路管理者非常关注的问题。 我国现有的道路信息管理系统基本都是基于m a p l n f o 或a r c l n f o 平台，主要存在三 方面不足。一是基于不同平台的系统没有统一的数据格式标准；二是采用基于二维平面 的显示方式，缺少影像；三是系统操作较复杂，对专业知识要求较高。论文即针对以上 问题，首次将g o o g l ee a r t h 引入到道路信息管理之中，建立了基于g o o g l ee a r t h 的道路 信息管理系统。 论文研究了g o o g l ee a r t h 软件的特点、可扩展性和g o o g l ee a r t h 的空间地图投影算 法，分析了系统数据的集成模式，研究了数据格式的转换方法，并对系统集成的数据进 行了误差分析，提出了校正方法。论文还研究了g o o g l ee a r t h 平台上实现系统各个功能 模块的关键开发技术和程序流程，采用面向对象编程思想的c o m 编程结构，完成系统 的二次开发，实现了视图显示控制功能；道路信息搜索、定位显示功能；地理信息查询 功能；图层控制功能；道路动态显示和交通模拟功能。 系统以苏州市道路网作为实例进行测试，能直观地获取各种相关信息，界面友好， 为辅助决策提供更直接的信息支持，得到了比较满意的结果。论文为今后更深入地研究 基于g o o g l ee a r t h 的道路养护管理系统提供了思路，本系统基本达到了设计目标，具有 一定的实用价值。 关键词：g o o g l ee a r t h 、道路信息管理系统、k m l 、数据集成 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a se c o n o m y , t h ec o n t r a d i c t i o mo fr o a dm a n a g e m e n t a n dr o a dc o n s t r u c t i o nb e c o m ei n o r ep r o m i n e n t ，w h i c ha f f e c t st h er o a do p e r a t i n ge f f i c i e n c y a n ds e r v i c el e v e lh o wt oi m p r o v eo u rc o u n t r y t sm a dm a n a g e m e n ti si nu r g e n tn e e do f s o l u t i o n s c h i n a se x i s t i n gr o a di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m sa r em a i n l yb a s e do nt h ep l a t f o r m o fm a p l n f oo ra r c l n f o t h e r ea r et h r e em a j o rs h o r t c o m i n g s f i r s t ，t h es y s t e m sb a s e do n d i f f e r e n tp l a t f o r m sh a v e1 1 0u n i f i e dd a t af o r m a ts t a n d a r d s s e c o n d ，t h ed i s p l a yo fs y s t e m si s b a s e do nt w o d i m e n s i o na n dl a c ko fi m a g e s t h i r d t h eo p e r a t i o no fs y s t e r n si sc o m p l e x , a n d d e m a n d i n gl o t so fp r o f e s s i o n a lk n o w l e d g e i ti st h ef i r s tt i m et h a tt h em a di n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do ng o o g l ee a r t hi ss e tb yt h ew r i t e r , w h i c hi sa b o u tt os o l v et h e a b o v es h o r t c o m i n g s f i r s to fa n , t h ec h a r a c t e r i s t i c s ，e x p a n s i b i l i t y , a n ds p a c e - p r o j e c t i o na l g o r i t h mo fg o o g l e e a r t ha r ea n a l y s e db yt h i sp a p e r , t h ei n t e g r a t i n gm o d e la n df o r m a tc o n v e r s i o nm e t h o do fd a t a