包興東

（新疆煤田滅火工程局，新疆 烏魯木齊 830063）

Google Earth在新疆煤田火區(qū)中的應用研究

包興東

（新疆煤田滅火工程局，新疆 烏魯木齊 830063）

從煤田火區(qū)的展示、設計及煤田火區(qū)監(jiān)測這3個角度結合實例分析Google Earth在煤田火區(qū)中的應用，為Google Earth技術與新疆煤田火區(qū)的治理結合提供一定的理論參考，同時Google Earth技術的應用將會降低煤田火區(qū)相應的治理成本。

Google Earth；監(jiān)測；火區(qū)治理

0 引 言

遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）等地理信息技術逐漸被人們應用于各行各業(yè)，Google Earth就是這一趨勢發(fā)展的主要代表。Google Earth是一款谷歌公司開發(fā)的虛擬地球儀軟件，它集成了遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）3種高新技術的功能，向用戶展示了全球范圍內(nèi)不同地物分辨率的遙感圖像，包括衛(wèi)星影像和航拍影像。,它采用強勁的三維引擎和超高速的數(shù)據(jù)壓縮傳輸技術，進行了金字塔式建庫，將超大數(shù)據(jù)量的衛(wèi)星影像通過Internet網(wǎng)進行發(fā)布，數(shù)據(jù)在全球范圍內(nèi)周期性更新，通過它用戶可以免費瀏覽全球各地的高清晰度衛(wèi)星圖片[1]，實現(xiàn)從國家、地區(qū)、地形、山脈、河流、城鎮(zhèn)、道路、街道及建筑物的三維瀏覽以及基于三維空間地理信息的網(wǎng)絡搜索等[2]。它和真實的地球物理信息做了匹配，也就是說它的地形、海拔、經(jīng)緯度信息和GPS輸出的經(jīng)緯度信息是完全重合的，該軟件操作簡單、信息量大、視圖直觀在全球范圍內(nèi)得到廣泛的應用，具有很高的實用價值。新疆占地達160萬km2，新疆的煤田火區(qū)遍布于天山南北，分布廣，覆蓋面大[3]，很難進行全方位的監(jiān)控，據(jù)《新疆煤田火區(qū)治理規(guī)劃》（修編）報告顯示，截至2014年，新疆煤田火區(qū)已經(jīng)治理了43個火區(qū)，治理的火區(qū)面積為1 058.69萬m2。未治理的在燃火區(qū)共47個，火區(qū)面積達701.4萬m2，90個火區(qū)的煤田火區(qū)總面積達1 760萬m2[4]，對所有的火區(qū)進行監(jiān)控將會極為困難，即使完成全方位的監(jiān)控，也需要耗費大量的人力、物力和財力。因此，隨著Google Earth軟件的功能逐漸豐富，利用 Google Earth的強大功能，來對所有的煤田火區(qū)進行展示、設計和監(jiān)控，將會實現(xiàn)足不出戶就可以掌握整個新疆地區(qū)煤田火區(qū)的情況。

1 Google Earth的功能

Google Earth實現(xiàn)了從一個全新的視角觀察地球，可以觀察地球的整體輪廓，同時通過放大比例尺，可以清晰的觀看不同距離的地球影像。在煤田火區(qū)治理過程中，可以通過Google Earth進行煤田火區(qū)地理空間的查詢，保存和新建圖層，利用我的位置創(chuàng)建地標和路徑，測量距離及面積，Timelapse衛(wèi)星視圖觀察歷史衛(wèi)星圖形，還可以進行各種放大、縮小、漫游等操作。Google Earth的應用功能還有很多，在煤田火區(qū)的治理中簡單總結主要常用的有以下幾點：

1）地理空間查詢功能。在Google Earth中，通過地理坐標或者相關的地理位置名稱等就可以查詢到煤田火區(qū)的具體位置信息，結合衛(wèi)星圖片、地圖以及強大的谷歌搜索功能，用戶所需的地理信息就呈現(xiàn)在你眼前。谷歌地球可讓您前往煤田火區(qū)，以查看火區(qū)周圍的衛(wèi)星圖像，地圖，地形，建筑物及火區(qū)周圍的山川河流。

2）保存和新建圖層功能。Google Earth在衛(wèi)星地圖的基礎上，提供了很多數(shù)據(jù)圖層，圖層打開會在相應的位置呈現(xiàn)各種數(shù)據(jù)，在Google Earth左側，找到一個叫圖層的設置，圖層欄包含成像、邊界和地名、地方、照片、道路、3D建筑及地形等不同的圖層元素，點中不同的圖層，可以在Google Earth保存和新建相應的煤田火區(qū)圖層信息，這些圖層信息為煤田火區(qū)提供了所需的基礎信息，其中包括火區(qū)的地形、坐標、塌陷坑、植被覆蓋等，是Google Earth在煤田火區(qū)的各種應用研究的基礎。

