资源简介 开 发 应 用基于Google Earth的高程图制作方法徐拥军1 廖 婷2（1.中国地质大学<北京>地球科学与资源学院，北京 100083；2.首都师范大学资源环境与旅游学院，北京 100037）摘 要：数字三维是当今研究的热点，三维建模高程是基础。然而，我国大中比例尺地形图获取困难，且扫描并矢量化费时费力，建模相对复杂。Google Earth不仅提供了高分辨率的影像，还提供了另一项重要数据：海拔高程。本文研究了在VS平台下，提取Google Earth高程数据，利用GIS软件制作高程图的方法，并对制作的高程图进行了对比分析。关键词：Google Earth；Visual ；GIS软件；高程图DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2010.11.014Elevation M aps Making Based on Google Earth1 2XUYong-jun ,LIAO Ting(1.School of the Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083;2.College of ResourcesEnvironment and Tourism,Capital Normal University,Beijing 100037)Abstract:Digital 3D is currently a hot research,and elevation is the foundation of three-dimensional modeling.However,it isdifficult to get China's large and medium scale topographic maps,and the map scanning and vectorization are a waste of time andmoney,modeling relatively complex.Google Earth not only provides high-resolution images,but also provides another importantdata:altitude.In this paper,methods of making elevation maps by using GIS software and extracting Google Earth elevation data onthe VS platform are introduced,and the elevation maps are analyzed comparatively.Key words:Google Earth;Visual ;GIS software;Elevation map1 前言 Google公司已经将Google COM API开放，这样我们就可1.1 研究意义 以通过开放的API来对Google Earth进行操作了，比如控制在数字地形建模中，地形是其基础，然而我国大中比 当前视图的高度、中心经纬度，保存当前图片（灰度图例尺的地形图为保密数据，数据获取十分困难，且扫描数 像），读取高程信息等等。利用Google Earth COM API类列据并矢量化费时费力，从而使得建模变得相对复杂。如何 表（如表1）可以实现多种用途的二次开发。快速有效的构建地形模型对推进数字三维具有重要意义。 表1 Google Earth COM API 主要类列表[3]1.2 Google Earth简介Google Earth 是美国Google公司发布的一套基于卫星拍摄及全球坐标定位数据的软件，它可以经计算得出三维地图。Google Earth主要通过访问Key-hole的航天和卫星图片扩展数据库，使用户能在电脑屏幕自由地浏览地球上的卫星影像，全球地貌影像的有效分辨率至少为100m，通常为30m（例如中国大陆），山区、军事禁区等分辨率较低，视角海拔高度为15km左右。但针对大城市、著名风 下面介绍在 Visual 环境下，用 visual景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.6m左右的高精度 basic语言操作Google Earth，提取坐标三维信息。首先引影像，视角高度分别约为500m和350m，但并不提供免费的 入Google Earth提供的类库，在 Public Class Form 之前数据下载服务[1,2]。 