a r er e s e a r c h e d ，a n dac a l i b r a t i o nm e t h o di sp u tf o r w a r d s e c o n d l y , t h ek e yt e c h n i q u ea n dt h e p r o c e d u r a lf l o wo fs y s t e mf u n c t i o n a lm o d u l ed e v e l o p m e n ta r er e s e a r c h e d f i n a l l y , w i t ht h e c o mp r o g r a m m i n gs t r u c t u r e , t h ec o n t r o lf u n c t i o no fv i e wd i s p l a ya n dl a y e r , t h eq u e r y f i l n c t i o no fr o a da n dg e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n , a n dt h ep r o c e s ss i m u l a t i o no ft r a f f i ca r er e a l i z e d b yt h es y s t e m t h es y s t e mr u n sw i t ht h er o a do fs u z h o u 鹄a l le x a m p l e t h es u p p o r to fi n f o r m a t i o nf o r d e c i s i o ni sd i r e c t l yp r o v i d e db yt h es y s t e m i ti sp r o v e df e a s i b l ea n dd e p e n d a b l e al i n eo f t h o u g h tf o r t h ei n - d e p t hr e s e a r c ho fr o a dm a i n t e n a n c em a n a g e n m e n ts y s t e mb a s e do ng o o g l e e a r t hi sp r o v i d e db yt h i sp a p e r i th a ss o m ep r a c t i c a lv a l u e k e yw o r d s ：g o o g l ee a r t h , r o a di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m , d a t ei n p u t ，k m l u 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：二翌址日期：2 竺雩丝 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电 子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相 一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括以电子信息形式刊登) 论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布( 包括以电子信息形式刊登) 授权东南大 学研究生院办理。 ，1 研究生签名：驰导师签名： 第章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 随着我国国民经济的迅速发展，交通基础设施的建设突飞猛进，各种道路的罩程不 断增长，其辐射范围广，涉及因素众多，管理较为复杂。面对交通基础设施建设高速发 展的状况，道路信息管理技术的更新和提高愈发显得重要，传统的以人工为主的道路信 息管理模式正逐渐被自动化的道路信息管理系统所取代。完善我国的道路信息管理系 统，使道路信息管理走向现代化、科学化、智能化，提高公路的运行效率和服务水平， 准确地提供管理和决策分析，对今后提高道路养护和管理水平具有一定的意义。 道路是一个连续的对象，分布在地球的表面，它不仅是空间的实体、网络的实体， 而且是与地理位置、地理环境密切相关的实体。地理信息对道路的构造和形成有着决定 性的影响，因而脱离了地理信息对道路进行抽象会使道路模型在实用性、准确性和完备 性方面的现实意义大大降低。因此，为了有效管理道路资源，全面了解道路的布局，道 路数据应该与地理信息联系起来。也就是说，道路信息能够叠加在相应区域的地理信息 上，有关道路的路况、沿线环境、交通量等信息应能直观的显示出来。道路信息管理系 统应能提供较强的图形、图像处理能力。 g i s 为我们提供了一个满足要求的数据地图化系统，g i s 是在计算机软硬件的支持 下，对空间信息进行采集、存储、管理、查询、分析、显示和制图等处理的综合性技术。 