浅谈Google地球高程数据的提取

1.引言随着卫星与遥测科技的迅速发展，数值高程模型（ＤｉｇｉｔａｌＥｌ－ｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ）已经成为地球物理科学应用研究中相当重要的资料。

数值高程模型数据可由许多技术得到，如地面测量、航拍、空载雷达、雷达高度测量，以及干涉合成孔径雷达等。

Ｇｏｏｇｌｅ地球自２００５年推出，提供免费的全球性地理信息供人们浏览使用，可显示任意位置的３Ｄ地形与建筑物。

Ｇｏｏｇｌｅ地球的影像数据整合自卫星影像与航拍数据。

其卫星影像部分来自于美国ＤｉｇｉｔａｌＧｌｏｂｅ公司的ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ商业卫星与ＥａｒｔｈＳａｔ公司的ＬＡＮＤＳＡＴ－７陆地卫星，其中，ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ卫星能够提供解析度为０．６１ｍ的高精度商用卫星影像。

航拍部分来自于ＢｌｕｅＳｋｙ公司、Ｓａｎｂｏｒｎ公司等。

Ｇｏｏｇｌｅ地球以航天飞机雷达地形任务（ＳＲＴＭ）产生的地形资料为基本地形数据。

航天飞机雷达地形任务完成对全球北纬６０°和南纬５６°间的地表扫描，一般地区的ＳＲＴＭ地形资料解析度为３ｒａｄ／ｓ，北美地区ＳＲＴＭ资料的空间解析度可达１ｒａｄ／ｓ。

目前，用户计算机上不必储存大量的地图资料，通过Ｇｏｏｇｌｅ地球即可动态取得质优价高的卫星影像和高程资料。

实现从Ｇｏｏｇｌｅ地球批量获取高程数据，将对实际工程应用非常有帮助。

本文結合Ｇｏｏｇｌｅ地球所提供的二次开发接口，实现对指定区域高程数据的提取。

2.G oogl e地球简介Ｇｏｏｇｌｅ地球是Ｇｏｏｇｌｅ公司发布的一款基于网络的三维地理信息浏览软件，它把卫星影像、航空照片、三维地面模型等ＧＩＳ信息合成在一个三维地球模型上，用户通过该软件可以免费浏览全球各地的卫星影像。

它的格栅数据精度以域地理位置的重要性而异，乡村区域卫星影像分辨率大约在１０￣３０ｍ，水系、河流、村庄、工厂等地物能清晰地判读。

大中城市及大坝、油田、机场等重要设施的高清影像的分辨率达到０．６ｍ，航空图像精度浅谈Google地球高程数据的提取□唐胜军□张立东□王少杰（河南省信阳水文水资源勘测局)摘要:简单介绍了G oogl e地球的基本概况，对如何从G oogl e地球中提取高程数据进行了探讨。

通过软件编程，调用W i n-dow sA PI函数，结合G oogl e地球所提供的二次开发接口，实现对指定区域高程数据的提取。

关键词:G oogl e地球；高程数据；数据提取２．２．２施工阶段应加强合同管理，并严格按照合同中的材料用量进行控制，建设单位应建立项目造价责任人制度，派专人随着工程进展深入现场和市场，掌握第一手施工情况和材料信息，在保证材料质量基础上严把价格关。

２．２．３要严格控制施工过程中的设计变更，健全设计变更审批制度，规范设计变更程序，设计如有变要对工程量及造价增减进行分析，经过论证和设计单位审核后方可更改。

２．２．４在项目管理组织中，应落实人员的任务及职能分工。

在施工过程中，业主要加强施工现场的管理监督，也可委托监理公司，要求施工方按图施工，还要对现场材料代用、材料价格、额外用工等费用的签证应做到先算账，后签证，要随时掌握工程造价的用量。

3.总结正确确定水利工程造价，不仅是正确进行方案经济评价的基础，也是施工企业进行经济核算、加强经营管理的主要依据。

特别是招投标和施工阶段工程造价的控制在当前这种激烈竞争的形势下，尤为重要。

现代造价管理是全面造价管理，是全寿命周期造价管理，是全员全要素造价管理；而水利工程从项目策划、立项、可行性研究、设计、施工、完工及交付阶段在造价方面存在着一些问题；也只有认识到现阶段项目建设中造价管理存在的问题，才能有效地加以完善提高造价管理水平。

总之，工程造价控制是一项系统工程，要进行全过程和全方位的管理；现如今水利工程造价管理工作逐渐被各级主管部重视，并把全方位和多层次的管理方法贯彻水利工程全过程，以此来保证水利建设项目顺利完工，并取得较好经济效益。