声明引入Imports EARTHLib，这样就可以声明GE提供的类和Google Earth 提供了三个版本：个人免费版、Plus 相关函数。IApplicationGE是Google COM API最主要的一个版、Pro版，后面两个版本需一定的费用才能使用。Google 接口，提供了许多函数。其中ApplicationGE提供的函数Earth除能提供详细的地理经纬度、三维立体图外，还提供 GetPointOnTerrainFromScreenCoords（ screen_x,又一项重要数据：海拔高程。本文中使用的开发平台是完 screen_y，[out, retval] IPointOnTerrainGE pPoint），全免费的个人版，利用其中的超过1000GB全球的地貌影像 能 返 回 一 个 三 维 点 坐 标 pPoint， pPoint包 含 经 度与3D数据，支持二次开发的功能来提取地形数据。 （Longitude），纬度（latitude），高程（altitude）信2 坐标信息获取 息。 坐标点（screen_x, screen_y）范围从（-1, -1）到收稿日期：2010-03-08 修回日期：2010-04-07作者简介：徐拥军（1986-），男，土家族，遥感信息提取技术方向硕士研究生。29中国西部科技 2010年04月（中旬）第09卷第11期总第208期（1, 1）。运用该函数用一个循环遍历整个视图，可以实 卫星影像与航拍的数据整合。其卫星影像部分来自于美国现坐标信息的提取。 DigitalGlobe公 司 的 QuickBird（ 快 鸟 ） 商 业 卫 星 与如果在所选取的视角高度视图图像不能覆盖整个要求 EarthSat公司（www.，美国公司，影像来源的区域，可以用程序上下左右四个方向移动图像（图像具 于陆地卫星LANDSAT-7卫星居多），航拍部分的来源有有50%的重叠），然后重复采集信息，直到覆盖整个区域为 BlueSky公司（www.bluesky-，英国公司，以航止。信息采集实现代码是： 拍 、 GIS/GPS相 关 业 务 为 主 ） 、 Sanborn公 司Dim GEI As New ApplicationGE ‘GE的API接口 （www.sanborn.com，美国公司，以GIS、地理数据、空中GEI = CreateObject("GoogleEarth.ApplicationGE") 勘测等业务为主）等 [6]，也有部分美国IKONOS及法国GEI.ElevationExaggeration = 1 ‘如果为0，则无高 SPOT5数据。表3列出几种商用卫星影像的空间分辨率。程信息，1显示高程信息Dim i, j, k, n As Int16Dim px, py, longitude, latitude, altitude AsDoubleDim alltext=“X坐标,Y坐标,Z值” As Stringk = AxGEViewer3.Width ‘视图的宽度j = AxGEViewer3.Height ‘视图的高度‘遍历整个视图获取部分坐标信息For i = 0 To k – 1For n = 0 To j – 1'px取值(-1,1)，py取值(-1,1)，视图中心为（px，py）为（0，0）图1 成图比例尺对卫星遥感图像空间分辨率的需求表px = 2 * (i - k / 2) / kpy = 2 * (n - j / 2) / jPointOnTerrain =app.GetPointOnTerrainFromScreenCoords(px, py) 表2 比例尺对应的影像空间分辨率范围Longitude =PointOnTerrain.Longitude ‘经度latitude=PointOnTerrain.Latitude ‘纬度altitude=PointOnTerrain.Altitude ‘高程 辨Next表3 卫星影像的空间分辨率alltext+=longitude.ToString & ", " &由表2、表3可知，利用Google Earth 提供的影像，制latitude.ToString & ", " & altitude.ToString &作小于1:10000的地图具有现实可行性。vbCrLf4 实例应用与分析SaveInfo(alltext) ‘保存坐标信息用该方法对长沙岳麓山地区进行等高距图制作。并与Next1:25万DEM，1:10万地形图进行叠加，与0.61m分辨率的快3 Google Earth 提供影像与地图比例尺的关系鸟影像叠加，分析其精度。