g i s 在分析处理问题中能够方便地接受多种数据来源( 包括g p s 数据、摄影测量与遥感 数据等) ，重视空间分析模型的设计与集成，具有空间定性、定量、定位综合分析的功 能。支持多种空间数据结构及其转换功能，准确的空间与属性数据( 地形、地质、水文、 城市、道路、管线、植被等) 和数据操作方法【l 】，所以g i s 非常适用于和地理位置密切 相关的道路信息管理系统方面的研究。 我国的道路信息管理系统经过近十年的发展，许多省市都开发应用了基于m a p l n f o 或a r c l n f o 这两款g i s 软件的道路信息管理系统。随着网络时代的到来，具有地图信息 发布功能的w e b g i s 应运而生，使得公路管理信息系统从单一的信息分析处理向着信息 共享，办公网络化与自动化的方向发展，服务对象也相应的从管理者、领导者迈向大众。 随着图形技术的发展，将虚拟现实场景应用于传统的二维g i s 的3 d g i s 则是g i s 技术 的另一个发展方向，3 d g i s 是实现全方位、多层次、多要素时空分析的基础。 2 0 0 5 年6 月，g o o g l ee a r t h 的发布对g i s 行业产生了巨大的影响。g o o g l ee a r t h 采 用了b s 架构的w e b g i s 技术，并具备了3 d g i s 的特点。它通过i n t e r n e t 向用户提供根 据区域的各种精度的r s 卫星影像，支持3 d 模型的构建与展示，并提供g p s 数据的集 成展现功能，真t f 做到了3 s ( g i s 、g p s 、r s ) 的合理集成，是当前g i s 技术的完美应 用。g o o g l ee a r t h 对广大用户的需求有深刻的理解，容易为更多人所接受。它为我们提 供了一个新的数据地图化系统，与传统的g i s 软件相比，g o o g l ee a r t h 通过动态的三维 显示和全面的卫星影像使用户的视觉更开阔，真正置身于自然和社会环境中，直观地获 取各种信息，操作简单快捷，对宏观辅助决策提供更直接的信息支持。 目前在国内还没有学者对g o o g l ee a r t h 在道路工程中的应用进行过系统的研究。 g o o g l ee a r t h 的图像均为较新的卫星影像及航拍图片，有比较精确的三维地形数据，并 且其数据库处于不断的更新和完善中，开发人员可以通过k m l ( k e y h o l em a r k u p l a n g u a g e ) 文件导入用户定制的数据，g o o g l ee a r t h 提供了编程接口，可供开发人员进 行二次开发，这些都为g o o g l ee a r t h 在道路工程中的应用提供了很好的基础。本文是首 奎壹奎堂堡主兰垡丝奎 次将g o o g l ee a r t h 引入到道路信息管理之中，建立了基于g o o g l ee a r t h 的道路信息管理 系统，即通过的数据转换、校正和集成，将道路信息与相关的地理空间属性信息在g o o g l e e a r t h 平台上直观的显示出来，利用v i s u a lc + + 在g o o g l ee a r t h 软件基础上进行二次开发， 实现系统的功能需求。 1 2 国内外研究现状 近年来，随着计算机网络、数据库、虚拟现实等支撑技术的长足进步，g i s 技术处 于一个剧烈变革的发展阶段。以数据标准化、空间多维化、结构组件化、民用微型化、 系统智能化、平台网络化、应用社会化为基本特征的第四代g i s 技术已现雏形。其中网 络g i s ( w e b g i s ) 和三维g i s ( 3 d g i s ) 是新一代g i s 技术的两个重要分支。 2 0 0 5 年6 月g o o g l e 公司推出了目前热门的大众化g i s 系统g o o g l ee a r t h 。它采用 了b s 架构的w e b g i s 技术，并具备了3 d g i s 的特点。g o o g l ee a r t h 经过了三年的升级， 功能更加全面，在2 0 0 9 年1 月发布了5 0b e t a 版。伴随着g o o g l ee a r t h 的推出，许多公 司包括m i c r o s o t t 、y a h o o 等国际大型软件商和网络服务商，纷纷推出了各自的地图搜索 与服务。m i c r o s o f t 推出v i r t u a le a r t h ，可以提供实时的地图搜索服务；e s r i 公司也发布 了一个虚拟地球可视工具a r c g i se x p l o r e r 提供自由的2 d 、3 d 的地理信息浏览、查 询及分析能；s k yl i n e 公司推出一款在线地球浏览器，用户可以利用这款软件自由地绘 制三维地形图并可以进行城市规划。 在国外g o o g l ee a r t h 已经应用于很多领域，例如开发交通部门的道路信息管理系统 和可视化道路养护辅助系统，以及地域的向导系统等。而在国内对于g o o g l ee a r t h 的研 究则刚刚起步，仅限于地学信息整合以及三维建模等初级阶段。