3）我的位置功能。在Google Earth左側有一個位置欄，根據(jù)用戶的需要在Google Earth我的位置中添加文件夾、路徑、多邊形、模型、游覽、圖片等，可以對添加的位置進行文字描述，以火區(qū)名稱作為文件夾名稱，因此該文件夾里面包含所有該火區(qū)的各種信息，采用該火區(qū)的簡介作為文件夾的文字描述。火區(qū)的邊界，簡易路，輸水水管線、輸電線路等可以用路徑來進行顯示，對路徑采用播放游覽的那種動畫效果，讓我們產(chǎn)生一種沿著路徑對地表進行游覽的奇妙感覺?；饏^(qū)的范圍，治理后的黃土覆蓋面積等元素可以用多邊形進行展示，也可以添加火區(qū)治理前、治理中和治理后各個時期的火區(qū)照片等信息，以及火區(qū)無線監(jiān)測系統(tǒng)在火區(qū)布設的位置信息等，實現(xiàn)了對整個火區(qū)的信息展示。

4）測量功能。Google Earth提供了許多可供用于測量距離及面積大小的工具。使用線條或路徑工具，在地圖界面中根據(jù)所需測量的目標體進行距離測量，使用圓半徑或多邊形來測量面積，通過鼠標放置在所需的位置可以測量相應位置的地理坐標。

5）Timelapse衛(wèi)星視圖功能。谷歌與時代雜志、NASA以及美國地質(zhì)勘探局合作，在Google Earth中向用戶提供地球地質(zhì)變化33年來的歷史回顧。這些從太空拍攝的星球圖片都集合到了一款交互式時間軸工具中，用于繪制出地球在之前33年發(fā)生的變化，這個以時間為依據(jù)的工具名為Timelapse，通過該功能能看到自1984年以來不同地區(qū)產(chǎn)生的變化，可選擇放大圖片看得更為清晰。該功能是由上百萬張衛(wèi)星圖片組合而成的，他們的衛(wèi)星自20世紀70年代起就已經(jīng)開始從太空觀察地球了，全部的圖片都發(fā)回到地球并由美國地質(zhì)勘探局保留。使用Timelapse功能上的搜索工具也能觀察地球上的其他位置。將收集到的年度地球圖片轉為無縫可在Google Earth上瀏覽的HTML5動畫，在煤田火區(qū)中，通過不同時間段拍攝的衛(wèi)星影像，可以掌握各個時間段的煤田火區(qū)燃燒情況及其變化趨勢。

2 Google Earth在煤田火區(qū)展示中的應用研究

2.1 Google Earth展示煤田火區(qū)的信息

新疆煤田火區(qū)共90處，分布極為廣泛，對其進行統(tǒng)一的管理較為困難。通過Google Earth的“添加地標”工具欄，可以直接把測量的火區(qū)中心坐標數(shù)據(jù)（例如：44°2'19.43"北，87°48'28.51"東）、火區(qū)的名稱、簡介、標志等信息進行錄入，實現(xiàn)所有的火區(qū)都位于一張圖上，進行統(tǒng)一管理。通過雙擊“位置”欄中的火區(qū)名稱，就自動定位該火區(qū)，并放大顯示該火區(qū)的三維地形近景，通過相近的火區(qū)在Google Earth中三維地形分析，尋找火區(qū)的分布規(guī)律及形成原因，從宏觀層面判斷火區(qū)的發(fā)展趨勢。新疆煤田火區(qū)分布如圖1所示。

圖1 新疆煤田火區(qū)分布示意圖

2.2 Google Earth展示煤田火區(qū)的地形地質(zhì)情況

Google Earth的全球地貌影像的有效分辨率為30 m，視角海拔高度（Eye alt）為15 km左右，但局部區(qū)域會提供分辨率為1 m和0.5 m左右的高精度影像，視角高度（Eye alt）分別約為500 m和350 m[5]。通過高清晰的衛(wèi)星影像可以清晰的鳥瞰火區(qū)的三維地形地質(zhì)，立體呈現(xiàn)火區(qū)地表的地形變化；通過鼠標的移動，可以任意讀取某點的坐標值、準確的看出火區(qū)周圍居民點、道路情況，礦山分布，火區(qū)地表植被狀況、煤層地表開采情況，塌陷坑數(shù)量及大小，同時容易尋找到滅火所必需的水源、土源、電源等基本滅火材料。為踏勘工作做好前期的準備，也為詳勘及初步設計提供更加直觀的依據(jù)。

