資源簡介

開 發 應 用
基于Google Earth的高程圖制作方法
徐擁軍1 廖 婷2
（1.中國地質大學<北京>地球科學與資源學院，北京 100083；2.首都師范大學資源環境與旅游學院，北京 100037）
摘 要：數字三維是當今研究的熱點，三維建模高程是基礎。然而，我國大中比例尺地形圖獲取困難，且掃描并矢量化
費時費力，建模相對復雜。Google Earth不僅提供了高分辨率的影像，還提供了另一項重要數據：海拔高程。本文研究
了在VS平臺下，提取Google Earth高程數據，利用GIS軟件制作高程圖的方法，并對制作的高程圖進行了對比分析。
關鍵詞：Google Earth；Visual ；GIS軟件；高程圖
DOI：10.3969/j.issn.1671-6396.2010.11.014
Elevation M aps Making Based on Google Earth
1 2
XUYong-jun ,LIAO Ting
(1.School of the Earth Sciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083;2.College of Resources
Environment 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 is
difficult to get China's large and medium scale topographic maps,and the map scanning and vectorization are a waste of time and
money,modeling relatively complex.Google Earth not only provides high-resolution images,but also provides another important
data:altitude.In this paper,methods of making elevation maps by using GIS software and extracting Google Earth elevation data on
the VS platform are introduced,and the elevation maps are analyzed comparatively.
Key words:Google Earth;Visual ;GIS software;Elevation map
1 前言 Google公司已經將Google COM API開放，這樣我們就可
1.1 研究意義 以通過開放的API來對Google Earth進行操作了，比如控制
在數字地形建模中，地形是其基礎，然而我國大中比 當前視圖的高度、中心經緯度，保存當前圖片（灰度圖
例尺的地形圖為保密數據，數據獲取十分困難，且掃描數 像），讀取高程信息等等。利用Google Earth COM API類列
據并矢量化費時費力，從而使得建模變得相對復雜。如何 表（如表1）可以實現多種用途的二次開發。
快速有效的構建地形模型對推進數字三維具有重要意義。 表1 Google Earth COM API 主要類列表[3]
1.2 Google Earth簡介
Google Earth 是美國Google公司發布的一套基于衛
星拍攝及全球坐標定位數據的軟件，它可以經計算得出三
維地圖。Google Earth主要通過訪問Key-hole的航天和衛
星圖片擴展數據庫，使用戶能在電腦屏幕自由地瀏覽地球
上的衛星影像，全球地貌影像的有效分辨率至少為100m，
通常為30m（例如中國大陸），山區、軍事禁區等分辨率
較低，視角海拔高度為15km左右。但針對大城市、著名風 下面介紹在 Visual 環境下，用 visual
景區、建筑物區域會提供分辨率為1m和0.6m左右的高精度 basic語言操作Google Earth，提取坐標三維信息。首先引
影像，視角高度分別約為500m和350m，但并不提供免費的 入Google Earth提供的類庫，在 Public Class Form 之前
數據下載服務[1,2]。 聲明引入Imports EARTHLib，這樣就可以聲明GE提供的類和
Google Earth 提供了三個版本：個人免費版、Plus 相關函數。IApplicationGE是Google COM API最主要的一個
版、Pro版，后面兩個版本需一定的費用才能使用。Google 接口，提供了許多函數。其中ApplicationGE提供的函數
Earth除能提供詳細的地理經緯度、三維立體圖外，還提供 GetPointOnTerrainFromScreenCoords（ screen_x,
又一項重要數據：海拔高程。本文中使用的開發平臺是完 screen_y，[out, retval] IPointOnTerrainGE pPoint），
