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谷歌地图及Map Source软件在勘测设计中的扩展应用

更新时间:2009-03-28

1 引言

从事勘测设计工作需要利用工程区一定范围内的地形图做底图。目前谷歌地图能够提供大量清晰度极高的卫星影像资料,并已和真实的地球物理信息作了匹配;通过奥维互动地图软件导入设计方案,再进行勘探方案的布置,这些都可以通过使用卫星影像完成,对野外勘测设计工作具有很高的实用价值。

Garmin手持GPS接收机是野外勘察找点、定位的常用工具,MapSource软件是针对Garmin手持机的官方数据管理软件,但点位数据的输入只能逐个进行,效率低且易出错,如果能把预设的点位坐标数据通过适当的方式快速导入,并进一步将点位显示在具有实时定位功能的奥维互动地图中,那么将对把握项目整体情况并进行宏观规划非常有用。

2 数据格式转换程序分析

2.1 软件的数据格式识别

谷歌地图及Garmin手持GPS接收机的坐标都是基于WGS-84椭球坐标系,采用的是WGS-84大地坐标(B,L,H),它们都可以识别kml/gpx格式数据文件。kml/gpx格式数据文件是一种基于XML语法格式的、用于描述和保存地理信息(如点、线、图像、多边形和模型等)的国际编码规范。

Garmin手持机本身使用的是gdb格式的数据文件,一般情况下无法用其它软件进行编辑,但是Map⁃Source软件提供了一种gpx格式的数据交换文件,这种文件可以用记事本程序进行修改和编辑。通过建立上述软件认可的kml/gpx格式数据文件,经自主开发相应程序,实现点位数据写入kml/gpx格式文件,进而实现数据的批量输入和后续操作是可行的。

2.2 空间坐标转换问题分析

通常的点位坐标表示方法有3种,即空间直角坐标系(X,Y,Z)、大地坐标系(B,L,H)和高斯平面直角坐标系(x,y,h)。谷歌地图直接使用WGS-84大地坐标(B,L,H),而在实际工作中,我国地图通常采用的是1954年北京坐标系(以下简称北京54坐标系)、1980西安坐标系(以下简称西安80坐标系)或者2000国家大地坐标系(以下简称CGCS2000坐标系)高斯平面直角坐标(x,y,h)。

从表2及使用上述解算参数在现场不同时间段多个控制点上的手持机点位数据比对验证,在视野开阔空旷地区,手持机定位误差一般≤±5 m,能够满足各种中小比例尺的地形图航测外业工作中的新增地物补测、区域地质填图中的地层界线的定位和勘察点位放样精度要求。

寡头厂商利润的增长除了来自于市场份额的扩大,还应当来自于成本的降低或者生产效率的提高。如果通过串谋提价能够轻易扩大利润,就会减缓行业技术进步和生产效率的提高,这对行业发展是不利的。

………………………………………………

为校长减压,需要教育主管部门、社会的共同努力。比如,加强制度层面的顶层设计,规范学校的责任、义务,界定学校的权利和职权范围;设置科学的评价标准,给予学校一定的自主办学空间等;另外,教育主管部门要积极落实学生就近入学,通过教育资源均衡配置减少校际之间教学水平差异。

2.3 程序开发研究

常用的椭球参数包括:a为椭球的长半轴,b为椭球的短半轴,f为椭球的扁率,e2为椭球的第一偏心率,e’2为椭球的第二偏心率,c为椭球的极曲率半径。我国的北京54坐标系使用克拉索夫斯基椭球,西安80坐标系使用IAG-75椭球,其相关参数见表1。

 

表1 几种常用的椭球参数

  

参数a/m b/m f e2 e’2 c/m克拉索夫斯基椭球(北京54坐标系)6378245.000000 6356863.01877304 1/298.3 0.006693421622966 0.006738525414683 6399698.90178271 IAG-75椭球(西安80坐标系)6378140.000000 6356755.28815752 1/298.257 0.006694384999588 0.006739501819473 6399596.6519880105 WGS-84椭球6378137.000000 6356752.3142 1/298.257223563 0.006694379901300 0.006739496742270 6399593.6258 CGCS2000椭球6378137.000000 6356752.3141 1/298.257222101 0.00669438002290 0.00673949677548 6399593.6259

