[硕士论文精品]基于google earth的道路信息管理系统的研究

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MAPLNFO或ARCLNFO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GOOGLEEARTH引入到道路信息管理之中，建立了基于GOOGLEEARTH的道路信息管理系统。论文研究了GOOGLEEARTH软件的特点、可扩展性和GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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COM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GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH、道路信息管理系统、KML、数据集成ABSTRACTABSTRACTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFCHINASECONOMY,THECONTRADICTIOMOFROADMANAGEMENTANDROADCONSTRUCTIONBECOMEINOREPROMINENT，WHICHAFFECTSTHEROADOPERATINGEFFICIENCYANDSERVICELEVELHOWTOIMPROVEOURCOUNTRYTSMADMANAGEMENTISINURGENTNEEDOFSOLUTIONSCHINASEXISTINGROADINFORMATIONMANAGEMENTSYSTEMSAREMAINLYBASEDONTHEPLATFORMOFMAPLNFOORARCLNFOTHEREARETHREEMAJORSHORTCOMINGSFIRST，THESYSTEMSBASEDONDIFFERENTPLATFORMSHAVE110UNIFIEDDATAFORMATSTANDARDSSECOND，THEDISPLAYOFSYSTEMSISBASEDONTWODIMENSIONANDLACKOFIMAGESTHIRDTHEOPERATIONOFSYSTERNSISCOMPLEX,ANDDEMANDINGLOTSOFPROFESSIONALKNOWLEDGEITISTHEFIRSTTIMETHATTHEMADINFORMATIONMANAGEMENTSYSTEMBASEDONGOOGLEEARTHISSETBYTHEWRITER,WHICHISABOUTTOSOLVETHEABOVESHORTCOMINGSFIRSTOFAN,THECHARACTERISTICS，EXPANSIBILITY,ANDSPACEPROJECTIONALGORITHMOFGOOGLEEARTHAREANALYSEDBYTHISPAPER,THEINTEGRATINGMODELANDFORMATCONVERSIONMETHODOFDATAARERESEARCHED，ANDACALIBRATIONMETHODISPUTFORWARDSECONDLY,THEKEYTECHNIQUEANDTHEPROCEDURALFLOWOFSYSTEMFUNCTIONALMODULEDEVELOPMENTARERESEARCHEDFINALLY,WITHTHECOMPROGRAMMINGSTRUCTURE,THECONTROLFUNCTIONOFVIEWDISPLAYANDLAYER,THEQUERYFILNCTIONOFROADANDGEOGRAPHICINFORMATION,ANDTHEPROCESSSIMULATIONOFTRAFFICAREREALIZEDBYTHESYSTEMTHESYSTEMRUNSWITHTHEROADOFSUZHOU鹄ALLEXAMPLETHESUPPORTOFINFORMATIONFORDECISIONISDIRECTLYPROVIDEDBYTHESYSTEMITISPROVEDFEASIBLEANDDEPENDABLEALINEOFTHOUGHTFORTHEINDEPTHRESEARCHOFROADMAINTENANCEMANAGENMENTSYSTEMBASEDONGOOGLEEARTHISPROVIDEDBYTHISPAPERITHASSOMEPRACTICALVALUEKEYWORDSGOOGLEEARTH,ROADINFORMATIONMANAGEMENTSYSTEM,DATEINPUT，KMLU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11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。GIS为我们提供了一个满足要求的数据地图化系统，GIS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。GIS在分析处理问题中能够方便地接受多种数据来源包括GPS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GIS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MAPLNFO或ARCLNFO这两款GIS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WEBGIS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GIS的3DGIS则是GIS技术的另一个发展方向，3DGIS是实现全方位、多层次、多要素时空分析的基础。2005年6月，GOOGLEEARTH的发布对GIS行业产生了巨大的影响。GOOGLEEARTH采用了BS架构的WEBGIS技术，并具备了3DGIS的特点。