全免費的個人版，利用其中的超過1000GB全球的地貌影像 能 返 回 一 個 三 維 點 坐 標 pPoint， pPoint包 含 經 度
與3D數據，支持二次開發的功能來提取地形數據。 （Longitude），緯度（latitude），高程（altitude）信
2 坐標信息獲取 息。 坐標點（screen_x, screen_y）范圍從（-1, -1）到
收稿日期：2010-03-08 修回日期：2010-04-07
作者簡介：徐擁軍（1986-），男，土家族，遙感信息提取技術方向碩士研究生。
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中國西部科技 2010年04月（中旬）第09卷第11期總第208期
（1, 1）。運用該函數用一個循環遍歷整個視圖，可以實 衛星影像與航拍的數據整合。其衛星影像部分來自于美國
現坐標信息的提取。 DigitalGlobe公 司 的 QuickBird（ 快 鳥 ） 商 業 衛 星 與
如果在所選取的視角高度視圖圖像不能覆蓋整個要求 EarthSat公司（www.，美國公司，影像來源
的區域，可以用程序上下左右四個方向移動圖像（圖像具 于陸地衛星LANDSAT-7衛星居多），航拍部分的來源有
有50%的重疊），然后重復采集信息，直到覆蓋整個區域為 BlueSky公司（www.bluesky-，英國公司，以航
止。信息采集實現代碼是： 拍 、 GIS/GPS相 關 業 務 為 主 ） 、 Sanborn公 司
Dim GEI As New ApplicationGE ‘GE的API接口 （www.sanborn.com，美國公司，以GIS、地理數據、空中
GEI = CreateObject("GoogleEarth.ApplicationGE") 勘測等業務為主）等 [6]，也有部分美國IKONOS及法國
GEI.ElevationExaggeration = 1 ‘如果為0，則無高 SPOT5數據。表3列出幾種商用衛星影像的空間分辨率。
程信息，1顯示高程信息
Dim i, j, k, n As Int16
Dim px, py, longitude, latitude, altitude As
Double
Dim alltext=“X坐標,Y坐標,Z值” As String
k = AxGEViewer3.Width ‘視圖的寬度
j = AxGEViewer3.Height ‘視圖的高度
‘遍歷整個視圖獲取部分坐標信息
For i = 0 To k – 1
For n = 0 To j – 1
'px取值(-1,1)，py取值(-1,1)，視圖中心為（px，
py）為（0，0）
圖1 成圖比例尺對衛星遙感圖像空間分辨率的需求表
px = 2 * (i - k / 2) / k
py = 2 * (n - j / 2) / j
PointOnTerrain =
app.GetPointOnTerrainFromScreenCoords(px, py) 表2 比例尺對應的影像空間分辨率范圍
Longitude =PointOnTerrain.Longitude ‘經度
latitude=PointOnTerrain.Latitude ‘緯度
altitude=PointOnTerrain.Altitude ‘高程 辨
Next
表3 衛星影像的空間分辨率
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的地圖具有現實可行性。
vbCrLf
4 實例應用與分析
SaveInfo(alltext) ‘保存坐標信息
用該方法對長沙岳麓山地區進行等高距圖制作。并與
Next
1:25萬DEM，1:10萬地形圖進行疊加，與0.61m分辨率的快
3 Google Earth 提供影像與地圖比例尺的關系
鳥影像疊加，分析其精度。
3.1 空間分辨率與比例尺的關系
岳麓山屬南岳衡山山脈的一部分，南岳有七十二峰，
在選擇制圖遙感影像的空間分辨率時需要考慮兩個因
以衡陽市回雁峰為首，長沙岳麓山為足，故名岳麓。岳麓
素，一是地圖的成圖比例尺，二是最小地物的尺度[4]。為了
山位于長沙市區之西，東臨湘江，面積6平方公里，主峰海
使遙感圖像成圖時能達到地圖比例尺的精度，遙感影像的
拔295.5m。
空間分辨率應小于地圖比例尺的精度。
龔明劼等人研究得出影像空間分辨率R（單位為m）與
地圖比例尺（1/M）的關系，可用以下公式表明[5]：
R≤ [ L /(1/M)] /2= L×M /2 ——（式1）
式1中，L為人眼的視覺分辨率，其值可取0.1～
0.4mm。可以確定不同成圖比例尺的地圖對遙感影像空間分
辨率的要求，各比例尺地圖對衛星遙感圖像空間分辨率的
需求如圖1和表2。圖中白色部分表示最佳的制圖比例尺范
圍，黑色填充部分表示該分辨率過高，虛線部分表示分辨
率低，不適合進行該比例尺的制圖。
3.2 Google Earth提供的衛星遙感影像空間分辨率
Google Earth的衛星影像，并非單一數據來源，而是 圖2 坐標信息記錄格式
