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Google Earth
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ArcGIS Explorer
2& 在线卫星地图和虚拟地球软件的基本功能
基于网络浏览器的在线卫星地图服务通常操作比较简单，基本功能是兴趣点、路线和本地信息（例如商家信息）的查询，用户可以在浏览器中通过逐级改变俯瞰高度（Eye altitude）观察兴趣点在全球、区域以及局部地区中的位置和视图，可以通过路线查询功能获悉起点和目的地间的交通路径。其常规功能还包括测距和经纬度显示等。此外，一些运营商提供的特色功能可令使用者有身临其境的感受，例如谷歌地图可提供街道实景地图，而前文提到的Live Search Maps可提供模拟在街道上驾车行驶的服务。
谷歌地球则是一款功能更为强大的交互式软件，其最重要的一些功能包括：（1）可创建兴趣点地标并进行描述（支持文字、图片和HTML语句），更可设置地标文件夹以管理大量的地标，也可进行地标文件（KML或KMZ格式）的导入和导出。例如，用户可以创建包含全国所有省会城市的地标文件，也可以收藏并打开“欧洲污染物排放”地标文件查看欧盟成员国的污染物排放情况（详情可访问谷歌地球官方社区网址，见表2）。（2）利用图层面板显示用户选定的图层。谷歌地球的图层文件十分丰富，例如包括学校或银行等城市基础设施图层、边界和地名图层、道路图层和全球三维地形图层等，而且除了软件预装的图层外，用户也可从官方网站下载更多感兴趣的图层。其中的部分图层需要翔实的数据支持，目前仅对美国等少数国家的支持最好。（3）用户可以通过旋转视图改变视角，以查看三维地形和建筑物，也可利用谷歌发布的免费建模工具（Google SketchUp）创建三维建筑物，或可将发布在谷歌三维模型库（网址见表2）中的优秀模型导入到谷歌虚拟地球上，继而实现平面卫星影像的立体化。（4）对于科研用户而言，可将已有的遥感影像或其它专题图覆盖在谷歌地球的相应位置上，继而制作成地标文件用于科研成果的演示和宣传，该操作可以快速实现研究成果在计算机虚拟现实中的呈现。（5）通过二次开发，可在谷歌地球上绘制三维柱状图、棱柱图、地区分布图等三维专题图（可参考thematicmapping.org网站中的案例，见表2）。与二维图表相比，三维统计图不仅可以更好的实现研究结果的可视化甚至动画演示，而且更容易说明研究对象的空间分布特征和数值的变异性。表2列举了一些与谷歌地球相关的重要网络资源。
许多情况下，使用在线卫星地图和虚拟地球软件的过程中都需要将当前视图保存为计算机中的图片文档。对于基于网络浏览器的卫星地图而言，可通过截屏的方法（截屏的快捷操作为Ctrl+Alt+S）迅速实现。此外，一些虚拟地球软件本身即提供图像保存功能。通过对多张图片的计算机自动拼接也可获得大区域、高分辨率的遥感地图[5-6]。
目前，免费卫星地图服务的运营商通常都开放其应用程序接口（Application Program Interface, APIs），一般开发者在“使用条款”的约束下可以制作有关这些地图资源的应用网站或浏览器插件。例如，体育网站EarthGamz最近基于谷歌APIs制作了一款名为EarthGamz奥运（EarthGamz Olympics）的浏览器插件，该插件可以在虚拟地球上显示世界各地运动员的信息和北京奥运会信息等。地产网站主页中则嵌入了一个基于谷歌地图的房地产搜索引擎，这一应用可通过可视化的方式显示房产位置和相关信息，网站因此间接获利的同时也给谷歌带来更多的用户和潜在广告客户。但目前国内出现的一些应用网站水平还比较低，但相信卫星地图在各行业中的应用范围和水平将会不断扩展和提高。
表 2 谷歌地球相关网络资源库
Google Earth
Google Earth Community
Google Earth User Guide
3D warehouse
“”Using Google Earth
thematic mapping①
注：①thematic mapping一个研究和展示“地球浏览器（Geobrowser）”如何进行专题制图的网站。
3& 在线卫星地图和虚拟地球软件的应用
在线卫星地图和虚拟地球软件不仅是地图爱好者手中的“玩具”，通过它查看地球表面的地形和浏览高分辨率的卫星影像之外，还可获得丰富的地理信息，以及经济、社会和人文信息，例如旅游、交通、商业、自然、历史和军事信息等。