据现有资料显示，没有 学者对g o o g l ee a r t h 在道路工程中的应用以及对g o o g l ee a r t hc o ma p i 二次开发技术进 行过系统的研究。 1 2 1 国外研究现状 地理信息系统在国外应用较早，已经开发出大量的实用化地理信息系统。在8 0 年 代初期地理信息系统就已经应用于道路管理方面，并且随着地理信息系统技术的快速进 步，各种道路信息管理系统也更加完善【2 】。 美国从8 0 年代初开始，各州公路署与测绘部门紧密合作，采取分工合作的方式， 负责各数据库的开发、维护和更新，实现各部门数据共享，基于g i s 的道路管理系统已 经得到广泛应用【3 】，例如加州交通部采用交通地理信息系统管理全州的9 2 0 0 0 英里长的 公路、上千座桥梁、铁路、航道及民航机场。新加坡于1 9 9 0 年耗资4 3 万新元设计与开 发的道路管理系统，于1 9 9 1 年1 月币式推行。该系统的使用使新加坡成为东南亚地区 第一个通过先进仪器和电脑系统来管理全国公路网的国家，提高了公路养护和管理的能 力。1 9 9 2 年，南安普顿( 英格兰) 、科隆( 德国) 和比雷埃夫斯( 希腊) 等城市合作利 用智能交通系统建立了欧洲道路管理系统( r o m a n s e ) 。此系统经过改进完善已成为 商业系统，在欧洲得到了推广应用【4 】。加拿大、澳大利亚、同本和香港等经济发达国家 和地区也已经广泛使用道路信息管理系统，部分非洲、南美洲和东南亚等发展中国家在 世界银行、国际道路协会( p i a r c ) 等机构的援助下，已建立或正在建立、实施道路管 理系统【5 1 。 g o o g l ee a r t h 的推出对g i s 行业产生了巨大的影响，在国外g o o g l ee a r t h 的应用非 常广泛，各国学者对g o o g l ee a r t h 的研究也很深入。 g o o g l ee a r t h 在道路交通行业的应用：美国的加利福尼亚州开发了基于g o o g l ee a r t h 的交通辅助可视化管理系统，该系统用于辅助管理交通基础设施的养护、运营和建设。 2 第4 章绪论 系统利用g o o g l ee a r t h 表现各种交通设施的复杂关系，系统定义的交通设施模型包括固 定设施、移动设施、道路线形、养护方法和实时交通传感器，采用了分层显示的结构， 建立了可视化服务器。系统的类和属性基于标准化语法，允许系统进行分离设计和开发， 便于升级维护【6 j 。美国的其他州以及欧洲许多国家也都开发了类似的基于g o o g l ee a r t h 的道路交通管理与导航系统。 泰国开发了基于g o o g l ee a r t h 、g p s 、g p r s 的交通实时跟踪管理系统。该系统具有 易于管理的用户界面，通过w 曲服务器与g o o g l ee a r t h 来实时跟踪安装了g p s 的交通 工具。该系统通过g p s g p r s 模块实现地点定位和信息传输，由m m c 和一个8 位a v r 微控制器来临时存储位置信息，实现了基于g o o g l ee a r t h 的交通情况动态显示f 7 1 。 g o o g l ee a r t h 在其他方面的应用和研究：美国g e s ( g o d d a r de a r t hs c i e n c e s ) 、d i s c ( d a t aa n di n f o r m a t i o ns e r v i c e sc e n t e r ) 、n a s a 联合开发了基于g o o g l ee a r t h 的a t r a i n 卫星垂直剖面数据的可视化系统。系统集成了来自a t r a i n 卫星的大气垂直剖面数据， 显示了c l o u d s a t 卫星的云层剖面雷达数据以及沿卫星轨道的垂直分布特征云，并分别建 立了不同区域的基于k m l 格式的数据三维剖面模型【8 】。马萨诸塞州建立了基于g o o g l e e a r t h 的工程项目可视化系统，该系统可以让市民根据自己的观点来确定公共项目的选 址范围，系统可以收集市民信息，为项目的规划设计提供依据，该系统已经应用于当地 风力发电厂的项目之中【9 】。加利福尼亚州开发了供市民使用的化学污染三维查询系统。 该系统链接在工商业污水附加费网站，基于g o o g l ee a r t h 服务器，并建立了本地o r a c l e 数据库，实现了数据的空间可视化【1 0 1 。 日本学者建立了基于g o o g l ee a r t h 的o g c ( o p e ng i sc o n s o r t i u m ) w 曲服务项目， 研究了g o o g l ee a r t h 使用的k m l 数据格式和转换方法，开发了将o g c 使用的g m l ( g e o g r a p h i cm a r k u pl a n g u a g e ) 数据转换为g o o g l ee a r t h 使用的k m l 格式的程序【l 1 1 。 g o o g l ee a r t h 是当前g i s 技术的完美应用，通过基于g o o g l ee a r t h 的开发已经为许 多行业带来了实际效益，各国对g o o g l ee a r t h 的研究必将会更加广泛和深入。 