它通过INTERNET向用户提供根据区域的各种精度的RS卫星影像，支持3D模型的构建与展示，并提供GPS数据的集成展现功能，真TF做到了3SGIS、GPS、RS的合理集成，是当前GIS技术的完美应用。GOOGLEEARTH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GIS软件相比，GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH在道路工程中的应用进行过系统的研究。GOOGLEEARTH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KMLKEYHOLEMARKUPLANGUAGE文件导入用户定制的数据，GOOGLEEARTH提供了编程接口，可供开发人员进行二次开发，这些都为GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH引入到道路信息管理之中，建立了基于GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH平台上直观的显示出来，利用VISUALC在GOOGLEEARTH软件基础上进行二次开发，实现系统的功能需求。12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，GIS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GIS技术已现雏形。其中网络GISWEBGIS和三维GIS3DGIS是新一代GIS技术的两个重要分支。2005年6月GOOGLE公司推出了目前热门的大众化GIS系统GOOGLEEARTH。它采用了BS架构的WEBGIS技术，并具备了3DGIS的特点。GOOGLEEARTH经过了三年的升级，功能更加全面，在2009年1月发布了50BETA版。伴随着GOOGLEEARTH的推出，许多公司包括MICROSOTT、YAHOO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。MICROSOFT推出VIRTUALEARTH，可以提供实时的地图搜索服务；ESRI公司也发布了一个虚拟地球可视工具ARCGISEXPLORER提供自由的2D、3D的地理信息浏览、查询及分析能；SKYLINE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GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH在道路工程中的应用以及对GOOGLEEARTHCOMAPI二次开发技术进行过系统的研究。121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80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80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GIS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92000英里长的公路、上千座桥梁、铁路、航道及民航机场。新加坡于1990年耗资43万新元设计与开发的道路管理系统，于1991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。1992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ROMANSE。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PIARC等机构的援助下，已建立或正在建立、实施道路管理系统【51。GOOGLEEARTH的推出对GIS行业产生了巨大的影响，在国外GOOGLEEARTH的应用非常广泛，各国学者对GOOGLEEARTH的研究也很深入。GOOGLEEARTH在道路交通行业的应用美国的加利福尼亚州开发了基于GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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【6J。美国的其他州以及欧洲许多国家也都开发了类似的基于GOOGLEEARTH的道路交通管理与导航系统。泰国开发了基于GOOGLEEARTH、GPS、GPRS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GOOGLEEARTH来实时跟踪安装了GPS的交通工具。该系统通过GPSGPRS模块实现地点定位和信息传输，由MMC和一个8位AVR微控制器来临时存储位置信息，实现了基于GOOGLEEARTH的交通情况动态显示F71。GOOGLEEARTH在其他方面的应用和研究美国GESGODDARDEARTHSCIENCES、DISCDATAANDINFORMATIONSERVICESCENTER、NASA联合开发了基于GOOGLEEARTH的ATRAIN卫星垂直剖面数据的可视化系统。系统集成了来自ATRAIN卫星的大气垂直剖面数据，显示了CLOUDSAT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KML格式的数据三维剖面模型【8】。马萨诸塞州建立了基于GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH服务器，并建立了本地ORACLE数据库，实现了数据的空间可视化【101。日本学者建立了基于GOOGLEEARTH的OGCOPENGISCONSORTIUMW曲服务项目，研究了GOOGLEEARTH使用的KML数据格式和转换方法，开发了将OGC使用的GMLGEOGRAPHICMARKUPLANGUAGE数据转换为GOOGLEEARTH使用的KML格式的程序【L11。