前言：本站為你精心整理了谷歌地圖在鐵路選線中的技術研究范文，希望能為你的創(chuàng)作提供參考價值，我們的客服老師可以幫助你提供個性化的參考范文，歡迎咨詢。

1引言

GoogleEarth（以下簡稱GE）是一款由Google公司開發(fā)的三維可視化地球軟件,它把衛(wèi)星影像、航空照片、三維地面模型等GIS信息布置在一個地球的三維模型上[1]。GE提供了豐富、免費的全球不同分辨率的遙感影像數(shù)據(jù)；GE使用單圓柱投影，并使用WGS84基準面作為其平面基準，GE所采用的坐標系統(tǒng)是WGS-84坐標系；GE采用開放的數(shù)據(jù)標準和規(guī)范，并提供二次開發(fā)的API接口。GE所具備的這三個特點說明GE同傳統(tǒng)地圖一樣具備表達和傳遞地形、地物信息的功能；建立在嚴密的數(shù)學模型下；擁有二次開發(fā)的接口。GE具有這三個特點使它能夠作為鐵路選線設計的一個平臺，滿足鐵路選線設計一定階段內設計需求，并且具有實時三維顯示的巨大優(yōu)勢，這是傳統(tǒng)基于CAD選線設計平臺所不能比及的[2]。結合傳統(tǒng)的基于CAD平臺鐵路選線設計過程和特點，基于GE平臺進行鐵路選線設計的過程主要分為平面設計和縱斷面設計[3]。區(qū)別在于在如何實現(xiàn)在GE平臺中實現(xiàn)選取交點，獲取點位信息;完成平面設計工作，如何提取地面線，進行下一步的縱斷面設計，所有的設計元素都要以一定的形式展示出來，在GE中通過KML文件的格式將各種元素顯示，因此本文重點對基于GE平臺進行鐵路選線設計中，實現(xiàn)平面設計功能、提取地面線進行研究，KML技術進行研究。本文所論述的平臺系統(tǒng)是的開發(fā)是采用C#語言，采用的開發(fā)平臺是Micro-softVisualStudio2005，在開發(fā)過程中將GE客戶端放入到系統(tǒng)自定義的窗體中。

2平面設計

要實現(xiàn)在GoogleEarth上進行選線設計，通過鼠標點擊實現(xiàn)在GoogleEarth上進行選點，但是由于GoogleEarth軟件在開發(fā)過程對其操作的各種鼠標事件都進行了定義，我們無法完成自己的功能，這里就要利用WindowsAPIHOOK技術，獲取操作系統(tǒng)發(fā)送給GoogleEarth地圖窗口的某些消息(如在地圖窗口單擊，縮放滾輪等消息)。GoogleEarthCOMAPI類庫中提供了成員函數(shù)用來將客戶端坐標系中點的屏幕坐標轉換為改點的地理坐標（經緯度的形式），利用該函數(shù)，最終實現(xiàn)對平面選取的交點地理位置信息的獲取。

2.1WindowsAPIHook技術微軟的Windows操作系統(tǒng)是建立在事件驅動的機制上的，鉤子(Hook)，是Windows消息處理機制的一個平臺，應用程序可以在上面設置子程序以監(jiān)視指定窗口的某種消息，而且所監(jiān)視的窗口可以是其他進程所創(chuàng)建的。當消息到達后，在目標窗口處理函數(shù)之前處理它，鉤子機制允許應用程序截獲處理window消息或特定事件[4]。鉤子實際上是一個處理消息的程序段，通過系統(tǒng)調用，把它掛入系統(tǒng)。每當特定的消息發(fā)出，在沒有到達目的窗口前，鉤子程序就先捕獲該消息，亦即鉤子函數(shù)先得到控制權。這時鉤子函數(shù)即可以加工處理（改變）該消息，也可以不作處理而繼續(xù)傳遞該消息，還可以強制結束消息的傳遞。HookAPI是指Windows開放給程序員的編程接口，使得在用戶級別下可以對操作系統(tǒng)進行控制。在本系統(tǒng)的開發(fā)中，通過鉤子鉤住了GoogleEarth軟件定義下的鼠標單擊MouseDown事件。在程序中實現(xiàn)的如下：mouseHook.MouseDown+=newMouseEventH-andler(mouseHook_MouseDown);通過Hook技術實現(xiàn)了獲取鼠標點擊目標點時，目標點所在位置的屏幕坐標，這是實現(xiàn)GE平臺平面選線最關鍵的技術之一。

