喻靜敏，游 蘭,2，吳華意

（1. 武漢大學(xué) 測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430079；2. 湖北大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430062）

作為一個(gè)開放的地理信息服務(wù)系統(tǒng)，Google Earth（GE）應(yīng)用越來越廣泛[1-8]。但是，目前大部分的GE應(yīng)用提供的功能主要是瀏覽GE影像數(shù)據(jù)、地圖標(biāo)注、地點(diǎn)查詢、路線查詢，而一些GIS典型功能如地圖要素創(chuàng)建和編輯、要素幾何查詢等，GE未直接提供API。本文基于GE API開發(fā)了GIS中的地圖要素創(chuàng)建和編輯、幾何查詢、矢量和柵格數(shù)據(jù)可視化等典型功能。

1 GE API編程接口

較早的GE API是指GE COM API，它是Google公司開放的公共接口，允許第三方應(yīng)用程序向GE查詢信息和發(fā)送命令。開發(fā)人員可以使用支持COM的可視化編程語言工具進(jìn)行開發(fā)。最新的GE API 是通過GE Plug-in在瀏覽器里開發(fā)的JavaScript API函數(shù)。使用GE Plug-in及其JavaScript API，可以將GE虛擬地球嵌入自己的網(wǎng)頁中。使用該API 繪制標(biāo)記和折線、使圖片覆蓋區(qū)域、添加3D模型或加載KML文件，從而允許開發(fā)人員構(gòu)建復(fù)雜的3D地圖應(yīng)用程序[2]。本文使用的GE JavaScript API接口如表1所示[3]。

表1 GE API 主要接口

2 原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)

原型系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)（圖1）主要由遠(yuǎn)程客戶端與服務(wù)器端組成。服務(wù)器端包括：GE服務(wù)器，用于與GE客戶端的交互；Web服務(wù)器，用于發(fā)布KML文件以及和客戶端互動(dòng)；GIS服務(wù)器，用于發(fā)布GIS矢量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，用于存儲(chǔ)GIS柵格數(shù)據(jù)。架構(gòu)中的客戶端就是安裝了GE Plug-in的普通PC用戶。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

GE只能加載和編輯KML文件，不能直接加載矢量數(shù)據(jù)。所以，本原型系統(tǒng)采用將矢量數(shù)據(jù)在GIS服務(wù)器GeoServer中發(fā)布為WMS地圖服務(wù)的方法來實(shí)現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)在GE中的可視化。

GeoServer是OpenGIS Web服務(wù)器規(guī)范的J2EE實(shí)現(xiàn)。利用GeoServer可以方便地發(fā)布地圖矢量數(shù)據(jù)，允許用戶對(duì)特征數(shù)據(jù)進(jìn)行更新、刪除、插入操作。原型系統(tǒng)采用的方法是：在GeoServer中將矢量數(shù)據(jù)發(fā)布為WMS服務(wù)，然后通過WMS的GetMap方法請(qǐng)求地圖影像[4]。

原型系統(tǒng)的客戶端開發(fā)采用Eclipse插件模式和RCP富客戶端技術(shù)，采用的技術(shù)包括Java、JavaScript、HTML。

3 典型GIS功能的開發(fā)

3.1 地圖要素編輯

GE雖然提供了創(chuàng)建線段、多邊形的API，但非交互式的，用戶體驗(yàn)較差。為了實(shí)現(xiàn)交互式效果，需添加單擊、雙擊、右擊等多種鼠標(biāo)事件的監(jiān)聽器和響應(yīng)函數(shù)，主要涉及的GE API有KmlFeature、KmlGeometry、KmlPlacemark、GEEventEmitter。原型系統(tǒng)以線要素為例開發(fā)了折線段的新建、內(nèi)點(diǎn)的刪除和移動(dòng)、高亮選中功能。下面是高亮選中的部分代碼。

function Highlight(event){ //mousedown的響應(yīng)高亮選中Highlight

if(event.getTarget().getType()=='KmlPlacemark'){ //判斷選中對(duì)象是否為圖形要素

var selecting = event.getTarget();

if(selecting.getGeometry().getType()=='KmlPoint'){ //判斷是否為點(diǎn)要素

selecting.setStyleUrl('http://202.114.114.6/data/style.kml#PointHightlight'); //設(shè)置為高亮點(diǎn)樣式

}

if(selecting.getGeometry().getType()=='KmlLineString'){ //判斷是否為線要素

selecting.setStyleUrl('http://202.114.114.6/data/style.kml#PolyHighlight'); //設(shè)置為高亮線樣式