3 Google Earth在煤田火區(qū)設計中的應用研究

Google Earth詳實的三維地形及各點賦予的坐標數(shù)據(jù)為煤田火區(qū)的設計提供了設計基礎，采用“添加多邊形”工具欄，可以測量所描繪的區(qū)域的周長及面積。采用“添加路徑”對火區(qū)所需的水管線路、輸電線路、簡易路等進行設計，設計長度將會自動計算出來，以Google Earth對米泉三道壩火區(qū)水管線路的設計如圖2，從圖中可以清楚地看見水源地和火區(qū)位置，以及他們之間的地形情況，根據(jù)不同的地面情況選擇最為合理的水管線鋪設路徑，對水管線路的鋪設指導作用比CAD等圖件更為直觀并更具可操作性，從而節(jié)約了到現(xiàn)場施工成本，當設計好后，采用“播放游覽”工具可以從水源地沿著鋪設線路直達火區(qū)，對整個水管線路設計路線地形及周圍情況進行查看，據(jù)此可以更為直觀的判斷其設計的合理性。

圖2 Google Earth對米泉三道壩火區(qū)水管線路設計

4 Google Earth在煤田火區(qū)監(jiān)控中的應用

Google Earth的Timelapse功能經(jīng)常更新數(shù)據(jù)，可以通過衛(wèi)星圖片觀看1984—2017年火區(qū)所在地表的地形地質(zhì)的變化[6-8]，對于未治理的火區(qū)，可以得出在這幾十年來各個時期的燃燒情況，從而推斷出燃燒趨勢，米泉三道壩火區(qū)從2002年和2016年的衛(wèi)星影像比較，就可以清晰的看出該火區(qū)的蔓延、周圍煤層的開采、塌陷等變化，Google Earth保存了重要的衛(wèi)星影像資料，顯示了該火區(qū)在歷史縱向上的發(fā)展，對于已經(jīng)治理的火區(qū)，可以看出覆蓋面的植被恢復及新的塌陷坑出現(xiàn)情況，為及時的補救提供依據(jù)。2002年和2016年火區(qū)衛(wèi)星影像圖如圖3—圖4。

圖3 Google Earth米泉三道壩火區(qū)衛(wèi)星影像（2002年）

圖4 Google Earth米泉三道壩火區(qū)衛(wèi)星影像（2016年）

5 總結

將Google Earth技術應用在新疆煤田火區(qū)的治理中，不僅符合花小錢辦大事的節(jié)約理念，也符合煤田火區(qū)滅火技術的發(fā)展方向。伴隨著Google Earth的衛(wèi)星影像持續(xù)更新，Google Earth技術的不斷發(fā)展，更多的新功能將應用于新疆煤田火區(qū)的治理中。因此，新疆煤田滅火技術需隨著時代發(fā)展不斷更新技術理念，不斷推進Google Earth等地理信息技術在煤田火區(qū)治理中的應用。

［1］ 李黎，胡曉波.Google Earth面面觀［J］.中國測繪，2006（1）：64-68.

［2］ 張雪松，鐘小輝，李家清.Google Earth在中學地理課堂教學中的應用研究—以“長江”為例［J］.電化教育研究，2012（10）：97-99.

［3］ 新疆維吾爾自治區(qū)第四次煤田火區(qū)普查報告［R］.烏魯木齊：新疆煤田滅火工程局，2014．

［4］ 新疆煤田火區(qū)治理規(guī)劃（修編）［R］．烏魯木齊：新疆煤炭設計研究院有限責任公司，2015.

［5］ 劉擁軍，王峰.谷歌地球在林業(yè)測繪中的應用［J］．內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設計，2012（3）：104-105.

［6］ 余豐華，姜云.Google Earth在浙江省地質(zhì)災害管理中的應用.地質(zhì)災害與環(huán)境保護，2007（9）：98-103.

［7］ 劉冰，石奉華.Google Earth在旅游、導航中的應用探討［J］.山東科技大學學報，2006，25（4）：25-29.

［8］ 王克.Google Earth軟件軍事價值分析［J］.國外衛(wèi)星動態(tài)，2006（8）：1-16.

【責任編輯：陳 毓】

Application research of Google Earth in Xinjiang coalfield fire area

BAO Xingdong
(Xinjiang Coal field Fire-fighting Engineering Bureau,Wulumuqi 830063,China)

This article analyzes the application of Google Earth in coalfield fire area from the three angles of fire area show,design and monitoring,and provides a certain theoretical reference for the combination of Google Earth technology and Xinjiang coalfield fire area control.The application of Google Earth technology will reduce the corresponding costs of coalfiled fire area.

Google Earth；monitoring;fire area management

TD672

B

1671－9816（2017）06－0063－04

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.06.018

包興東.Google Earth在新疆煤田火區(qū)中的應用研究［J］.露天采礦技術，2017，32（6）：63-65.

2017-03-13

包興東（1983—），男，四川遂寧人，工程師，本科，畢業(yè)于成都理工大學地質(zhì)學專業(yè)，從事煤田火災治理工作。