3.1 空间分辨率与比例尺的关系岳麓山属南岳衡山山脉的一部分，南岳有七十二峰，在选择制图遥感影像的空间分辨率时需要考虑两个因以衡阳市回雁峰为首，长沙岳麓山为足，故名岳麓。岳麓素，一是地图的成图比例尺，二是最小地物的尺度[4]。为了山位于长沙市区之西，东临湘江，面积6平方公里，主峰海使遥感图像成图时能达到地图比例尺的精度，遥感影像的拔295.5m。空间分辨率应小于地图比例尺的精度。龚明劼等人研究得出影像空间分辨率R（单位为m）与地图比例尺（1/M）的关系，可用以下公式表明[5]：R≤ [ L /(1/M)] /2= L×M /2 ——（式1）式1中，L为人眼的视觉分辨率，其值可取0.1～0.4mm。可以确定不同成图比例尺的地图对遥感影像空间分辨率的要求，各比例尺地图对卫星遥感图像空间分辨率的需求如图1和表2。图中白色部分表示最佳的制图比例尺范围，黑色填充部分表示该分辨率过高，虚线部分表示分辨率低，不适合进行该比例尺的制图。3.2 Google Earth提供的卫星遥感影像空间分辨率Google Earth的卫星影像，并非单一数据来源，而是 图2 坐标信息记录格式30开 发 应 用图 3 本方法提取50m等高距 图4 本方法提取20m等高距与1:10 万地形图叠加与 1：25 万DEM 叠加显示图 (注：1:10 万地形图为1978 年编绘)运行已写好的程序，设置视场角高度为5000m，提取岳 等高线的正确与否主要取决于地性线（山脊线、山谷麓山部分点坐标，保存为txt文件。获取的坐标信息，如下 线）。由上图3、4可以看出不同等高距等高线图与标准图图2，第一行表示点的属性，从第二行开始为点的坐标信 基本吻合，图5可以看出等高线能整体反映地形的走势与高息，第一列为经度坐标，第二列为纬度坐标，第三列为高 程。程值单位m。 5 结论在MapGIS中，利用实用工具中的投影变换模块，在投 本文介绍了基于GIS软件，利用VS编程技术，获取影转换菜单下选择用户文件投影变换，利用按指定分隔符 Google Earth高程数据，生成任意区域高程图的方法，并来进行相关的参数设定读取文本文件数据并转换为 进行了精度评价，为用户免费快捷获取所需区域高程数据MapGis的点文件（.wt格式）。特别注意的是在进行参数设 进行地形建模提供可能。定时X、Y、Z的类型应该设置为双精度（double）类型。然 利用本方法获得的高程图能较好的反映地形整体特后在图形处理模块中进行格式转换，输出为shape文件格 征。随着数字城市的进一步发展，可以在构建数字城市时式。 为地形建模提供数据来源，能最大限度的节省人力、物力在ARCMAP中加载shape文件，利用空间分析（spatial 和财力，使三维地形的建立变得相对容易，从而更加形象analyst）模块由点生成地形数据。基于Google Earth提供 逼真的构建虚拟的现实世界。的2004年的长沙影像，用此方法制作的岳麓山不同等高距 参考文献：图，并与不同比例尺的标准图对比分析，如图3、图4。图 [1] 莫平浩,胡茂林.利用Google Earth制作卫星影像图[J].电力勘5为提取等高线与遥感影像叠加图。 测设计, 2008.[2] 张 坤,邹峥嵘,余加勇.基于Google Earth 的虚拟城市构建方法[J].测 绘工程,2007,5(16).[3] www..[4] 潘家文,朱德海,严泰来等.遥感影像空间分辨率与成图比例尺的关系应用研究[ J].农业工程学报,2005,(9):124～128.[5] 龚明劼,张 鹰,张 芸.卫星遥感制图最佳影像空间分辨率与地图比例尺关系探讨[J].测绘科学,2009,(04).[6] http://cache./.图5 本方法提取的5m等高距等高线与0.61m分辨率的快鸟遥感图像叠加31巧用Google Earth 破解等高线知识难点浙江诸暨牌头中学地理组 袁启木 311825 pzyuanqm@zjjy.com ( mailto:pzyuanqm@zjjy.com )摘要：随着多媒体教学的逐渐普及，各种地理软件层出不穷，但因为地理的专业性质限制，大多数地理教师很难做到精通各类软件应用，本着深入浅出的宗旨，以比较常见的Google earth 软件为例，本文将和大家一起探讨和学习如何利用该软件进行等高线地形图的绘制和等高线知识的讲解，轻松破解等高线的知识难点。关键词：Google earth global mapper Surfer 地标 等高线地形图的绘制、判读及应用一．