}

……

}

}

3.2 數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)輸出是指將編輯結(jié)果存儲(chǔ)到新建的KML文件。首先新建一個(gè)空文件，寫入固定的KML文件頭，然后對(duì)GE上的地圖要素一一遍歷寫入文件，最后關(guān)閉文件。下面是部分JavaScript代碼。

function saveKml(filepath,filename){ //將編輯結(jié)果保存為KML文件，參數(shù)分別為文件保存路徑和文件名

var fso, kmlfile;

fso = new ActiveXObject('scripting.FileSystemObject');//創(chuàng)建文件對(duì)象

if(!fso.FolderExists(filepath)) //若當(dāng)前路徑不存在，則創(chuàng)建此路徑

fso.CreateFolder(filepath);

filepath +=filename;

kmlfile =fso.CreateTextFile(filepath,true); //創(chuàng)建新文件

"http://earth.google.com/kml/2.2">'+ ' '); //寫入KML固定文件頭

……

kmlfile.Close();

}

3.3 幾何查詢

幾何查詢是查詢用戶定義的幾何范圍內(nèi)地圖要素的屬性信息，包括點(diǎn)查詢、圓查詢和矩形查詢等。以拉框?yàn)槔?，可分三步?shí)現(xiàn)：首先鼠標(biāo)按下，查詢框的左上角確定；隨著鼠標(biāo)的移動(dòng)，開始畫框，查詢框的右下角隨鼠標(biāo)的移動(dòng)而改變，在此過程中需要隨著鼠標(biāo)的移動(dòng)不停地刷新頁面以更新拉框范圍；當(dāng)鼠標(biāo)左鍵被放開時(shí)所在點(diǎn)即是查詢框的右下角所在處，拉框結(jié)束。根據(jù)查詢框的地理范圍坐標(biāo)，搜索GE數(shù)據(jù)庫中落入查詢框內(nèi)的地圖要素。以上三個(gè)步驟分別在mousedown、mousemove和mouseup三個(gè)鼠標(biāo)事件的響應(yīng)中實(shí)現(xiàn)。

下面是用JavaScript編寫的拉框查詢的部分程序。

function begindraw(event){ //mousedown的響應(yīng)begindraw

event.preventDefault();

var lat_Origin; //存儲(chǔ)查詢框左上角的地理緯度坐標(biāo)變量

var lon_Origin; //存儲(chǔ)查詢框左上角的地理經(jīng)度坐標(biāo)變量

dragInfo = {

lat_Origin: event.getLatitude(),

lon_Origin: event.getLongitude(),

dragged: false //標(biāo)識(shí)鼠標(biāo)是否按下的變量

};

}

…….

function enddraw(event){ //mouseup的響應(yīng)enddraw

if(dragInfo){

if(dragInfo.dragged) { //根據(jù)查詢框范圍開始遍歷GE上的地圖要素

var allChildren = ge.getFeatures().getChildNodes(); //獲取GE上所有對(duì)象

for(var n=0;n< allChildren.getLength();n++) //依次判斷GE上的對(duì)象是否在查詢框內(nèi)

{…… }

dragInfo=null;

lineStyle.getColor().set('00000000'); //設(shè)置查詢框的外框顏色為透明，拉框結(jié)束

}

}

}

3.4 矢量和柵格數(shù)據(jù)可視化

GE雖然提供了加載圖片的API，但是圖片會(huì)在GE過于放大時(shí)失真。為了實(shí)現(xiàn)柵格數(shù)據(jù)分級(jí)可視化，應(yīng)實(shí)現(xiàn)疊加層隨GE的縮放相應(yīng)地改變精度。表2列出了不同視點(diǎn)高度對(duì)應(yīng)的圖片上每像素表示的距離，視點(diǎn)高度越高每像素表示的距離越大，精度越低，反之則反。根據(jù)此表，在GE的viewchanged()事件響應(yīng)中，客戶端根據(jù)視點(diǎn)的高度向服務(wù)器請(qǐng)求不同精度的影像。

表2 GE貼圖計(jì)算對(duì)照表

圖3 幾何查詢

4 原型系統(tǒng)效果

原型系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果如圖2、3、4所示。從結(jié)果看，本文提出的開發(fā)方法具有以下特點(diǎn)：

1）與原始GE API的編輯功能相比，本文實(shí)現(xiàn)的地理要素編輯功能具有較強(qiáng)的交互性，使用簡單直觀，用戶體驗(yàn)良好；

2）原始GE API未提供幾何圖形范圍查找功能，本文巧妙利用了多種鼠標(biāo)按鈕事件，實(shí)現(xiàn)了框選地理范圍查詢地理要素的典型GIS功能，一定程度上彌補(bǔ)了GE API的不足；

3）原始GE API提供的柵格數(shù)據(jù)瀏覽不能適應(yīng)不同比例尺，本文提出的柵格數(shù)據(jù)可視化能夠讓GE上的柵格地圖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)不同比例尺下的清晰瀏覽與平滑過渡。

圖2 地圖要素的創(chuàng)建和編輯

圖4 柵格數(shù)據(jù)分級(jí)顯示

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[3]Google Earth API Reference[EB/OL]. http//developers.google.com/earth/documentation/reference，2013-05-23

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