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開 發 應 用
圖 3 本方法提取50m等高距 圖4 本方法提取20m等高距與1:10 萬地形圖疊加
與 1：25 萬DEM 疊加顯示圖 (注：1:10 萬地形圖為1978 年編繪)
運行已寫好的程序，設置視場角高度為5000m，提取岳 等高線的正確與否主要取決于地性線（山脊線、山谷
麓山部分點坐標，保存為txt文件。獲取的坐標信息，如下 線）。由上圖3、4可以看出不同等高距等高線圖與標準圖
圖2，第一行表示點的屬性，從第二行開始為點的坐標信 基本吻合，圖5可以看出等高線能整體反映地形的走勢與高
息，第一列為經度坐標，第二列為緯度坐標，第三列為高 程。
程值單位m。 5 結論
在MapGIS中，利用實用工具中的投影變換模塊，在投 本文介紹了基于GIS軟件，利用VS編程技術，獲取
影轉換菜單下選擇用戶文件投影變換，利用按指定分隔符 Google Earth高程數據，生成任意區域高程圖的方法，并
來進行相關的參數設定讀取文本文件數據并轉換為 進行了精度評價，為用戶免費快捷獲取所需區域高程數據
MapGis的點文件（.wt格式）。特別注意的是在進行參數設 進行地形建模提供可能。
定時X、Y、Z的類型應該設置為雙精度（double）類型。然 利用本方法獲得的高程圖能較好的反映地形整體特
后在圖形處理模塊中進行格式轉換，輸出為shape文件格 征。隨著數字城市的進一步發展，可以在構建數字城市時
式。 為地形建模提供數據來源，能最大限度的節省人力、物力
在ARCMAP中加載shape文件，利用空間分析（spatial 和財力，使三維地形的建立變得相對容易，從而更加形象
analyst）模塊由點生成地形數據。基于Google Earth提供 逼真的構建虛擬的現實世界。
的2004年的長沙影像，用此方法制作的岳麓山不同等高距 參考文獻：
圖，并與不同比例尺的標準圖對比分析，如圖3、圖4。圖 [1] 莫平浩,胡茂林.利用Google Earth制作衛星影像圖[J].電力勘
5為提取等高線與遙感影像疊加圖。 測設計, 2008.
[2] 張 坤,鄒崢嶸,余加勇.基于Google Earth 的虛擬城市構建方
法[J].測　繪工程,2007,5(16).
[3] www..
[4] 潘家文,朱德海,嚴泰來等.遙感影像空間分辨率與成圖比例尺
的關系應用研究[ J].農業工程學報,2005,(9):124～128.
[5] 龔明劼,張 鷹,張 蕓.衛星遙感制圖最佳影像空間分辨率與
地圖比例尺關系探討[J].測繪科學,2009,(04).
[6] http://cache./.
圖5 本方法提取的5m等高距等高線與0.61m分辨率的快鳥遙感圖像
疊加
31巧用Google Earth 破解等高線知識難點
浙江諸暨牌頭中學地理組 袁啟木 311825 [email protected] ( mailto:[email protected] )
摘要：
隨著多媒體教學的逐漸普及，各種地理軟件層出不窮，但因為地理的專業性質限制，大多數地理教師很難做到精通各類軟件應用，本著深入淺出的宗旨，以比較常見的Google earth 軟件為例，本文將和大家一起探討和學習如何利用該軟件進行等高線地形圖的繪制和等高線知識的講解，輕松破解等高線的知識難點。
關鍵詞：Google earth global mapper Surfer 地標 等高線地形圖的繪制、判讀及應用
一．相關軟件準備
在制作等高線地形圖過程中，主要應用的軟件有3種：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 "歡迎登陸21世紀教育網" \t "_blank )公司開發的虛擬地球儀軟件 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網" \t "_blank )， 它把衛星照片 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網" \t "_blank )、航空照相和GIS ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網" \t "_blank )布置在一個地球的三維 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網" \t "_blank )模型上。用戶們可以通過一個下載到自己電腦上的客戶端軟件，免費瀏覽全球各地的高清晰度衛星圖片。
如下圖為三峽大壩的衛星地圖。
2.Global Mapper： 是一款地圖繪制軟件，不僅能夠將數據顯示為光柵地圖、高程地圖、矢量地圖，還可以對地圖作編輯、轉換、打印、記錄GPS及利用數據的GIS(地理信息系統)功能.6.xx版增加了直接訪問USGS(美國地質勘探局)衛星照片TerraServer數據庫和Global Mapper內部的地形圖及以真實的3D方式查看高程地圖的功能.