手持GPS接收机的坐标转换原理是:把所测的WGS-84坐标值当作具有一定系统误差的目标椭球下坐标值,通过工程区测量控制点进行空间坐标转换纠正,消除该系统误差;手持机参数解算程序通过解算WGS-84坐标值及目标椭球的空间直角坐标差异值获取手持机的三参数(DX,DY,DZ),其它二参数(DA,DF)针对目标椭球转换是固定的。

湖南某引水工程的引水线路东起浏阳市白沙镇,西至长沙市沙星镇,全长约130 km,共185个拐点。工程位于北纬 27°56′~28°42′、东经 113°02′~114°25′的区域范围内,线路大致为东西走向。

3 在湖南某引水工程勘测设计中的应用

谷歌数据处理助手程序的数据文件转换计算以解算得到的手持机参数做转换桥梁,实现不同椭球间的坐标转换,生成与谷歌地图及MapSource软件兼容的*.gpx和*.kml数据交换文件[4]

左小龙觉得黄莹要登场了,马上告辞刘必芒,下楼到了围观的人群里。一切虚假的英雄气概在马子面前都得现实一点,尤其是没有泡到的马子。

全线路布设D级GPS控制点若干个,采用西安80坐标系和1985国家高程基准。

3.1 手持机参数解算程序应用

第1步:从该工程GPS控制测量解算报告中选取枢纽区的某D级GPS控制点资料,通过该点在WGS-84和西安80坐标系下的对应坐标值解算手持机转换参数,如图1所示。

  

图1 手持机参数解算程序界面

需要注意的是,解算参数的准确程度取决于解算点坐标成果精度,最好利用工程区里的测量等级控制点解算参数,若新介入的工程项目没有测量控制点资料,则可从地形图上量取明显地物点(如房角、桥头、道路交叉点等)的坐标值,手持机采集该点的WGS-84坐标进行参数解算,计算和检核方法同上。

第3步:以分布在解算点周边其它控制点做检核验证,在认可的精度范围内启用手持机转换参数。本工程Garmin手持机测点检核情况,见表2。

 

表2 引水线路手持GPS接收机点位校验

  

点名D02 D22 T12 E14 E30北坐标X 3141956 3142673 3151026 3127854 3132154东坐标Y 494607.7 492801.6 509447 432651.6 411971.3手持机X 3141955 3142671 3151023 3127857 3132157手持机Y 494606 492801 509445 432655 411975 DX/m+1.4+2.1+2.9-3.2-3.2 DY/m+1.7+0.6+2-3.4-3.7距解算点距离/km 0 1.9 17.4 63.6 83.2说明解算校核点现场检核点后期验证点后期验证点后期验证点

WGS-84与我国的常用地图坐标系(如北京54坐标系等)在相互转换时存在几十米甚至上百米的偏差,需要转换参数进行纠正,但是因为它们是基于两个不同椭球基准之间的转换,因此没有一套全国通用的转换参数[1-3]

第2步:把解算参数输入手持机后,到解算点验证解算参数的正确性,通常点位的纵横坐标误差在±2 m范围内摆动(主要是受限于手持机的单点定位精度)。

3.2 谷歌数据处理助手程序应用

第1步:准备引水线路185个拐点原始数据文件,本实例原始数据文件名为“线路拐点数据.dat”,用记事本程序编辑,扩展名为txt或dat,数据格式约定如下:

点名1,编码1,东坐标Y1,北坐标X1,高程H1

两个椭球间的坐标转换一般采用三参数法或七参数法等,现今使用比较严密的是布尔萨七参数法,三参数法为七参数法的特例。要求得某地区的七参数,就需要该地区3个以上公共点,在区域范围不大、最远点间隔不大于30 km(经验值)时可以用三参数,即X平移、Y平移、Z平移,而将X旋转、Y旋转、Z旋转、尺度变化K视为零。手持GPS定位精度属于米级定位,坐标转换采用三参数即可,当作用范围过大时可以考虑重新确定一套转换参数来保证其定位精度。

点名N,编码N,东坐标YN,北坐标XN,高程HN

进德修业,自觉将个人价值与社会价值相融合。曾国藩在家训中曾提到:“吾辈读书只为两事,一者进德之事,以图无忝所生;一者修业之事,以图自卫其身。”品德修养是一个人筹谋天下,造福苍生的立命之本。学校高度重视学生骨干自身的品德修养,开展多种形式的专题讲座、学生骨干专项培训、社会实践活动等,让德育进课堂、进社团、进班会、进支部、进宿舍,让学生骨干对其入脑入心,在正确人生观、价值观的引领下,自觉把实现自我价值融入到实现社会价值中去,牢记圣人教诲,追随先贤脚步,以自己的实际行动为实现伟大中国梦而奋斗。