1 2 2 国内研究现状 我国地理信息系统方面的工作是自2 0 世纪8 0 年代初开始。以1 9 8 0 年中国科学院 遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，在几年的起步发展阶段 中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配置、软件研制、规范制定、区域试验研究、 局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在 全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。自9 0 年代起，中国地理信息 系统步入快速发展阶段。力图使地理信息系统从初步发展时期的实验、局部应用走向实 用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据【i 引。同时地理信息系统的研究 和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。 国内在基于g i s 的道路信息管理系统的研究方面发展比较缓慢【13 1 。8 0 年代，有些 地方开发了单纯的路况管理数据库，但应用效果不理想，直到1 9 9 3 年陕西省交通厅推 出一个当时具有国际先进水平的地市级公路数据库，这是国内第一个建立在g i s 上的公 路数据库。此后随着我国的经济高速发展，高速公路也进入大规模建设时期，基于g i s 技术的道路管理系统相继开始研发和完成。下面分别进行介绍： 在1 9 9 7 年福建省高速公路建设总指挥部研制开发了“高速公路数据库系统 ，该系 统可以辅助高速公路的建设、管理、养护等工作，系统包括高速公路建设多方面的数据， 采用c l i e n t s e r v e r 体系结构，运用m a p l n f 0 4 0 平台、s q ls e r v e r 6 0 数据库和p o w e r b u i l d e r 5 0 等开发平台将空间属性数据与物理属性数据有机结合，能够实现图形、图像 和统计数据的综合分析及处理。 在1 9 9 8 年安徽省公路管理局参加了“九五”国家重点科技项目“g i s 在公路设计 3 东南大学硕十学位论文 中的应用研究与开发课题，建立了安徽省道路地理信息系统。 在1 9 9 9 年河北省高速公路管理局和交通部科学研究所共同研究开发了河北省高速 公路路面管理系统p m s h b e x p ，它主要包括高速公路路面数据库管理系统，路面管理 与决策系统，公路前方图像管理系统和公路地理信息系统等子系统。其中地理信息系统 运用m a p l n f o 平台。 在2 0 0 0 年陕西省高等级公路管理局和西安交远信息产业有限公司联合研制完成陕 西省高速公路养护管理数据库 ，它是专门针对高速公路养护管理建立的。 在2 0 0 3 年王凌林进行了基于g i s 的城市道路信息系统的研究与开发，架构了系统 的总体框架，实现了基于a r e l n f o 的城市道路信息管理系统中的关键技术，包括基于 a r c l n f o 的数据管理和基于a r c m a p 数据的分层显示l j 引。 在2 0 0 6 年赵欣进行了公路基础地理信息系统及其关键技术的研究，组建了 m a p o b j e c t s 和网络发布平台a r c l m s ，根据广州市公路局工作需要，建立了基础地理信 息系统和基础地理信息网上发布系统【l5 | 。 在2 0 0 5 年g o o g l ee a r t h 由g o o g l e 公司发布后，国内学者主要对g o o g l ee a r t h 在以 下方面的应用进行了研究： 黄皓进行了面向服务信息的共享在g o o g l ee a r t h 中实现的研究，根据面向服务的地 理信息共享系统的结构和框架，设计出了在g o o g l ee a r t h 上的具体实现方案。描述了 g o o g l ee a r t h 地理信息w e b 服务发布者、g o o g l ee a r t h 地理信息w e b 服务使用者和g o o g l e m a p s 的地理信息w 曲服务使用者的系统结构和程序流程6 1 。 王恩泉进行了中国版g o o g l ee a r t h 空间数据的组织与管理研究，对g o o g l ee a r t h 模 式的软件的空间数据组织与管理进行了一些探索，研究了空间数据数据的获取、预处理 分析和空间数据的组织管理，以及检索和可视化【l7 | 。 薛亚婷进行了基于g o o g l ee a r t h 及k m l 的数字校园设计及实现方法的研究，建立 了基于g o o g l ee a r t h 和k m l 数据的本校3 d 系统，利用数据库技术实现校园基础地理 数据的管理，设计和实现虚拟校园系统【1 8 】。 王强进行了基于g o o g l ee a r t h 平台的数字旅游应用研究，提出了数字旅游的概念、 研究内容和发展方向，并结合现有多种软件和g o o g l ee a r t h 平台，实现了广泛、大众的 数字旅游应用【l 9 1 。 