3. Surfer： 三維數據成像軟件，主要用于地質、工程、科學計算等數據的三維可視化成像顯示。它支持兩種成像方式：體成像和等值面成像。利用3D Surfer可以將數據在三維空間進行三維可視化顯示，并且具有圖形旋轉、圖形放縮、三維虛擬漫游、分層顯示、圖形切割、制作切片等功能。3D Surfer 2.0 支持Surfer切片圖、高程模型圖、曲折剖面、透明圖層、疊加地形、貼圖等功能。3D Surfer采用類似Surfer的操作方式，兼容Surfer定義的文本數據格式和GRD數據格式。支持規則數據和散亂數據的三維插值，與Surfer軟件定義的色標等級文件兼容，支持*.lvl和*.clr的顏色等級文件，支持*.dat *.txt *.grd等數據格式。支持三維圖像的輸出轉換，可以將三維圖形轉換為虛擬現實數據文件VRML數據格式、JPG、BMP等
GE軟件估計大多數地理教師比較熟悉，該軟件能展現全球各角落的衛星地圖。但衛星地圖的拍攝都是從太空中俯視，一般情況下，地形的高低起伏只能從顏色來分辨，難以準確判別地形類型。通過結合global mapper ，Surfer等軟件，就能把該衛星圖轉化成三維立體的模型，就可以從側視、側俯等各個角度直接觀察，甚至可以在立體模型上加上等高線。既可以利用等高線來判斷各種地形，又同時能直觀在立體模型上觀察地形的高低起伏，印證課堂所學等高線的知識，使課堂知識與實踐相結合。
下面我就以諸暨，嵊州，東陽三縣交界處的東白山地區為例，示范如何制作等高線地形圖，以及用Google earth 來 講解等高線地形圖。
二．相關步驟
（一）數據收集
要繪制等高線地形圖必須收集所要繪制地區的經緯度坐標和海拔高程坐標數據，可以從各國的官方數據庫下載。
如：1.美國國家地址勘探局，http://www.usgs.gov/
2.中國國家基礎地理信息系統 http://nfgis.nsdi./asp/userinfo.asp ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網 )
3.也可以在SRTM上下載：http://srtm.csi.cgiar.org/SELECTION/inputCoord.asp
該由美國國家航天局NASA，美國國家圖像測繪局NIMA，德國與意大利航天機構共同完成的數據庫,是目前精度最高，分辨率最好的全球地形數據系統，可供全球網民免費下載。且該系統由中國國家科學院做了鏡像鏈接，國內用戶使用較方便。http://srtm.datamirror./search.jsp ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網 )
本人以中國國家科學院的鏈接為例，示范如何下載數據。
打開鏈接 http://srtm.datamirror./search.jsp ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "歡迎登陸21世紀教育網 )， 首先注冊用戶名和密碼，登陸后出現信息界面如下
可先用鼠標中間的滾輪控制地圖的大小， 如右圖
并選取相關的地區，用上圖左上第三個按鍵
截取所要的地形區范圍，然后按 ，
即可獲得地形數據文件
（二）GE中 等高線的繪制
啟動Global Mapper，點擊左上角按鈕“文件”—》
“打開文件”，將獲得的地形數據文件解壓，得到
“srtm_61_07。TIF”，將該文件導入Global Mapper，
可獲得彩色地形圖，如右圖。
在該圖上移動鼠標，
在圖的右下角能看見鼠標所在位置的經緯度坐標，所要截取的地區坐標可在GE 上查得,選好坐標后，以該坐標為中心進行截取。