GOOGLEEARTH是当前GIS技术的完美应用，通过基于GOOGLEEARTH的开发已经为许多行业带来了实际效益，各国对GOOGLEEARTH的研究必将会更加广泛和深入。122国内研究现状我国地理信息系统方面的工作是自20世纪80年代初开始。以1980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90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GIS的道路信息管理系统的研究方面发展比较缓慢【131。80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1993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GIS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GIS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1997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CLIENTSERVER体系结构，运用MAPLNF040平台、SQLSERVER60数据库和POWERBUILDER50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1998年安徽省公路管理局参加了“九五”国家重点科技项目“GIS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1999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PMSHBEXP，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MAPLNFO平台。在2000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2003年王凌林进行了基于GIS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ARELNFO的城市道路信息管理系统中的关键技术，包括基于ARCLNFO的数据管理和基于ARCMAP数据的分层显示LJ引。在2006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MAPOBJECTS和网络发布平台ARCLMS，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2005年GOOGLEEARTH由GOOGLE公司发布后，国内学者主要对GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH上的具体实现方案。描述了GOOGLEEARTH地理信息WEB服务发布者、GOOGLEEARTH地理信息WEB服务使用者和GOOGLEMAPS的地理信息W曲服务使用者的系统结构和程序流程61。王恩泉进行了中国版GOOGLEEARTH空间数据的组织与管理研究，对GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH及KML的数字校园设计及实现方法的研究，建立了基于GOOGLEEARTH和KML数据的本校3D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【18】。王强进行了基于GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH平台，实现了广泛、大众的数字旅游应用【L91。李健进行了基于GOOGLEEARTH平台的地学信息集成研究，提出了基于GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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。123存在的主要问题综合以上的分析可以知道，国内在基于GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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13研究目的和意义随着GIS技术的快速发展以及GOOGLEEARTH的出现和广泛应用，笔者首次将GOOGLEEARTH引入到道路信息管理之中，通过本文的研究，将GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH的道路信息管理系统具有许多基于传统GIS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GOOGLEEARTH的道路信息管理系统，就是以GOOGLEEARTH为工作平台，利用VISUALC通过GOOGLEEARTHCOMAPI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GOOGLEEARTH的道路信息管理系统，是首次将GOOGLEEARTH引入到道路工程之中。解决了GOOGLEEARTH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。14研究的主要内容与关键技术路线141研究的主要内容本文主要是建立基于GOOGLEEARTH的道路信息管理系统的研究，其中包括了GOOGLEEARTH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1GOOGLEEARTH的扩展性研究通过对GOOGLEEARTH的介绍，总结软件的特点和常用功能，进而研究GOOGLEEARTH的可扩展性。