1、 东北林业大学大学生创新性实验计划项目申请书项目名称： Google Earth用于公路三维信息数据采集及浏览平台的建立起止时间： 2011年 5月 28日至 2012年 3月 28日学 院： 土木工程学院年级、专业： 2009级交通土建专业联系电话： 15244626879电子邮箱： 指导教师： 吴学伟职 称： 副教授申请日期： 2011年 5月 31日东北林业大学教务处制表项目编号22011 年 5 月一、基本情况项目名称 Google Earth用于公路三维信息数据采集及浏览平台的建立项目来源 自创 负 责 人 练庆水 性别 男 年龄 21 学号 20093085所在学院 土木工程学院
2、专业 交通土建专业联系电话 15244626879 电子邮箱 一学期 二学期 三学期 四学期 五学期 六学期智育成绩88.67 87.67 90.34指导教师 吴学伟 性别 男 年龄 48专业（学科） 测绘科学 职称 副教授联系电话 13304506016 电子邮箱 姓名 学号 学院 专业 项目分工李吉兴 20093055 土木工程学院 交通土建专业 信息采集与处理时圣亮 20093054 土木工程学院 交通土建专业 建立三维模型林宏 20092982 土木工程学院 交通土建专业 收集资料撰写报告项目成员练庆水 20093085 土木工程学院 交通土建专业 协调组员完成任务获奖者 奖励、成果名
3、称 颁发单位及时间李吉兴 国家励志奖学金 东北林业大学 2010年时圣亮 黑工程测量比赛一等奖 黑龙江工程学院 2010年林宏 黑工程测量比赛三等奖 黑龙江工程学院 2010年项目组人员获奖及成果情况 练庆水 国家奖学金 国家教育部 2010 年注：项目负责人和成员需提供成绩单。3二、立论依据1.项目的研究意义（限 200 字）目前的公路信息管理系统多是以图表等数据类型来描述公路的，是二维的，忽略了公路这一带状构造物的空间特性，往往不能实现公路空间位置与其属性信息的匹配。近年来，地理信息系统的快速发展，虚拟现实技术的逐步应用，为公路三维信息管理提供了许多便利的条件。Google Earth 用
4、于公路三维信息数据采集及浏览平台的建立可实现构造物空间属性的查询，属性信息的实时更新，可以为公路建设部门进行有效的规划设计、施工管理和运营提供了一种可以借鉴的工具。2.国内外研究现状分析并附主要参考文献（限 1000 字）数字地球是美国副总统戈尔提出的一个与 GIS、网络、虚拟现实等高新技术密切相关的概念，主要包括了计算机科学、海量数据存贮、卫星遥感技术、互操作性、数据源等技术问题。自数字地球被首次提出后，在世界各国得到积极的反响和认同，纷纷就数字地球展开了全面的研究，成为“信息高速公路”后又一个全球热点。近几年，许多数字地球软件相继推出，影响比较大的有:Google 公司的 Google E
5、arth、Microsoft公司的巧 VirtualEarth、NASA 的 WoridWind、ESRI 公司的户 ArcGIS Explore、Skyline 的skylineGlobe、国产的 EV-Globe 和 Geoglobe 等产品。自 GoogleEarth 问世以来，一些高校、设计院、软件公司甚至个人对 Googl Earth 在各个领域的应用展开了研究，如 GIS、电力、水利、地震、消防等，经过调查发现现阶段 Google Earth 在公路领域的应用尚处于起步和摸索阶段。主要的应用有:(l)立交方案演示江苏省交通规划设计院利用 Google 公司一提供的一个三维建模插件-
6、sketch-up 在 Google Eartn 实现了立交方案的演示系统。该系统首先在 AutoCAD 中建立立交的较精细三维模型，然后将此模型导入至 Sketch-up 插件中进行立交及其周边环境(如地面、建筑物 )的建模，地面模型可以从 Google Earth中提取，Skctch-up 提供了从其它地面建模软件导入数据的接口。在 Skctch-up 中完成了立交及周边环境的建模之后，将结果以 KML 文件的方式导入至 GoogleEarth 中即实现了立交方案的演示。(2)电力选线西南电力设计院利用 Google Earth 提供的 KML 技术实现了在 Google Earth 中进
7、行输电线路选线、避让各类规划区和军事区等功能，提高了电力线路路径方案的可行性。(3)地质勘测湖北省某工程地质大队利用 KML 技术将勘测点在 Google Earth 上标注出来，让勘测结果有机地和当地的真实地理信息相结合，使多种行业的工程技术人员更为方便地进行地形、地貌、植被、构造、地层等分析。综上所述，Google Earth 在各行业中得到了一些初步应用，但在公路设计领域内的应用还停留在较初级的阶段，尚未建立起基于数字地球的三维空间选线平台，还没有完成从 Google Earth 上快速获取数据、基于 Google Earth 的交互式定线、浏览、线路方案综合展示等深层次的开发与应用。主