截取步驟為：第一步：.點擊“文件”—》“生成等高線”，如右圖
在該界面中可以調節所需要的等高線條數和等高距，以及等高線
的范圍。
等各選項都調節好后，點“確定”進行等高線的生成，
該過程因需要處理的數據量較大，所以可能需要幾分鐘
等待，電腦配置不夠好的朋友建議盡可能關閉一些
不必要的程序。
等讀條完成后，所需要區域的等高線就在原圖上生成了。
而，要生成純地形圖則需要第二步：
點擊“文件”—》“輸出矢量數據”—》“輸出KML/KMZ
地標文件。
注意，在輸出的時候“KML/KMZ文件選項”界面中，
這個選項的鉤一定要打上，否則輸出的等高線文件是無法顯示高程數據的。
即可獲得KMZ/KML的地標文件，如右圖。
該文件即可導入GE軟件，就能在衛星地圖上顯示等高線了。
而且，該圖可以利用GE軟件的立體模擬能力，以3D立體模型輸出，學生可以自己操作，從不同的角度進行觀察，以解決如：登山線路選擇，露營地點選擇，日出地點選擇等。
3D立體模型輸出方法：
1。啟動 GE，點選“視圖”—》“側欄”，
在右下方“地形”選項上 打鉤，
即可模擬立體模型。然后，轉動右上角的方向標記，選擇側俯方位。
如下面兩幅圖的對比。
（三）等高線地形圖的繪制
上面的方法只能在GE軟件中輸出等高線，若要在WORD等文件中單獨輸出，則需要與 surfer軟件配合。
首先在Global Mapper 中導入地形數據文件，然后點“文件“—》“輸出高程和柵格數據”—》“輸出surfer網格（ascII）格式”，即獲得海拔高程文件，然后將該文件導入 Surfer 獲得等高線地形圖。如下圖
等高線的疏密和數據可以通過
“選項”—》“等值線等級”來調節。
所需要顯示的等高線的區間范圍和等高距可以通過點擊
其中的“等級”按鈕來設置。
不同海拔的等高線可以用“線條”按鈕來設置。
經過調節后，即獲得比較符合自己要求的等高線地形圖，然后在圖中添加相關的信息，如道路，河流等。獲得如下圖：
然后在該等高線地形圖上可以設置各種問題：如東白山登山線路，觀日出地點等。學生可以用所學的知識來解答，而該答案是否正確可以讓學生自己動手操作 GE中的3D立體模型來驗證，用實踐加以檢驗是否合理，從而輕松，快樂的掌握等高線相關知識，破解難點。
地理教學中，靈活運用多媒體技術以及各種軟件就能大大降低知識的難度和充分調動學生的積極性，更好的參與課堂活動。
調等高線
的疏密
調等高線的繪制范圍
俯視
側俯
東白山頂(共5張PPT)
地理等高線圖的制作方法
地理等高線的制作
1
谷歌地球、ArcGis等制作等高線
2
谷歌地球、global mapper、surfer等軟件制等高線
演示
演示
等高線的制作方法一
1、收集制作區域的高程數據
2、在谷歌地球中編輯相應數據
3、在ArcGIS中輸出相關等高線圖
一、準備三款軟件：谷歌地球、global mapper 、surfer
二、在國際數據庫下載數據
三、將數據導入global mapper 中輸出等高線
四、輸出等高線后，將數據以谷歌地球識別格式輸出KMZ/KML
五、將等高線文件導入到surfer中，編輯（等高線數值、線條等）
六、輸出數據
操作步驟
A≠
408484457@qqc0m注銷科字數據庫
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29.0
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操作
□3
ASTGTM N29E107L
107.5
108.0
29.0
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