李健进行了基于g o o g l ee a r t h 平台的地学信息集成研究，提出了基于g o o g l ee a r t h 平台的地学信息综合集成的技术框架与系统设计流程，以龙门山地区油气地质地球物理 勘探研究资料的综合集成为例，建立了一个基于g o o g l ee a r t h 数字地球平台的地质、地 球物理、钻探和研究文献信息综合集成原型系统。该系统具有地学数据与地标关联、图 层叠加、数据库连接、软件集成等功能【2 。 1 2 3 存在的主要问题 综合以上的分析可以知道，国内在基于g o o g l ee a r t h 的道路信息管理系统方面还没 有进行过系统的研究，存在以下需要解决的关键问题，也是本论文所要研究的重点： ( 1 ) 基于不同平台的道路信息管理系统没有统一的数据格式标准； ( 2 ) 已有的道路信息管理系统仍采用基于二维平面的显示方式，缺少影像； ( 3 ) 系统所需数据的获取、转换、集成和校- f 的方法； ( 4 ) 基于g o o g l ee a r t h 的道路信息数据的表现效果； ( 5 ) 系统的需求分析和设计以及系统的开发技术。 4 第章绪论 1 3 研究目的和意义 随着g i s 技术的快速发展以及g o o g l ee a r t h 的出现和广泛应用，笔者首次将g o o g l e e a r t h 引入到道路信息管理之中，通过本文的研究，将g o o g l ee a r t h 和道路信息管理系统 相结合，使信息化技术更好的服务于公路运输系统，并为实现基于g o o g l ee a r t h 的可视 化道路养护辅助系统和交通管理系统打下基础。 本文所研究的基于g o o g l ee a r t h 的道路信息管理系统具有许多基于传统g i s 软件的 道路信息管理系统所没有的优点。首先不同区域的道路信息和相关的地理信息可以无缝 集成，其次它使道路信息管理系统更加简单、直观、易操作，更容易为广大用户所接受。 本文所建立的基于g o o g l ee a r t h 的道路信息管理系统，就是以g o o g l ee a r t h 为工作平台， 利用v i s u a lc + + 通过g o o g l ee a r t hc o m a p i 接口进行二次开发，实现集道路信息和地理 信息的采集、存储、管理和分析于一体，具备公路信息查询等功能，面向分析、决策和 可视化表达的系统体系。 综上所述，本文所研究的基于g o o g l ee a r t h 的道路信息管理系统，是首次将g o o g l e e a r t h 引入到道路工程之中。解决了g o o g l ee a r t h 在道路信息管理中应用的一些技术问 题，实现了数据的转换、校正与集成，数据的分层显示，道路信息数据的表现效果，以 及根据道路信息管理系统需求的二次开发。实现了道路信息结合卫星影像的三维动态显 示和数字化管理，为用户提供了信息的浏览、查询等功能，具有直观、易操作等优点， 对已有的道路信息管理系统是个很好的补充和完善，符合当前国民经济的发展方向和社 会的迫切需求，具有一定的现实意义。 1 4 研究的主要内容与关键技术路线 1 4 1 研究的主要内容 本文主要是建立基于g o o g l ee a r t h 的道路信息管理系统的研究，其中包括了g o o g l e e a r t h 扩展性的研究；数据的集成、转换和校j 下的研究；系统开发技术的研究；并根据 需求分析，开发出具有实用性和可行性的功能，使系统具备初步的使用性，达到基本满 足用户的同常使用要求。研究的主要内容包括以下五个方面： ( 1 ) g o o g l ee a r t h 的扩展性研究 通过对g o o g l ee a r t h 的介绍，总结软件的特点和常用功能，进而研究g o o g l ee a r t h 的可扩展性。对g o o g l ee a r t h 扩展性的研究主要包括以下几个方面：通过k m l 格式文 件添加本地数据；通过c o m a p i 接口进行二次开发；通过s k e t c h u p 建立三维模型；通 过丰富的辅助软件和工具来扩展功能。 ( 2 ) 系统数据的集成和转换研究 研究系统数据的集成模式和数据格式的转换方法。在数据的格式转换方面，笔者对 比介绍了g i s 软件白带的数据转换功能，g o o g l ee a r t hp r o 的数据导入功能和第三方数 据管理软件的转换功能；根据g o o g l ee a r t h 的空间地图投影算法，具体研究了系统所需 的基本道路信息数据的集成和道路设计信息数据的集成方法；最后对系统集成数据进行 了误差分析，并研究了校j 下方法。 ( 3 ) 系统的设计 通过对系统的需求分析，根据我国已有的道路信息管理系统所存在不足，结合 g o o g l ee a r t h 的特点，进而确定了系统的功能需求；在确定了系统的设计原则后，对系 统进行了逻辑结构设计、系统的具体功能设计和总体框架设计。 