收稿日期：2012-03-03□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□□更高。

Ｇｏｏｇｌｅ地球提供全球３０ｍ至９０ｍ精度的数值高程模型。

在平原中心地带，ＤＥＭ精度在２ｍ左右；山丘地区精度在１０ｍ左右，高山区精度在３０ｍ左右，能够满足一般工程应用需要，具有很高的应用价值。

Ｇｏｏｇｌｅ地球应用通常有两种扩展方式，一种是基于组件的二次开发方式，另一种是基于ＫＭＬ文件扩展数据的方式。

在实际应用中，基于组件二次开发的方式更为方便灵活。

ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈＣＯＭＡＰＩ是ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ发布的基于组件技术的应用程序接口，用户可以在不同的开发平台上调用ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈＣＯＭＡＰＩ开发应用程序实现特定的功能。

ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈＣＯＭＡＰＩ类库包括１１个类，主要有ＩＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＧＥ、ＩＣａｍｅｒａＩｎｆｏＧＥ、ＩＦｅａｔｕｒｅＧＥ、ＩＦｅａｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＧＥ、ＩＶｉｅｗＥｘｔｅｎｔｓＧＥ等接口。

ＩＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＧＥ接口是ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈＣＯＭＡＰＩ主要部分，开发者可以通过ＩＡｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎＧＥ接口与ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ进程交互。

ＩＣａｍｅｒａｌｎｆｏＧＥ接口描述元素在ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ上的相机视角信息，以及相机相对于元素的方位信息。

通过该接口，程序可以设置Ｇｏｏｇｌｅ地球当前视图的相机视角。

ＩＦｅａｔｕｒｅＧＥ描述加载到ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ中的ＫＭＬ元素的基本信息。

ＩＦｅａｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＧＥ是元素集合的接口。

ＩＶｉｅｗＥｘｔｅｎｔｓＧＥ描述在ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈ中的观察范围，用户可通过该接口控制当前视图。

3.高程数据的提取高程数据的提取工作是通过在ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＶｉｓｕａｌＳｔｕｄｉｏ２００８平台编写应用程序来完成的。

程序的实现需要多种编程技术，本软件中主要应用的有界面编程技术和多线程技术。

基于Ｗｉｎ－ｄｏｗｓ平台的界面编程技术使用比较容易。

下面对界面编程技术、多线程技术和数据提取实现作简单阐述。

３．１界面编程本程序是一个单文档的项目。

程序界面比较简洁，输入栏是４个文本框ＴｅｘｔＢｏｘ，显示栏是一个进度条ＰｒｏｇｒｅｓｓＢａｒ。

程序窗体ＦｏｒｍＢｏｒｄｅｒＳｔｙｌｅ属性为ＦｉｘｅｄＴｏｏｌＷｉｎｄｏｗ。

东南西北４个文本框用于设置高程数据提取区域的经纬度范围。

其中，西东两个文本框用来输入提取区域经度的最小值和最大值，南北两个文本框用来输入提取区域纬度的最小值和最大值。

图1应用程序界面图３．２多线程技术利用ＧｏｏｇｌｅＥａｒｔｈＣＯＭＡＰＩ提取高程数据会占用较多的计算机资源。

如果直接在窗体按钮的ｃｌｉｃｋ事件中处理整个数据提取过程，由于提取过程耗时较长，直到提取数据的过程运行完毕后，窗体线程才有时间处理其他事件。

在此期间，窗体将无法响应用户输入或处理系统消息，出现“无响应”的情况。

为了避免窗体界面无响应这种情况出现，本文采用多线程技术，让耗时的数据提取操作在后台完成，在程序运行过程中及时刷新显示栏上的进度条显示提取进度。

微软．ＮＥＴＦｒａｍｅｗｏｒｋ２．０版中提供了一个名为Ｔｈｒｅａｄ的类，该类允许开发者创建并控制线程，设置其优先级并获取其状态，使用Ｔｈｒｅａｄ类可以较好地解决用户界面无响应的问题。

在．ｎｅｔ中可以通过Ｔｈｒｅａｄ类的构造函数创建新的线程实例，在该线程上执行的方法将通过一个传递给Ｔｈｒｅａｄ构造函数的ＴｈｒｅａｄＳｔａｒｔ委托或ＰａｒａｍｅｔｅｒｉｚｅｄＴｈｒｅａｄＳｔａｒｔ委托来表示。

本文将提取高程数据的方法定义为Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ类的成员方法ＥｘｔｒａｃｔＥｌｅ－ｖａｔｉｏｎ，该方法的参数类型和返回值与ＴｈｒｅａｄＳｔａｒｔ委托相同。

