一种截取谷歌地球影像直接应用于工程设计的方法

摘要

本发明公开了一种截取谷歌地球影像直接应用于工程设计的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)坐标系统设置；步骤2)设定影像截取参数；步骤3)截取影像并获取角点处影像坐标和平面坐标；步骤4)根据坐标文件对影像同名点进行二次多项式几何纠正和最小二乘精度评定；步骤5)对满足精度要求的影像，根据纠正结果对原始影像采用最近邻插值的方法进行重采样；步骤6)根据地理信息tfw文件自动导入到AutoCAD供设计人员进行工程设计。本发明所达到的有益效果：在无地形图或地形图现势性较差的情况，能够方便快速的截取的谷歌地球影像，无需外业测量即制作成精度无损的正射影像，方便工程设计人员在前期顺利开展设计工作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种截取谷歌地球影像直接应用于工程设计的方法，属于工程 设计技术领域。

背景技术

在电力、铁路及公路等工程设计可研等前期阶段，工程设计人员通常依靠 1:10000等比例尺的地形图上进行工程设计。近年来，谷歌地球因影像分辨率高、 现势性强而广泛应用于工程设计行业，工程设计人员需要通过软件截取影像， 在截取的影像中选择一定数量特征分明的像控点通过外业GPS实地测量进行几 何纠正后生成带有地理网格线的正射影像后插入到AutoCAD中进行辅助设计工 作。这种工作方式精度上虽然能够满足要求，但效率低下需要用到多种软件才 能完成设计工作。目前，在经济发达的一些区域，谷歌地球的平面精度已经基 本能够达到了1:10000地形图的要求，在工程设计前期若能高效利用这部分影 像充分利用谷歌地球提供的API函数进行计算机软件二次开发则能快速的应用 于工程设计。

目前，还没有一种方法可以直接将谷歌地球的球面影像转换成地方工程坐 标系下的平面影像成功应用于工程设计。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种截取谷歌地球影像方 法，在无地形图和不需要外业测量纠正的情况，直接应用于工程设计。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种截取谷歌地球影像直接应用于工程设计的方法，其特征在于，包括以 下步骤：

步骤1)坐标系统设置：设置工程对应坐标系统，包括工程对应的椭球、投 影参数设置和谷歌地球采用的坐标系统与工程坐标系的转换参数输入；

步骤2)设定影像截取参数：设置截取影像的范围、高度和延迟时间，根据 截取高度计算横纵向需要截取影像的数量；

步骤3)截取影像并获取角点处影像坐标和平面坐标：根据谷歌地球提供的 API函数获取影像左上、右上、右下、左下4个角点及中心处的像素坐标和经纬 度坐标,根据设置的坐标系统转换参数将经纬度坐标转换成平面坐标，形成坐标 文件；

步骤4)根据坐标文件对影像同名点进行二次多项式几何纠正和最小二乘精 度评定；

步骤5)对满足精度要求的影像，根据纠正结果对原始影像采用最近邻插值 的方法进行重采样；

步骤6)生成带地理信息文件tfw的GeoTiff正射影像，根据地理信息tfw 文件自动导入到AutoCAD供设计人员进行工程设计。

前述的一种截取谷歌地球影像直接应用于工程设计的方法，其特征在于， 所述步骤2)中设置截取影像的范围采用以下方式：

⑴在谷歌地球中选择影像范围，影像范围包括矩形范围或设置带宽的线路 路径或任意绘制的面状图形；

⑵在AutoCAD中绘制任意形状的线状、面状图形。

本发明所达到的有益效果：在无地形图或地形图现势性较差的情况，能够 方便快速的截取的谷歌地球影像，无需外业测量即制作成精度无损的正射影像， 方便工程设计人员在前期顺利开展设计工作。