5 东南大学硕士学位论文 ( 4 ) 系统丌发技术的研究 采用了面向对象编程思想的c o m 编程结构，面向对象的系统开发方法符合现代计 算机开发技术的发展趋势，提高了系统开发效率，减少了开发成本，并解决了旧系统维 护扩充困难的问题，进而研究实现系统每个功能的关键开发技术并设计程序流程，使用 m i e r o s o t tv i s u a lc + + 进行基于g o o g l ee a r t h 的二次开发编程。 ( 5 ) 实例应用和功能实现 根据系统实现的基本思路，为本系统集成所需的道路信息数据，说明系统主要功能 模块的操作方法，展现各种数据的表现形式和系统的具体功能。最后系统以苏州市道路 作为实例进行应用，通过实际运行对系统进行检验。 1 4 2 关键技术路线 根据论文的内容，研究的关键技术路线如图1 1 所示： 6 第章绪论 图1 1 技术路线示意图 7 东南大学硕士学位论文 第二章g o o g iee ar t h 的概述 2 1g o o g l ee a r t h 的简介 g o o g l ee a r t h 是g o o g l e 公司开发的一款基于3 d 的地图服务类软件，它将卫星影像、 航空照片、三维地面模型等g i s 信息布置在一个三维地球模型上，供人们浏览使用，是 目前很热门的大众化g i s 系统【2 1 j 。 g o o g l ee a r t h 的格栅数据基本都来源于美国国家航空航天局( n a s a ) 的卫星图像； 航拍部分来源于g i s g p s 相关业务为主的英国公司b l u e s k y 和以g i s 、航空勘测为主的 美国公司s a l l b o m 。g o o g l ee a r t h 根据区域地理位置的重要性不同匹配以分辨率不同的卫 星图像，最高分表率可达0 6 米，航空图像则精度更高；当视高改变时，g o o g l ee a r t h 会根据视野范围的大小，选择适当分辨率的卫星图像对视野范围进行数据更新。为方便 服务不同的用户，g o o g l ee a r t h 还支持矢量数据的提取，用户可以方便地从g o o g l e e a r t h 遥感影像中采集矢量数据进行分析和应用。 2 1 1 g o o g i ee a r t h 的特点 g o o g l ee a r t h 具有以下四个特点： ( 1 ) 地理信息直观，可以浏览全世界任何位置的卫星影像和矢量信息地图。卫星 影像的分辨率针对不同地区采用不同的分辨率，互联网用户能很容易地找到自己感兴趣 的地方。浏览这些信息不需要任何地理信息专业知识，更不需要专业人员的注解，做到 了一目了然。 ( 2 ) 强劲的三维引擎和超高速率的数据压缩传输。g o o g l ee a r t h 采用的超高效率的 影像数据压缩技术，将超大数据量的影像以极低的延时传送给互联网用户。 ( 3 ) 多源影像数据和完整的分类数据库。g o o g l ee a r t h 提供的卫星影像分辨率不同， 这些影像数据只经过坐标系统的纠正，统一到虚拟地球中，影像的色彩和拼接没有进行 特别处理。影像和矢量数据来源多样化，并且在不断地更新和完善。 ( 4 ) 结合搜索引擎，提供便捷、免费的通用服务。g o o g l ee a r t h 是世界上最大的搜 索引擎公司美国g o o g l e 公司的最新产品，g o o g l e 面向全世界互联网用户提供最完 善的搜索服务。 2 1 2g o o g i ee a r t h 常用功能 g o o g l ee a r t h 主界面如图2 1 所示，在主界面可以点选以下五个主要功能。 视图区域功能：按住鼠标左键拖拽，可移动视图区域，滚轮可以缩放地图。视 图区域中的视角转换图标可以实现不同视角观测地表的效果，从而使三维地图 得到很好的显示。 s e a r c h 面板功能：“f l vt o ”选项能完成目标点位置的快速查询，可以通过坐标 位置( 经纬度) 和点位名称的形式完成查询。商务查询功能可以实现在哪里 ( w h e r e ) 有什么( w h a t ) 的查询。 p l a c e s 面板功能：在“m yp l a c e s ”文件夹中，g o o g l ee a r t h 自动加载了一个文件 夹“s i g h t s e e m g ，该文件夹列出了世界知名的多个景点地标。“t e m p o r a r y p l a c e s ” 文件夹用来存储一些g o o g l ee a r t h 服务器数据中没有的数据，例如用户自定义 地标。 墨= ! ! 竺坐! 苎! 盟堡笙 l a y e r s 面板：为了方便用户选择和利用已有数据资源，图层控制面板可以控制 特定图层的显示与否使用户方便直观的显示查询信息。 工具栏功能：工具栏除增加点位标记图标外还有隐藏边界框( h i n ds i d e b a r ) 、 增加多边形( a d dp o l y g o n ) 、增加路径( a d dp a t h ) 、增加叠置图像( a d di m a g e o v e r l a y ) 、显示刻度尺( s h o w r u l e r ) 、发送电子邮件( e m a i l ) 和打印( p r i n t ) 等功能。 越。 