2.2四種坐標系概述利用Hook技術，獲取到了目標點的屏幕坐標，我們最終目標是獲取目標點的在GE下的地理坐標。在整個系統(tǒng)的開發(fā)中，涉及到四種坐標系統(tǒng):屏幕坐標系、工作區(qū)坐標系、GoogleEarth客戶端坐標系,WGS84坐標系。屏幕坐標系是Windows窗體應用程序用屏幕坐標指定窗口在屏幕上的位置。對于屏幕坐標而言，原點是屏幕的左上角。窗口的完整位置通常用Rectangle結構來描述，該結構包含定義窗口的左上角和右下角的兩個點的屏幕坐標[1]。屏幕坐標系如圖1所示。Windows窗體應用程序使用工作區(qū)坐標指定窗體或控件中的點的位置。在C#中即Form窗體的坐標系，即系統(tǒng)的界面窗體，工作區(qū)坐標的原點是控件或窗體的工作區(qū)的左上角，它同Windows窗體坐標系是一致的。工作區(qū)坐標確保了無論窗體或控件在屏幕上的位置如何，應用程序在窗體或控件中繪制期間都可以使用一致的坐標值。GoogleEarth客戶端坐標系[5]，是GE在當前視圖下，自定義的一種坐標系統(tǒng)，GoogleEarth客戶端坐標系如圖2所示。

2.3屏幕坐標向工作區(qū)坐標的轉換在C#語言中，通過使用Control類中的Point-ToClient和PointToScreen方法就可以實現(xiàn)兩種坐標系下的坐標轉換，要用到的是PointToClient將指定屏幕點的位置計算成工作區(qū)坐標，該函數(shù)語法為：publicPointPointToClient(Pointp)參數(shù)p表示要轉換的屏幕坐標Point，該函數(shù)返回一個Point，它表示轉換后的Poin（t以工作區(qū)坐標表示）[6]。

2.4工作區(qū)坐標向GoogleEarth客戶端坐標的轉換通過對兩種坐標系的分析，總結出兩種坐標系三點區(qū)別。(1)坐標系原點不同。前者在整個坐標系左上角，后者居整個坐標系中心。(2)Y方向相反，坐標值有差異。前者坐標都為正值，后者坐標有正有負。(3)單位不同，前者是以整個工作區(qū)大小（寬度和高度），后者的范圍在正1至負1中間。基于以上三點，對兩種坐標系下的坐標做出轉換，首先利用C#提供的函數(shù)，獲取當前工作區(qū)的寬度和高度，然后找出兩種坐標系的數(shù)學關系，具體如下。width=this.FindForm().Width；hight=this.FindForm().Height；x=(X-width/2)/width*2；y=(Y-hight/2)/hight*2；width：當前工作的寬度；hight當前工作區(qū)高度；x、y：GoogleEarth客戶端坐標；X、Y：工作區(qū)的坐標。2.5GoogleEarth客戶端坐標向WGS84坐標的轉換GECOMAPI的類庫中提供了成員函數(shù)[7]：Ge-tPointOnTerrainFromScreenCoords（），該成員函數(shù)用來將客戶端視圖中的點的屏幕坐標轉換為經緯度的形式。該函數(shù)語法為：IPointOnTerrainGEGetPointOnTerrainFromS-creenCoords(doublescreen_x，doublescreen_y)該函數(shù)接受兩個Double類型的參數(shù)，表示視圖中心點在GoogleEarth客戶端坐標系中的坐標值，這兩個參數(shù)值均在-1和1之間，該函數(shù)的返回值為IPointOnTerrainGE型。至此，獲取到了目標點地理坐標，解決了在GE平臺中平面設計最關鍵的問題。