附图说明

图1是本发明流程示意图；

图2是坐标系统设置界面；

图3是影像截图主界面；

图4是截取影像生成的平面和像素坐标的纠正坐标文件；

图5是影像几何纠正及精度评定文件；

图6是生成的地理信息文件tfw的内容；

图7是工程区域内已有地形图；

图8是自动导入至AutoCAD的GeoTiff与已有地形图叠加效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明 本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种截取谷歌地球影像直接应用于工程设计的方法，包括以 下步骤：

步骤1)，设定工程坐标系统：输入工程对应的椭球，输入投影参数包括中 央子午线、假定东坐标、假定北坐标，输入谷歌地球对应的WGS84与工程对应 坐标系的Bursa模型参数包括平移量DX、DY、DZ和旋转量RX、RY、RZ及尺度 比K。

如图2所示设置工程对应的坐标系统参数，包括对应的椭球，中心经度、 假定东坐标、假定北坐标，谷歌地球对应的WGS84坐标系到工程对应的地方坐 标系的Bursa模型7参数。

步骤2)，影像截取参数设置：选取所需工程区域的影像的范围，对带状地 形工程应设置路径的宽度；设置截取影像对应的视点高度；延迟时间，根据对 应的视点高度、计算机屏幕的大小和截取范围计算一屏影像的长宽，计算横向n 行和纵向m列屏影像，从而计算出整个影像的大小。

如图3所示设置对应的截取谷歌地球影像需要的参数，输入截图高度，为 保证截图不存在错位的情况应设定一定的延迟时间，通过选取矩形对角线方向 两点定位进行截图。

步骤3)，采用谷歌地球提供的API函数和WindowsAPIHOOK技术，逐屏拷 贝当前电脑屏幕下的谷歌地球影像，并计算出第1行第1列影像左上角、第1 行第m列影像右上角、第n行第1列左下角、第n行第m列影像右下角，第n/2 行、第m/2列影像中心对应的像素坐标。利用谷歌地球中的 GetPointOnTerrainFromScreenCoords函数采用记录第1行第1列影像左上角、 第1行第m列影像右上角、第n行第1列左下角、第n行第m列影像右下角、 第n/2行第m/2列影像中心的经纬度坐标。获取上述点的经纬度的同时通过坐 标转换自动转换成平面坐标。形成如图4所示的纠正坐标文件。

步骤4)，如图5所示根据纠正文件采用多项式纠正对影像进行几何纠正， 按照最小二乘法计算各同名像点的的均方根误差，进行精度评定。

步骤5)，根据纠正结果对影像，设定X、Y方向上的采样间隔以最近邻插值 的方法重采样。

步骤6)，根据多项式纠正和重采样的结果，将X、Y方向的采样间隔、图像 左上角的平面坐标分别写入到tfw文件中，并生成GeoTiff影像。

如图6所示，tfw文件包括以下6行信息：

⑴地图单元中的一个象素在X方向上的X分辨率尺度；⑵拉伸量；⑶旋

转量(角度)；⑷地图单元中的一个象素在Y方向上的Y分辨率尺度的负值；

⑸像素坐标(1，1)的X地坐标；⑹像素坐标(1，1)的Y地坐标。

其中(1)、(4)为步骤5)的重采样设定的采样间隔，(2)、(3)值为0，(5)、 (6)可根据步骤5)多项式纠正函数获得像素坐标(1，1)对应的地理坐标X、 Y。

通过AutoCADObjectARX二次开发技术，读取tfw文件和影像宽度高后， 实现Geotiff影像直接插入到AutoCAD中，完成从谷歌地球影像到AutoCAD平 面影像的转换。

系统根据tfw文件、GeoTiff影像的宽度和高度自动导入到AutoCAD中，如 图7所示为利用已有地形图来验证GeoTiff影像的平面精度，图8所示为生成 的GeoTiff与已有地形图在AutoCAD中叠加后局部放大的效果，以验证GeoTiff 影像的平面精度是否能够满足工程前期设计的要求。

本发明的效果在于，在无地形图或地形图现势性较差的情况，能够方便快 速的截取的谷歌地球影像，无需外业测量即制作成精度无损的正射影像，方便 工程设计人员在前期顺利开展设计工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变 形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。