一a 捌 ：鬃蓄l = i l 兰一1 ：吕三= l d 2 2g o o g l ee a r t h 的扩展性 图2 一ig o o g l ee a r t h 主界而 g o o g l ee a r t h 主要有四种扩展方式： 足通过k m l 文件扩展数据的形式；二是通 过组件( c o m ) a p i 进行：次丌发形式；i 是通过= 维建模扩艘视图的形式；叫是利用 卞富的辅助软件和工具来扩展功能的形式。 k m l 是k e y h o l e m a r k u pl a n g u a g e 的缩1 j 。k m l 文件采用r x m l 文件的语法和文 结构，用j 捕进和保存地理信息，如点、线、【h 1 、罔片、文小臀， ：在g o o g l ee a r t h 和g o o g l e m a p s 叶 显示 2 2 1 0 g o o g l e e a r t h 和g o o g l e m a p s 处理k m l 文件的方式与网页浏 览器处理h t m l 和x m l 文什的方式类似。像h t m l 一样，k m l 使用包含名称和属性 的标签( t a g ) 爿确定艟示方式，因此可将g o o g l ee a r t h 干几g o o g l em a p 视为k m l 文件 浏览器。 k m l 现住使用版小是22 ，低版奉的k m l 文件可以被g o o g l ee a r t h 最新客户端读 取井保存为k m l 22 。k m l 22 能提供以下功能： 指定一个地点的图标和标沣米区分母一个地点 为视图指定视角来创建小同的特写镜头 东南大学硕十学位论文 使用指定地理位置的图片标注 为特定种类的标注定义显示式样 为标注指定基于h t m l 语法的描述，支持超级链接和图片的显示 使用f o l d e r s 对标注进行树形的分类管理 基于时间戳记的标注可以用来进行动态的播放 从本地或远程的网络地址动态的加载k m l 文件 当g o o g l ee a r t h 客户端视图变化时，自动将视图信息发送给指定的源服务器并 从服务器获取相关的标注信息 k m z 是g o o g l ee a r t h 默认的输出文件格式，是一个经过z i p 格式压缩过的k m l 文 件，直接下载的k m z 文件会被w i n d o w s 认成z i p 文件，所以另存的时候文件扩展名会 被改成z i p ，因此需要手动将文件扩展名改成k m z 。k m z 文件可以用z i p 工具软件打 开，然后解压缩后即可得到原始k m l 文件。k m z 不仅能包含k m l 文本，也能包含其 他类型文件，如本地连接的图片等。如果地标描述中链接了本地图片等其他文件，保存 类型选k m z 而不选k m l ，g o o g l ee a r t h 会把连接的图片等文件复制一份在k m z 压缩 包中。 2 2 1 1k m l 语法和文件结构 k m l 文件采用了x m l 文件的语法和文件结构【2 3 1 。该文件基于t a g 的表达方式。t a g 以 开头，以 结尾，中间是t a g 的值。k m l 文件是许多t a g 构成的集合。t a g 之间的关系主要包括并列和包含两种方式。例如，有两个标签t a g l 和t a 9 2 ，t a g l 和t a 9 2 并列的情况如下所示： t a g l 值 t a 9 2 值 t a g l 包含t a 9 2 的情况如下所示： t a gl 值 t a 9 2 值 g o o g l ee a r t h 自定义的t a g 种类很多，因而用户可以通过k m l 文件在g o o g l ee a r t h 客户端中显示丰富的内容。鉴于t a g 这种包含关系，g o o g l ee a r t h 的t a g 集具有明显的层 次关系，这种层次关系是树状的。上层的t a g 可以包含下层的t a g ，反之则不能。同一层 次的t a g 可以并列存在于k m l 文件中。最上层的是k m l ，用来表明该文件是一个k m l 文件。k m l 的下层主要包括f o l d e r 和d o c u m e n t ，其中f o m e r 用来创建文件夹，d o c u m e n t 用来创建一个目录。f o l d e r 和d o c u m e n t 的下层包括很多t a g ，其中最重要的是p l a c e m a r k 。 基本上在任何一个k m l 文件中，用户都可以看到p l a c e m a r k 。p l a c e m a r k 用来表示视图 中指定位置的相关信息，如表2 1 所示。 表2 1p l a c e m a r k 下层t a g 列表 名称功能说明 n a m e 指明地标的名称 d e s c r i p t i o n 描述该地标的属性，支持h t m l 语法 l o o k a t 描述该地标l l 视图的相关信息，如视高、视底点等 v i s i b i l i t y 定义用户打歼该地标时是否显示标注内容 g e o m e t r y c o l l e c t i o n 添加多个几何形状的集合 g r o u n d o v e