8、要参考文献：1 陆涛，孔令赏，品贵春.基于 Google Earth 的立交方案演示.交通与计算机，2007，25(135):146-1482 易共才，王彦军，高宏.GoogleEarth 在公路工程中的应用研究.中外公路，2008，28(l):1-43 邓加娜，胡茂林，莫平浩，等.数字地球及其在电力勘测设计中的应用.电力勘测设计，2006，48-524 陆柏树，刘云彪 .勘探点在 GoogleEarth 中显示的程序实现.资源环境与工程，2007，21(4):450-4542R-CH2-CH-CH2Cl CH3OH +CH3-N-CH2-CH2-N-CH3CH3 R-CH2-CH-CH2-N
9、+-CH2-CH2-N+-CH2-CH-CH2-RCH3OHCH3CH3CH3OH 2Cl-2R-CH2- -H2Cl CH3OH +CH3-N-CH2-CH2-N-CH3CH3 -2- - 2-+- 2- 2-+- 2- - 2-CH3OH CH3 OH2l-4三、研究方案1. 研究目标（限 200 字）在研究期间，通过对地理信息系统原理和虚拟现实技术的综合运用，在地理信息系统和三维虚拟现实及 Google Earth、3D Max，AutoCAD 相关软件的支持下，把三维模型导入 Google Earth，建成一个完整的信息平台。由此可以将试验路桥真实现状（包括路桥形态、路边基础地貌、沿途
10、景观、路面建筑、边坡结构与属性、公路里程信息等）在计算机端真实表现出来，并实现路线规划设计、施工管理，属性查询等功能。2.研究内容（限 400 字）本论文以 Google Earth 为平台来进行公路信息浏览与查询的开发，主要研究内容如下:1)研究关于 Google Earth 的免费数字地形和影像资源以及相关数据的获取方法，并将数据进行处理以便在平台中应用。 （1954 北京坐标系、1980 年西安国家大地坐标系与 WGS-84 坐标系之间的转换。）2)研究关于 Google Earth 的道路规划设计技术，实现关于 Google Earth 的平面定线、纵断面变坡点设置、桥隧站位置设置等功
11、能。3)研究并实现关于 Google Earth 的线路方案综合展示技术，直观地展示单个线路方案的线、桥、隧、站、地质等各专业信息以及实现多个线路方案的对比显示。4)浏览和查询功能的实现 主要是利用工具导入 Google earth 建立公路信息浏览平台。3.拟解决的关键问题（限 200 字）1)实现在 Google Earth 上公路三位信息数据的快速采集。2)通过在 Google Earth 上建立公路三维信息浏览平台，实现对构造物空间属性的查询以及对属性信息的实时更新。3)可以在此平台上实时提取道路行经地区的地形数据和影像资源，直观地进行线路规划、设计和方案比选，提高道路设计质量，加快设
12、计进度，从而提高效益。 54. 拟采取的研究方法及技术路线（限 800 字）本文主要结合 AutoCAD、3D max、photoshop 等设计软件以及 GIS、GPS、RS 在工程中的应用，进行可行性分析、借助 Google Earth 的特殊功能.，将 Google Earth 和 AutoCAD 以及 3D MAX 融合，结合实例进行研究，其主要的技术路线主要表现为以下几点：1、运用 Google Earth COM API 接口技术采集某一区域包括道路桥梁的数字地形数据和影像数据。2、由于 Google Earth 采用的是 WGS84 参考椭球系，而从 Google Earth 采
13、集的是 WGS84 坐标系下的地形点数据，我们再将所采集的坐标转换为线路设计所采用的参考椭球系（如北京 54、国家 80 等）下的坐标。3、对获取的坐标、影像图片等数据和纹理数据导入到 AutoCAD、3D MAX、photoshop 等工程辅助设计软件中进行处理，生成地形的二维和三维的模型，保存以待调用。4、对指定的道路桥梁以及附属设施的属性（如路桥名称、坐标、周边地形情况等相关详细信息）进行编辑和设置，以供查询时使用。5、将所生成的的模型和运用 3D MAX 设计的三维模型进行必要的图形拼接和格式转换后与所需设置的属性数据整合，建立信息的采集和查询场景。6、将建立的场景导入 Google