对GOOGLEEARTH扩展性的研究主要包括以下几个方面通过KML格式文件添加本地数据；通过COMAPI接口进行二次开发；通过SKETCHUP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GIS软件白带的数据转换功能，GOOGLEEARTHPRO的数据导入功能和第三方数据管理软件的转换功能；根据GOOGLEEARTH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GOOGLEEARTH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COM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MIEROSOTTVISUALC进行基于GOOGLEEARTH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。142关键技术路线根据论文的内容，研究的关键技术路线如图11所示6第章绪论图11技术路线示意图7东南大学硕士学位论文第二章GOOGIEEARTH的概述21GOOGLEEARTH的简介GOOGLEEARTH是GOOGLE公司开发的一款基于3D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GIS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GIS系统【21J。GOOGLEEARTH的格栅数据基本都来源于美国国家航空航天局NASA的卫星图像；航拍部分来源于GISGPS相关业务为主的英国公司BLUESKY和以GIS、航空勘测为主的美国公司SALLBOM。GOOGLEEARTH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06米，航空图像则精度更高；当视高改变时，GOOGLEEARTH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，GOOGLEEARTH还支持矢量数据的提取，用户可以方便地从GOOGLEEARTH遥感影像中采集矢量数据进行分析和应用。211GOOGIEEARTH的特点GOOGLEEARTH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。GOOGLEEARTH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。GOOGLEEARTH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。GOOGLEEARTH是世界上最大的搜索引擎公司美国GOOGLE公司的最新产品，GOOGLE面向全世界互联网用户提供最完善的搜索服务。212GOOGIEEARTH常用功能GOOGLEEARTH主界面如图21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。SEARCH面板功能“FLVTO”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WHERE有什么WHAT的查询。PLACES面板功能在“MYPLACES”文件夹中，GOOGLEEARTH自动加载了一个文件夹“SIGHTSEEMG，该文件夹列出了世界知名的多个景点地标。“TEMPORARYPLACES”文件夹用来存储一些GOOGLEEARTH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LAYERS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HINDSIDEBAR、增加多边形ADDPOLYGON、增加路径ADDPATH、增加叠置图像ADDIMAGEOVERLAY、显示刻度尺SHOWRULER、发送电子邮件EMAIL和打印PRINT等功能。越。一A捌鬃蓄LIL兰一1吕三LD22GOOGLEEARTH的扩展性图2一IGOOGLEEARTH主界而GOOGLEEARTH主要有四种扩展方式足通过KML文件扩展数据的形式；二是通过组件COMAPI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。KML是KEYHOLEMARKUPLANGUAGE的缩1J。KML文件采用RXML文件的语法和文结构，用J捕进和保存地理信息，如点、线、【H1、罔片、文小臀，在GOOGLEEARTH和GOOGLEMAPS叶显示2210GOOGLEEARTH和GOOGLEMAPS处理KML文件的方式与网页浏览器处理HTML和XML文什的方式类似。像HTML一样，KML使用包含名称和属性的标签TAG爿确定艟示方式，因此可将GOOGLEEARTH干几GOOGLEMAP视为KML文件浏览器。KML现住使用版小是22，低版奉的KML文件可以被GOOGLEEARTH最新客户端读取井保存为KML22。KML22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HTML语法的描述，支持超级链接和图片的显示使用FOLDERS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KML文件当GOOGLEEARTH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KMZ是GOOGLEEARTH默认的输出文件格式，是一个经过ZIP格式压缩过的KML文件，直接下载的KMZ文件会被WINDOWS认成ZIP文件，所以另存的时候文件扩展名会被改成ZIP，因此需要手动将文件扩展名改成KMZ。KMZ文件可以用ZIP工具软件打开，然后解压缩后即可得到原始KML文件。KMZ不仅能包含KML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KMZ而不选KML，GOOGLEEARTH会把连接的图片等文件复制一份在KMZ压缩包中。