目前，在线卫星地图和虚拟地球软件所提供的卫星影像的分辨率达到了几年前军用卫星的水平，可清楚的辨识出树木、汽车等较小的地面物体。通过高分辨率的卫星影像可对全球的资源、环境、社会、经济的现状和变化进行了解，其意义是十分重大的[1]。在一定程度上，在线卫星地图和虚拟地球软件与数字地球一样，均具有重要的战略意义。随着该产业的发展和用户的增长，它将改变人们原有的思维模式和操作方式[1]，其在社会各领域中的作用也将逐渐凸显出来。例如：在教育、农业、商业、军事和科研等行业中，在管理决策、土地利用规划、防灾减灾、区域或城市生态规划、环境保护等应用领域中，以及在信息科学、地球科学和生物学等科学研究领域中，在线卫星地图、虚拟地球软件以及不断发展的“数字地球”都将大有可为。
4& 在线卫星地图和虚拟地球软件的应用案例
随着在线卫星地图和虚拟地球软件的出现和发展，国内各领域对其的关注也与日俱增。本文作者于日在维普中文科技期刊数据库中以“(题名或关键词=Google earth)*1989-2008”为检索条件（其它设置为默认状态），共检索到文章98篇，其中2005年3篇，2006年27篇，2007年41篇。本节以其中的应用类文章为数据源，介绍谷歌地球在我国各行业中的应用案例，并探讨国内对此软件应用中存在的问题和不足。在可应用性方面，其它卫星地图产品虽然也可在一定程度上实现相关应用，但是受产品本身性能的限制，通常均不及谷歌地球软件出色，因而在维普中文科技期刊数据库中几乎还没有这些卫星地图产品的实质性应用文章。
4.1& 学校和公众教育部门
人口、资源、环境问题是制约当今社会经济发展的重要问题。虚拟地球软件将是学校和公众教育中的有力工具，它可将地理、资源、人口、环保和生态等相关信息更直观、具体的展现在三维虚拟地球上。目前，谷歌地球在历史、地理等教学实践中的应用潜力已经被许多教育工作者所关注[7-11]；但其在环境保护等公众教育领域，还没有应用案例。
4.2& 灾害救援和管理
在防灾减灾方面，李东平等[12]简述了“谷歌地球”在震害快速评估、构造研究、野外地震地质调查中应用的可能性。
但是在突发性重大自然灾害的灾后紧急救援和灾害快速评估中，应用免费的在线卫星地图或虚拟地球软件存在两个易被忽视的重要问题。第一，受灾地点可能没有高清影像覆盖（偏远地区非常普遍）；第二，在线卫星地图服务通常提供的并非实时影像，由于涉及国家安全的问题，未来可能也不会向大众提供实时影像服务，这两点无疑暗示免费卫星地图服务在灾害管理方面的应用价值被大打了折扣。但这个问题可通过两种途径对应解决，以谷歌地球为例：第一，可与谷歌达成官方协议，将及时获取的最新影像更新到谷歌地球上；第二，在谷歌地球官方不进行影像更新的情况下，可将获取的最新（卫星或航空）影像储存为谷歌地球接受的图片格式并通过谷歌地球的加载覆盖图（overlay）功能将其加载和更新到灾区位置上，通过以KML格式文件发布和共享的方式，任何救援人员均可通过网络更好的了解灾区的最新情况。
与此相关，李云星和张坤[13]曾详细记叙了利用谷歌地球实现地质灾害信息管理的步骤。即，将现有的地质灾害基本信息（例如灾害点的名称、位置、现状、诱发原因、地质灾害类型等）和其它描述信息（如图片和现场视频）标注在谷歌地球上，利用谷歌地球的地标文件夹管理面板进行地质灾害信息的查询、显示和管理，利用谷歌地球的图片覆盖功能可以将最新的影像覆盖在旧影像之上，从而实现地质灾害信息的更新，以谷歌地球的KML格式可以实现成果的网络共享。此处，通过影像更新和信息系统共享实现对突发地质灾害管理具有重大的应用价值。
4.3& 与地理信息密切相关的工程和设计部门
在城市或工程规划中，王子明[14]和易共才等[15]分别探讨了谷歌地球在公路工程中应用的可行性，例如公路的选线和规划布局方案设计等。倪忠云等[16]提出将谷歌地球用于城市功能分区研究的思路。张坤等[17]陈述了谷歌地球在构建虚拟城市方面的强大功能。
在广播电视和移动通信行业中，孙伟[18]和张志超[19]介绍了谷歌地球在广电行业中的应用，例如无线覆盖规划、有线网络规划和视频制作。赵洪勤[20]提出了基于谷歌地球保护微波通道的设计思路。胡翔[21]和岳少华[22]讨论了谷歌地球在移动通信网络优化方面的应用[21-22]。