相关软件准备在制作等高线地形图过程中，主要应用的软件有3种：Google earth, global mapper, Surfer.1.Google earth： 中文一般叫 谷歌地球，是一款Google ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )公司开发的虚拟地球仪软件 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )， 它把卫星照片 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )、航空照相和GIS ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )布置在一个地球的三维 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网" \t "_blank )模型上。用户们可以通过一个下载到自己电脑上的客户端软件，免费浏览全球各地的高清晰度卫星图片。如下图为三峡大坝的卫星地图。2.Global Mapper： 是一款地图绘制软件，不仅能够将数据显示为光栅地图、高程地图、矢量地图，还可以对地图作编辑、转换、打印、记录GPS及利用数据的GIS(地理信息系统)功能.6.xx版增加了直接访问USGS(美国地质勘探局)卫星照片TerraServer数据库和Global Mapper内部的地形图及以真实的3D方式查看高程地图的功能.3. Surfer： 三维数据成像软件，主要用于地质、工程、科学计算等数据的三维可视化成像显示。它支持两种成像方式：体成像和等值面成像。利用3D Surfer可以将数据在三维空间进行三维可视化显示，并且具有图形旋转、图形放缩、三维虚拟漫游、分层显示、图形切割、制作切片等功能。3D Surfer 2.0 支持Surfer切片图、高程模型图、曲折剖面、透明图层、叠加地形、贴图等功能。3D Surfer采用类似Surfer的操作方式，兼容Surfer定义的文本数据格式和GRD数据格式。支持规则数据和散乱数据的三维插值，与Surfer软件定义的色标等级文件兼容，支持*.lvl和*.clr的颜色等级文件，支持*.dat *.txt *.grd等数据格式。支持三维图像的输出转换，可以将三维图形转换为虚拟现实数据文件VRML数据格式、JPG、BMP等GE软件估计大多数地理教师比较熟悉，该软件能展现全球各角落的卫星地图。但卫星地图的拍摄都是从太空中俯视，一般情况下，地形的高低起伏只能从颜色来分辨，难以准确判别地形类型。通过结合global mapper ，Surfer等软件，就能把该卫星图转化成三维立体的模型，就可以从侧视、侧俯等各个角度直接观察，甚至可以在立体模型上加上等高线。既可以利用等高线来判断各种地形，又同时能直观在立体模型上观察地形的高低起伏，印证课堂所学等高线的知识，使课堂知识与实践相结合。下面我就以诸暨，嵊州，东阳三县交界处的东白山地区为例，示范如何制作等高线地形图，以及用Google earth 来 讲解等高线地形图。二．相关步骤（一）数据收集要绘制等高线地形图必须收集所要绘制地区的经纬度坐标和海拔高程坐标数据，可以从各国的官方数据库下载。如：1.美国国家地址勘探局，http://www.usgs.gov/2.中国国家基础地理信息系统 http://nfgis.nsdi./asp/userinfo.asp ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )3.也可以在SRTM上下载：http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp该由美国国家航天局NASA，美国国家图像测绘局NIMA，德国与意大利航天机构共同完成的数据库,是目前精度最高，分辨率最好的全球地形数据系统，可供全球网民免费下载。且该系统由中国国家科学院做了镜像链接，国内用户使用较方便。http://srtm.datamirror./search.jsp ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )本人以中国国家科学院的链接为例，示范如何下载数据。