2211KML语法和文件结构KML文件采用了XML文件的语法和文件结构【231。该文件基于TAG的表达方式。TAG以开头，以结尾，中间是TAG的值。KML文件是许多TAG构成的集合。TAG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TAGL和TA92，TAGL和TA92并列的情况如下所示TAGL值TA92值TAGL包含TA92的情况如下所示TAGL值TA92值GOOGLEEARTH自定义的TAG种类很多，因而用户可以通过KML文件在GOOGLEEARTH客户端中显示丰富的内容。鉴于TAG这种包含关系，GOOGLEEARTH的TAG集具有明显的层次关系，这种层次关系是树状的。上层的TAG可以包含下层的TAG，反之则不能。同一层次的TAG可以并列存在于KML文件中。最上层的是KML，用来表明该文件是一个KML文件。KML的下层主要包括FOLDER和DOCUMENT，其中FOMER用来创建文件夹，DOCUMENT用来创建一个目录。FOLDER和DOCUMENT的下层包括很多TAG，其中最重要的是PLACEMARK。基本上在任何一个KML文件中，用户都可以看到PLACEMARK。PLACEMARK用来表示视图中指定位置的相关信息，如表21所示。表21PLACEMARK下层TAG列表名称功能说明NAME指明地标的名称DESCRIPTION描述该地标的属性，支持HTML语法LOOKAT描述该地标LL视图的相关信息，如视高、视底点等VISIBILITY定义用户打歼该地标时是否显示标注内容GEOMETRYCOLLECTION添加多个几何形状的集合GROUNDOVERLY添加图片标注，与LOOKAT有关SCREENOVERLY添加图片标注，与LOOKAT无关ADRESS地标表示位置的地址名称KML语法使用标签来指定目录FLODER、地名标注PLACEMARK、图片标注OVERLAY或其他标记的名称，以便在GOOGLEEARTH中进行区别，下面例子为LO第二章GOOGLEEARTH的概述标签在标签上的应用ROAD单一标签，提供描述信息。描述用户在点击目录或标注时的弹出窗口中附加更多关于该标注的信息，GOOGLEEARTH自动识别其中的网址并显示为一个链接，并不需要任何HTML标记，不过也可以在需要时使用HTML格式的文本显示，还可以使用JPG、BMP等格式的图片。单一标签，定义目录、地名标记、图片标记的默认可见性。用来设置标注在第一次被GOOGLEEARTH打开时的默认显示属性。该标签对所有标注都有效。VISIBILITY在目录中使用的时候存在特殊性，即一个标记只有在它和它所有上级标签都设置成TRUE1的时候才会显示。通过该标签可以定义在用户打开KML文件的时候标注是否显示，在文件打开完成之后是否显示该标注完全取决于用户的操作。下例为使用设置标签在打开时不显示。ROAD10元素用来指定要素的特定视角，GOOGLEEARTH能够为地名标注，目录，图片标注和其他标注设置视角，当一个标注存在指定的标签时，双击该标注将使GOOGLEEARTH平滑移动到指定视角。视点和指定的要素位置没有直接的关系，一个标注的视点可以被设置在看不到该标注的位置，因此当用户为一个地名标注设置一个视点的时候，可以根据表达的需要不让该标注自动出现在GOOGLEEARTH视图之中。这样用户可以为一个特定的标注设置一个不受限制的视角，使信息的表达形式多样化。下例为使用标签对指定坐标定义特定的视角。10223000265632300维度值精度值其、这三个元素的关系如图22所示东南大学硕士学位论文图22元素关系示意图单一标签，用来显示在GOOGLEEARTH之中的对DESCRIPTION的简短概要。标签允许您插入多行的描述文本，当用户选中该标签的时候，这些文本将显示在窗口的底部。在KML的这种层次结构中，有两点格式要求。第一点是同一层次的TAG可以相互包含，如DOCUMENT中可以包含FOLDER，FOLDER中也可以包含DOCUMENT。第二点是最底层的TAG，其首字母为小写，而非最底层的TAG，其首字母要大写KML除外。完整的KML文件TAG结构如图23所示。2212KML文件的编写GOOGLEEARTH中的所有元素都是通过KML文件来描述的，编写KML文件可以通过以下三种方式。1使用GOOGLEEARTH客户端编写KML文件GOOGLEEARTH客户端是一个很好的KML编写工具，在GOOGLEEARTH客户端中简单的按照要求组织数据并保存成KML文件即可。在开发人员要测试复杂的KML文档结构正确性的时候，可以用客户端打开指定的KML文件，对于有结构错误的KML文档，客户端会提示相应错误类型。GOOGLEEARTH客户端能够创建和保存几乎所有的KML标签。2使用文本编译器使用文本编译器可以创建简单的KML文件，按照XML语法和格式编写，然后将文件保存为扩展名是XML的文件。此方法可以用于测试一个KML文件的结构和语法有效性。3使用开发环境来自动生成KML文件使用动态生成网页内容的编辑平台来生成KML地标文件，只要能够生成XML文件，就同样可以生成KML文件。12第二章GOOGLEEARTH的概述222GOOGIEEARTHCOMAPI图23KML文件完整TAG结构图GOOGLEEARTHCOMAPI是GOOGLEEARTH发布的基于组件技术的应用程序开发接口，用户可以基于不同平台使用这些接口开发特定的功能。COM即组件技术，API即应用程序接13。GOOGLE公司为用户提供了GOOGLEEARTHCOMAPI类库，其意义在于用户可以在各种外部程序中调用GOOGLEEARTH的功能【Z珥|。GOOGLEEARTHCOMAPI是一个包括11个类的类库，如表22所示，这些类都实现了IDISPATCH接13。IDISPATCH接口和COM中的自动化相关。