3地面線的提取

平面設計工作完成之后，就要進行縱斷面設計工作，而首先是獲取線位的地面線。GoogleEarthCOMAPI的類庫中提供了成員函數(shù)SetCameraPa-rams（），該成員函數(shù)實現(xiàn)將視圖中心移動到用戶指定位置。該函數(shù)語法為：voidSetCameraParams(doublelat,doublelon,doublealt,EARTHLib.AltitudeModeGEaltMode,doubleRange,doubleTilt,doubleAzimuth,doublespeed)。該函數(shù)接受八個輸入參數(shù)，除了altMode,其余均為double型。函數(shù)返回值為void，其中l(wèi)at、lon和alt表示視圖中心的經緯度和高程；range表示視高；speed表示從當前視圖移動到設定點的速度；tilt表示用戶視線和垂直地平線方向的夾角。Azimuth即測繪學在中的方位角，表示用戶視線和正北方向的夾角，altMode表示高程的形式，為AltitudeM-odeGE型，該類型是一個枚舉變量，包括Absol-uteAltitudeGE和RelativeToGroundAltitudeGE兩個取值，當用戶在當前視圖設置地標時，RelativeTo-GroundAltitudeGE取值等于地標的高程值是相對于該位置地面的高度差異，即相對高程，Absol-uteAltitudeGE代表的高程值是相對于海平面得高度差異，即絕對高程。在平面設計完成之后，可以得到線路上任意一里程的坐標值，要想獲取該里程的地面高程，需要把該里程的坐標值作為參數(shù)，傳遞給GoogleEarth的API函數(shù)SetCameraParam（s），實現(xiàn)將客戶端的視圖中心移動到該里程點的位置，此時該點在GoogleEarth客戶端坐標系下的坐標是（0,0），即坐標系的原點，然后就可以調用GoogleEarth的API函數(shù)GetPointOnTerrainFromScreenCoord（s），來獲取該點的地面高程，這樣就完成了線位上任一點地面高程的獲取，進而獲取整個線位的地面線。需要注意的一點是，獲取地面線的過程，要保證GoogleEarth客戶端處于打開狀態(tài)，在讀取地面線的過程中，不要進行其他操作，以免影響客戶端的移動，為了保證獲取地面線的精度，利用SetCa-meraParams（）函數(shù)時，在設定speed的值時，不要取的太大，一般取為2，在進行程序設計中，讀取點是做一個循環(huán)，最好在每一個操作之間設置一個時間間隔，以保證讀取的精度，實現(xiàn)方法是讓主進程休眠一定得時間。

4KML技術

KML是一種基于XML語法的標記語言和數(shù)據(jù)擴展格式，通過生成KML文件，就能夠將點、線、多邊形、圖片等顯示在GE中，所以在系統(tǒng)開發(fā)中，要實現(xiàn)對KMl文件的編程控制[8]。C#中類FileStream，這個類提供了在文件中讀寫字節(jié)的方法，要創(chuàng)建FileStream對象。該類的構造函數(shù)具有許多不同的重載版本，在我們程序中要采用的是：FileStream(filePath,FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite,FileShare.Read)因為在程序設計中，當創(chuàng)建完KML文件后，就要打開，這就要用到FileShare.Read，這種模式代表允許隨后打開文件讀取，其他的重載版本是無法實現(xiàn)這一功能的。KMl文件是類XmlTextWriter的對象，創(chuàng)建的對象包含XML數(shù)據(jù)（這些數(shù)據(jù)符合W3C可擴展標記語言(XML)1.0和“XML中的命名空間”建議）的流或文件[9]。該類的定義為：XmlTextWriter(stringfilename,Encodingenco-ding)第一個參數(shù)就是要寫入的文件名，第二個參數(shù)，表示要生成的編碼方式。GoogleEarth定義的KML文件是UTF-8的形式，所以在程序設計中，創(chuàng)建該類的對象是，這里取的是UTF-8。對KML文件的打開是通過GoogleEarthCOMAPI提供的函數(shù)OpenKmlFile來實現(xiàn)的，該函數(shù)的定義為：voidOpenKmlFile(stringfileName,intsuppres-sMessages)該函數(shù)接受兩個輸入參數(shù)，參數(shù)一“fileName”，是一個字符的類型，表示需要打開的文件名和包含文件路徑的，例如：@“E:\大論文\Line5.kml”。第二個參數(shù)取值為“0”或者“1”，表示當用戶要開的文件和GoogleEarth中已經存在的文件如果有沖突，是否處理這種異常情況，一般取為“1”[10]。

5結論

本文分析研究了基于GE平臺進行鐵路選線設計中遇到的關鍵問題，并提出了詳細的解決方法。基于GE平臺進行鐵路選線設計的系統(tǒng)研究，涉及大地測量學、圖形圖像處理、數(shù)據(jù)庫應用、軟件工程、鐵路選線設計等多個學科的知識體系，限于研究者知識水平所限，對平臺系統(tǒng)的研究才算剛剛起步。但隨著對GE的深入研究，GE在鐵路選線設計中將會發(fā)揮巨大的作用。