在窗体按钮的ｃｌｉｃｋ事件中将ＥｘｔｒａｃｔＥｌｅｖａｔｉｏｎ方法传递给新线程实例的构造函数，由Ｔｈｒｅａｄ．Ｓｔａｒｔ使线程按计划执行数据提取操作。

３．３高程提取在ＥＡＲＴＨＬｉｂ命名空间中，Ｇｏｏｇｌｅ地球为开发者提供了大量的虚方法，允许用户在派生类中重写这些方法。

本文高程提取的方法实现中主要应用到其中的ＳｅｔＣａｍｅｒａＰａｒａｍｓ和Ｇｅｔ－ＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒｒａｉｎＦｒｏｍＳｃｒｅｅｎＣｏｏｒｄｓ两个虚方法。

ＳｅｔＣａｍｅｒａＰａｒａｍｓ方法用于调整当前Ｇｏｏｇｌｅ地球的视场焦点的各个参数，无须重新定义照相对象，方法声明为ｐｕｂｌｉｃｖｉｒｔｕａｌｖｏｉｄＳｅｔＣａｍｅｒａ－Ｐａｒａｍｓ（ｄｏｕｂｌｅｌａｔ，ｄｏｕｂｌｅｌｏｎ，ｄｏｕｂｌｅａｌｔ，ＡｌｔｉｔｕｄｅＭｏｄｅＧＥａｌｔＭｏｄｅ，ｄｏｕｂｌｅＲａｎｇｅ，ｄｏｕｂｌｅＴｉｌｔ，ｄｏｕｂｌｅＡｚｉｍｕｔｈ，ｄｏｕｂｌｅｓｐｅｅｄ），其中ａｌｔ－Ｍｏｄｅ参数类型为ＡｌｔｉｔｕｄｅＭｏｄｅＧＥ枚举类型，表示高度模式。

ＧｅｔＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒｒａｉｎＦｒｏｍＳｃｒｅｅｎＣｏｏｒｄｓ方法用于取得地面上某一点的屏幕坐标，方法声明为ｐｕｂｌｉｃｖｉｒｔｕａｌＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒｒａｉｎＧＥＧｅｔ－ＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒｒａｉｎＦｒｏｍＳｃｒｅｅｎＣｏｏｒｄｓ（ｄｏｕｂｌｅｓｃｒｅｅｎ＿ｘ，ｄｏｕｂｌｅｓｃｒｅｅｎ＿ｙ）其中参数ｓｃｒｅｅｎ＿ｘ和ｓｃｒｅｅｎ＿ｙ的取值区间为（－１，１）。

Ｇｅｔ－ＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒｒａｉｎＦｒｏｍＳｃｒｅｅｎＣｏｏｒｄｓ方法返回值为ＩＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒ－ｒａｉｎＧＥ接口，该接口描述点位的地理特征，提供了关于地形和点位的操作，有Ａｌｔｉｔｕｄｅ、Ｌａｔｉｔｕｄｅ、Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ、ＰｒｏｊｅｃｔｅｄＯｎｔｏＧｌｏｂｅ和ＺｅｒｏＥｌｅｖａｔｉｏｎＥｘａｇｇｅｒａｔｉｏｎ５个属性。

本文的高程提取分为以下几个步骤：一是获取用户设置的高程数据提取区域的经纬度范围，计算需要开启的Ｇｏｏｇｌｅ地球进程数量。

实例化ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＧＥＣｌａｓｓ类并打开Ｇｏｏｇｌｅ地球程序。

通过操作系统提供的ＧｅｔＰｒｏｃｅｓｓ－ｅｓＢｙＮａｍｅ函数获取打开的Ｇｏｏｇｌｅ地球进程句柄。

二是通过ＳｅｔＣａｍｅｒａＰａｒａｍｓ方法设置当前Ｇｏｏｇｌｅ地球的视场焦点经度、焦点纬度、焦点高度、视场范围、镜头倾角、镜头方位角和相机移动速度。

调用Ｔｈｒｅａｄ．Ｓｌｅｅｐ方法休眠当前线程，等待地图传输完成。

三是执行ＧｅｔＰｏｉｎｔＯｎＴｅｒｒａｉｎＦｒｏｍＳｃｒｅｅｎＣｏｏｒｄｓ（０，０）方法，获取当前屏幕坐标处的经纬度、高度、是否为投影点、是否拉伸等地理信息。

按照方法返回值的结构将获取的地理信息保存到数组并刷新程序界面提示进度。

四是重复步骤二和三，直到用户设置区域的数据提取完毕。

五是新建文本文件，将提取的高程数据逐列写入文件。

关闭Ｇｏｏｇｌｅ地球程序，释放系统资源。