13东南大学硕士学位论文表22GOOGLEEARTHCOMAPI类库包括如卜十一个类名称功能说明IAPPLICATIONGE入口类，通过该类，用户进步调用其他类ICAMERAINFBGE相机类，通过该类，用户可以调整观看当前视图的方式IFEATUREGE要素类，通过该类，用户可以控制要素属性IFEATURECOLLECTIONGE要素集合类，通过该类，用户可以进一步获取要素IPOINTONTERRAINGE地理坐标点类，通过该类，_J户获取屏幕点的地理坐标IVIEWEXTENTSGE视口类，通过该类，用户可以控制当前视口ISEARCHCONTROLLERGESEARCH面板类，通过该类，用广，町以完成相戍的搜索功能ITBURCONTROLLERGETOUR面板类，通过该类，HJ户可以动态播放当前的要素IANIMATIONCONTROLLERGEANIMATION面板类，通过该类，用，、町以动态播放当前时问耍素ITIMEGE时间类，通过该类，用户町以获取和设置要素的时间属性ITIMEINTERVALGE时间问隔类，通过该类，HJ户可以获取要素的时问问隔属性223三维模型的建立在GOOGLEEARTH中各种地形的表达都是真实的地理数据。但通常这些数据基本都是由平面图像表达，为了使基于GOOGLEEARTH的道路信息管理系统实现直观真实的三维效果，需要在GOOGLEEARTH中建立重要建筑物和立交等信息的三维模型。2231建模方法及工具2006年3月，GOOGLE宣布收购SKETCHUP软件的开发公司LASTSOFTWARE。LASTSOFTWARE开发的SKETCHUP软件包含了一个插件，允许用户将建立的3D图形导入到GOOGLEEARTH中。GOOGLE公司初期推出的三维模型是灰色方块，很不美观，而且缺乏真实感。为了改进GOOGLEEARTH的浏览效果，GOOGLE需要一款3D模型的建模工具，这就是GOOGLE收购LASTSOFTWARE的意愿。收购不久，GOOGLE就推出了完全免费的GOOGLESKETCHUP，这是一个全新产品，它提供一个插件，可以直接把SKETCHUP建立的3D模型导入GOOGLEEARTH，并与GOOGLEEARTH中的三维地形数据整合。SKETCHUP是一个极具特色的三维建模软件，它只提供有限的几个看似简单实则功能强大的命令，没有3DSMAX建模软件的庞大而复杂的命令集。初学者容易上手，对于像GOOGLEEARTH上的大量简单的3D建筑物，SKETCHUP的确再合适不过。掌握了SKETCHUP的精髓后，用户会发现在该软件的几个简单的命令中隐藏着许多意想不到的功能，这些功能对于建模已经足够。SKETCHUP对于贴图纹理坐标的处理也很独特，它提供了多种手段控制贴图在模型上的位置和排列【251。GOOGLEEARTH40升级的重要特色之一就是支持带有真实照片纹理贴图的3D模型。2232SKETCHUP的功能SKETCHUP最主要的功能就是实现三维模型的建立。此外，还具有将不同三维模型数据格式互相转换的功能以及三维场景漫游等功能。软件中一共有十种功能模块，分别是基本工具模块、绘制模块、修正模块、注释模块、照相机模块、漫游模块、沙盘模块、GOOGLE模块、模型设置管理模块以及导入导出模块【261。1基本工具模块基本工具模块包括了选择工具、擦除工具、喷涂工具三个工具。可以分别进行物体的选取，错误的修改、颜色的填充等操作。这三种工具在每一个建模的项目操作中都要使用到，所以称为基本工具模块。14兰三兰璺竺塑堕塑堡垄2绘制模块这个模块包括线工具、弧段工具、矩形工具、多边形工具、圆形工具、自由画工具六种工具。分别使用这些工具可以在软件中创建三维模型的不同造型。这个模块主要是为模型的外观建造而服务的。3修正模块此模块主要实现模型的编辑和修改功能。主要包括移动工具、旋转工具、跟随工具、比例尺工具、推拉工具以及偏移工具。使用这些工具可以分别实现物体的移动，位置的旋转，沿指定路径的建模，模型整体的缩放等操作。这一模块的主要功能是在绘制模块生成物体轮廓的基础上实现细节的制作以及复杂模型的构造。4注释模块此模块主要用来建立草图以及对已有模型进行注释说明。主要包括测量工具、文本工具和尺寸工具。使用这些工具可以分别进行物体长度，宽度和角度的测量，对所建模型或所绘制草图结构的解释说明。5照相机模块这个模块是用来对三维模型进行全方位观看的模块。主要包括游览工具、缩放工具、轨道工具。使用这些工具可以对所建造模型及其场景进行各种视角的查看。6漫游模块这个模块主要用来实现对虚拟场景的漫游功能。主要包括相机放置工具、游览工具、行走工具。使用这些工具可以实现规划漫游的线路，自动观看的角度等功能。7沙盘模块这个模块是用来创建和操作大规模的三维物体表面。原理是利用不规则三角网来制作大型三维物体表面。主要用于模拟地形的制作。8GOOGLE模块这个模块实际上是SKETCHUP和GOOGLEEARTH软件的接口。主要用来实现两种软件中数据的交互，即GOOGLEEARTH中图像的直接截取和SKETCH如中模型的直接上传。9模型设置管理模块这个模块主要用来进行各种模型的管理和展示设置。主要包括组件浏览器、材质浏览器、应用参数选择、展示参数设置等。组件浏览器和材质浏览器可以用来管理用户下载或自制的各种模型和贴图材质。参数选择和设置工具可以用来调整模型展示的各种参数。10导入导出模块这个模块在SKETCHUP中用来实现各种图像图形数据的导入导出功能，以及各种数据格式的转换操作。在SKETCHUP中可以导入二维的平面数据如JPEG、BMP。同时可以导入三维的图形数据如3DSMAX产生的3DS数据、CAD生成的DWGDXF数据、DEM数据、SHP数据、KMLKMZ数据。这些数据导入后均可由SKETCHUP处理后再导出为各种类型的数据，如二维的JPEG、BMP、TGA、TIFF、PNG数据，三维的DWGDXF、3DS、VRML、OBJ、FBX、XSI、KMZ、DAE数据。SKETCHUP强大数据导入导出功能提高了软件的通用性。除上述模块之外，SKETCHUP还提供了一个可以进行二次开发的RBUY应用程序接口RUBYAPI，RUBY是一种功能强大的面向对象的脚本语言。对于熟悉使用RUBY语言进行开发的用户可以制作自己的功能模块，从而扩展SKETCHUP的功能。2233SKETCHUP的特点SKETCHUP是目前设计软件市场上唯一直接面向方案创作过程的专业设计软件，该软件基于易学易用的设计思想，能创造所见即所得的直观效果，使得设计师能够享受到与自己