14、Earth 中建立道路信息与查询平台，为城市建设部门、规划部门以及设计部门提供详细资料。7、以实际工程示例，将本研究的构思付诸实践。GoogleEarth浏览平台地理信息数据纹理数据数据采集地 物植被道 路桥 梁其它采集和查询场景的建立属性数据设置摄像、地形3D MaxAutoCAD3DS/MAX 三维设计模型65实验方案（限 500 字）找一个实验路段1、数据处理采用 Google Earth等软件对地形图数据进行处理，或用 CAD数据进行转换。在此过程中需要进行了投影转换、坐标转换，经过扫描、纠正、跟踪、附属性、建立拓扑关系等步骤。2、生成高程模型（DEM）和正射影像模型（DOM）3、三维
15、道路模型的建立直接利用三维建模软件在三维地形模型上构建公路模型；根据设计资料 CAD在道路设计软件中构建出道路模型，导入三维建模软件内；特殊模型用 3DMAX构建，再导入三维建模软件内；模型建立后进行处理。4、公路附属设施模型的建立利用三维建模软件在三维地形模型上构建公路附属设施模型。5、浏览，通过做好的 Google Earth平台对道路及其附属设施进行浏览，6、对道路及附属设施的属性信息进行实时更新6具备的知识基础（限 150 字）掌握了 AutoCAD 和 3Dmax 软件的操作及应用。学习了测量学的基本知识并进行了实习，对 GIS 的理论与软件的使用有一定的基础。并且学会了利用 Goo
16、gle earth 建立浏览平台。 7.设备条件（限 150 字）测量实验室拥有地理信息系统软件 arcview以及三维虚拟建模软件 AutoCAD、3Dmax，图像处理软件photoshop，浏览平台 GoogleEarth，具备了完成课题的能力8.本项目的创新之处（限 200 字）1在 Google Earth 这一平台下对道路信息快速采集及数据格式转换2在 Google Earth 这一平台下，实现对道路及三维桥梁模型以及周边附属设施属性的实时更新和快速查询浏览。79. 项目研究年度计划2011年2011.05.282011.06.15 了解并熟悉课题基本情况。2011.06.16201
17、1.07.05 收集资料，准备必要的软件，确定实验区域。2011.07.062011.07.20 制定具体实验方案，对实地进行考察，收集影像属性数据信息。2011.09.012011.12.01 在老师的指导下对所用软件进行系统的学习。2011.12.022010.12.28 运用所学习的软件和收集的信息建立道路信息浏览与查询平台，并进行调试。2012年2012.03.012012.03.28 撰写研究报告、整理装订、准备答辩。10.项目成果 1建立一个可以对指定道路信息快速采集和浏览查询的平台。2. 完成一份对该创新项目研究报告。8四、经费预算支 出 科 目 金 额 （元） 计 算 根 据
18、及 理 由合计 4000 （1）仪器设备费 800 购置必备仪器设备，电脑软件 8001.科研业务费 1850（1）测试/计算/分析费 450 Google Earth数据采集 450，（2）能源/动力费 550 外业调查 550（3）出版物/文献/信息传播费750 发表学术论文 600，科技查新 150（4）其它 1002.实验材料费 1650（2）原材料/试剂/药品购置费400 遥感影像 200，属性数据 200（3）资料印刷费 250（4）其它 2003其他支出 500（1）通讯/劳务费 350 系统集成 250，测试费 100（2）其它 150五、申请者承诺我保证上述填报内容的真实性。
19、如果获得资助，我与本项目组成员将严格遵守东北林业大学大学生创新实验项目遴选与管理办法的有关规定，切实保证研究工作时间，按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料。负责人签名：年 月 日9六、审批情况：指导教师对项目的评价及承诺： Google Earth 是一款 Google公司开发的虚拟地球软件，它提供了全球丰富的数字地形和航空影像资料，利用 Google Earth研究开发公路信息数据的快速采集和浏览平台，可以实时提取线路行经地区的地形数据和影像资源，直观地进行线路规划、设计和方案比选，加快设计进度。而对于一些缺少勘测设计资料，或者地形图测绘时间距今较久远，与现状相差较大的设计项目，可以借助本平台进行规划设计，从而减少了野外勘测工作，显著降低勘测设计的成本。课题选题具有一定的现实意义。该课题技术先进，研究方法和技术路线有效可行。我将尽力指导学生，按研究计划完成项目的研究。签字：年 月 日学院推荐意见：分管领导签字： （公章）年 月 日学校评审组意见：建议项目经费： 元 组长签字： 年 月 日学校主管部门意见：批准项目经费： 元 负责人签字： （公章）10年 月 日