打开链接 http://srtm.datamirror./search.jsp ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )， 首先注册用户名和密码，登陆后出现信息界面如下可先用鼠标中间的滚轮控制地图的大小， 如右图并选取相关的地区，用上图左上第三个按键截取所要的地形区范围，然后按 ，即可获得地形数据文件（二）GE中 等高线的绘制启动Global Mapper，点击左上角按钮“文件”—》“打开文件”，将获得的地形数据文件解压，得到“srtm_61_07。TIF”，将该文件导入Global Mapper，可获得彩色地形图，如右图。在该图上移动鼠标，在图的右下角能看见鼠标所在位置的经纬度坐标，所要截取的地区坐标可在GE 上查得,选好坐标后，以该坐标为中心进行截取。截取步骤为：第一步：.点击“文件”—》“生成等高线”，如右图在该界面中可以调节所需要的等高线条数和等高距，以及等高线的范围。等各选项都调节好后，点“确定”进行等高线的生成，该过程因需要处理的数据量较大，所以可能需要几分钟等待，电脑配置不够好的朋友建议尽可能关闭一些不必要的程序。等读条完成后，所需要区域的等高线就在原图上生成了。而，要生成纯地形图则需要第二步：点击“文件”—》“输出矢量数据”—》“输出KML/KMZ地标文件。注意，在输出的时候“KML/KMZ文件选项”界面中，这个选项的钩一定要打上，否则输出的等高线文件是无法显示高程数据的。即可获得KMZ/KML的地标文件，如右图。该文件即可导入GE软件，就能在卫星地图上显示等高线了。而且，该图可以利用GE软件的立体模拟能力，以3D立体模型输出，学生可以自己操作，从不同的角度进行观察，以解决如：登山线路选择，露营地点选择，日出地点选择等。3D立体模型输出方法：1。启动 GE，点选“视图”—》“侧栏”，在右下方“地形”选项上 打钩，即可模拟立体模型。然后，转动右上角的方向标记，选择侧俯方位。如下面两幅图的对比。（三）等高线地形图的绘制上面的方法只能在GE软件中输出等高线，若要在WORD等文件中单独输出，则需要与 surfer软件配合。首先在Global Mapper 中导入地形数据文件，然后点“文件“—》“输出高程和栅格数据”—》“输出surfer网格（ascII）格式”，即获得海拔高程文件，然后将该文件导入 Surfer 获得等高线地形图。如下图等高线的疏密和数据可以通过“选项”—》“等值线等级”来调节。所需要显示的等高线的区间范围和等高距可以通过点击其中的“等级”按钮来设置。不同海拔的等高线可以用“线条”按钮来设置。经过调节后，即获得比较符合自己要求的等高线地形图，然后在图中添加相关的信息，如道路，河流等。获得如下图：然后在该等高线地形图上可以设置各种问题：如东白山登山线路，观日出地点等。学生可以用所学的知识来解答，而该答案是否正确可以让学生自己动手操作 GE中的3D立体模型来验证，用实践加以检验是否合理，从而轻松，快乐的掌握等高线相关知识，破解难点。地理教学中，灵活运用多媒体技术以及各种软件就能大大降低知识的难度和充分调动学生的积极性，更好的参与课堂活动。调等高线的疏密调等高线的绘制范围俯视侧俯东白山顶(共5张PPT)地理等高线图的制作方法地理等高线的制作1谷歌地球、ArcGis等制作等高线2谷歌地球、global mapper、surfer等软件制等高线演示演示等高线的制作方法一1、收集制作区域的高程数据2、在谷歌地球中编辑相应数据3、在ArcGIS中输出相关等高线图一、准备三款软件：谷歌地球、global mapper 、surfer二、在国际数据库下载数据三、将数据导入global mapper 中输出等高线四、输出等高线后，将数据以谷歌地球识别格式输出KMZ/KML五、将等高线文件导入到surfer中，编辑（等高线数值、线条等）六、输出数据操作步骤A≠408484457@qqc0m注销科字数据库国际科学数据服务平台International Scientific Data Service Platfo网站首页数据目录数据检索数据服务共享成果软件/文档用户空间关于我们当前位置:首页>数据列表>DEM数字高程>30米分辨率数字高程数据产品种1◆嘲!20-1筛选重置数据预选■选择最大纬度最大经至度最小经度快视图操作ASTGTM N29E105R操作2ASTGTM N29E106Q295106.5107.029.0106.0操作□3ASTGTM N29E107L107.5108.029.0107.0 展开更多...... 收起↑ 资源列表 基于GoogleEarth的高程图制作方法.pdf 巧用Google+earth等软件讲解绘制等高线地形图1.doc 等高线.ppt 等高线视频.avi
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