注意:东坐标Y值去带号,“,”需在英文半角状态下输入,点名不能含中文(因有的手持机不认可中文字符)。

在社会经济的高速发展的情况下,大多数的机械加工装置都需要有高温、高压等高强度的特点,唯有如此才能加工一些新型难加工的材料,如金刚石、耐热合金等等。而且随着时代的发展,对这种机械的要求更加复杂,因此大多数的零件的形状更加复杂,比如深孔、裂缝、弯孔等等,像这样的形状利用一般的加工技术是无法完成,这就要发展创新新型的加工技术,经过机械制造工作者长期的发展创新,终于创作了一种特种加工技术,它能够利用化学能、电能、声能等等各种能量作为原动力进行加工,它能够对各种耐高温、高强度等形状复杂的零件进行精密加工,使得机械制造工艺更加的方便快捷。

第2步:通过谷歌数据处理助手程序,设置转换参数后输入原始数据文件,在同目录下自动生成“手持机数据.gpx”“谷歌点数据.kml”“谷歌线数据.kml”“WGS-84大地坐标数据.dat”4个数据文件,转换程序界面如图2所示。

  

图2 谷歌数据处理助手程序界面

第3步:使用MapSource软件可将生成的*.gpx文件导入手持机中,导入界面如图3所示。

在实验中,我们将事先录好的铁路监控视频,作为输入图像导入到关键帧提取器,通过SIFT特征提取和卷积神经网络的深度特征提取,自动调整网络参数和权重,实现基于深度学习的目标检测提取视频图像关键帧,提取出视频的关键帧图像如图4所示。

  

图3 Map Source批量数据导入界面

第4步:生成的*.kml为谷歌点、线数据文件,电脑或手机安装奥维互动地图软件后可直接加载使用,电脑版软件导入线路数据后局部影像如图4所示。

  

图4 电脑版线路谷歌数据局部导入界面

在手机版软件中将GPS功能开启,可以实现实时导航定位。本工程使用奥维互动地图浏览器导入线路数据后局部实时影像,如图5所示。

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前些日子,老伴突然晕倒,住院不到一个月就去世了。听医生说,老伴早就有发病的征兆,只是谁都没在意,耽误了治疗。三个女儿为她们疏忽老爸的生活愧疚不已,也对我平时对老伴的不管不问很是生气。

  

图5 手机版奥维互动地图软件开启GPS实时定位界面

谷歌地图较传统的纸质地图有非常明显的优势,对引水线路在实地的走向、是否穿越村庄或房屋、是否大面积侵占耕田、依据地形地貌布设的线路是否合理等情况,野外勘察设计人员一目了然,非常便于及时调整设计方案;对于野外地质勘察工作者来说,要想到达某个勘察点,道路是否通畅,是否有河流、陡峭山林阻挡,谷歌地图都会很好地展现,大大缩短了野外作业时间,提高了工作效率。

4 结论

依据大地测量学空间坐标转换理论,编制了手持GPS参数解算和数据处理程序,结合奥维互动地图和MapSource软件,与手持GPS定位相结合,实现了点位数据的批量转换与导入,应用于项目前期查勘和策划阶段的野外勘测设计定点(线)、迅速野外定位,既可大大提高工作效率,优化工程方案,又减少了工作强度,对提高野外勘测设计质量也有一定的促进作用。

参考文献

[1]孔祥元,郭际明,刘宗泉.大地测量学基础[M].武汉:武汉大学出版社,2010.

[2]党亚民,成英燕,薛树强.大地坐标系统及其应用[M].北京:测绘出版社,2010.

[3]武汉测绘学院控制测量教研室,同济大学大地测量教研室.控制测量学(下册)[M].北京:测绘出版社,1988.

[4]刘璐,李岭松.Visual Basic程序设计与上机指导(第一版)[M].北京:清华大学出版社,2007.

 
刘向飞,张学东,刘文波,李松磊
《海河水利》 2018年第02期
《海河水利》2018年第02期文献

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