在线路勘测规划方面，邓加娜等[23]探讨了谷歌地面高程模型的精度及其在输电线路勘测设计中的应用。张思祥等[24]介绍了利用谷歌地球进行输电线路设计选线的步骤和方法。邢文忠[25]介绍了谷歌地球在电力线路地理信息管理中的应用。此外，也有文章介绍利用谷歌地球绘制电力光缆、输电线和大区域通信光缆线路图的方法[5, 26-27]。
在水利、地质、石油和勘探方面，刘群义等[28]和丁韶辉[29]分别简介了谷歌地球在水利工程管理和水情信息发布中的应用。王焕改等[30]简单介绍了借助谷歌地球进行石油勘探设计和施工的方法。刘祥磊等[31]介绍了利用谷歌地球制作石油管线巡检系统的技术流程。陆柏树和刘云彪[32]介绍了将地质勘探点批量标注在谷歌地球上的方法。
在测绘、电子地图制作等方面，莫平浩和胡茂林[6]记述了将从谷歌地球上获取的分块卫星图片拼接为整个区域卫星影像的方法。朱超平等[33]介绍了以谷歌地球卫星图片为数据源，结合CorelDraw软件设计、编制校园平面图的方法。张运祝等[34]介绍了利用谷歌地球制作专题电子地图（例如动物医院、养殖场等）的思路和方法。陈飞霖[35]将谷歌地球用于惠阳气象站平面图的绘制和观测环境的综合调查评估中。李海燕等[36]介绍了在对已有较低分辨率卫星影像（例如TM影像）进行图像解译过程中，可选取谷歌地球中对应地区的高分辨率影像作为辅助识别工具，以此可提高监督分类的精度并省去实地考察，进而节约时间和经费。
在三维演示方面，闫卿[37]粗略介绍了利用谷歌地球进行某泵站工程演示的途径。陆涛等[38]介绍了谷歌地球作为一款三维可视化软件在立交方案演示中的应用。孙玉龙等[39]以谷歌地球作为三维显示平台，将经TCP协议传回服务器端的航标遥测信息与数据库中原有数据一起动态生成KML文档并刷新到谷歌地球上，通过此途径实现了航标监控系统的动态三维显示。该工作是谷歌地球作为三维可视化平台的一项很好的应用案例。
4.4& 生态、环境及相关领域
在生态、环境及相近领域中，余德林等[40]、文东新[41]和张志等[42]分别提及将谷歌地球应用于林业、森林消防管理和“数字林火”的思路。秦巳淇等[43]的文章指出谷歌地球可应用于土壤采样点的定位和周围环境的预览上。这在大范围土壤环境质量调查中显得尤其必要，因为预先设置的采样方案很可能对应一些不宜进行样品采集的地点。这篇文章也向生态学者们提供了一个很好的思路，即利用在线卫星地图服务进行或辅助采样设计，通过此途径可以提高采样点布设的科学性，也可以减少实地踏查的工作量。李旭文等[44]以ArcGIS9.2作为数据组织、管理和发布平台，将太湖水污染及蓝藻监测数据（例如水质监测数据以及水质和蓝藻评价专题地图）保存为谷歌地球可接受的KML格式，从而实现了太湖水环境质量和蓝藻空间分布信息在谷歌地球上形象、直观展示的目的。
4.5 个人需求
&&& 谷歌地球及其它在线卫星地图产品在个人的工作、居住、交通、休闲等活动中将发挥越来越多的作用。一些文章显示，谷歌地球已经被用于在线环游地球和旅游导航[45]。
4.6& 对目前国内应用案例的分析和讨论
以谷歌地球这款时下最受欢迎的虚拟地球软件的应用来说，（1）目前大多数国内的案例均是基于谷歌地球基本功能（例如高清卫星影像和三维地形显示以及标注、测距和多边形工具等）的初步应用，有些甚至仅是想法或思路。但不可否认的是：这种应用方式简单易行，效果直接。谷歌地图官方网站和官方社区即提供大量这类的应用案例（均以KML文件格式共享；相关文件可访问表2中的网址），例如美国地质调查局（USGS）制作、发布的“实时地震（real-time earthquakes）”文件可显示全球每天发生地震的信息（时间、地点和级数等）。而以谷歌地图为数据源的地图应用网站<SPAN lang=制作并发布了“2008年北京奥运会圣火传递路线图”的地标文件，通过谷歌地球调用这个地标时，使用者可以遍历奥运圣火传递的相关城市。（2）但是，谷歌地球的应用价值还远不仅如此，其优势更在于作为一款优秀的可视化软件和三维演示平台在各领域中应用。在这方面，李旭文等[39]和孙玉龙等[44]分别做了较好的应用尝试。
此外，国内一些重要的学科或领域，例如在商业、农业、水文、水土保持、生态和环境保护、国土资源管理、土地利用分类、城市生态环境质量、社会公共事业和公众教育与服务等方面，谷歌地球的应用案例很少或没有。例如：
第一，卫星地图服务和虚拟地球软件的应用有助于提高政府办公效率和管理水平[46]，特别是在国土资源、人口、宏观经济、城市规划、测绘、国防、农业、交通、环境保护等政府事业部门中，可成为有力的管理工具和辅助决策工具。与国土资源管理相关，金永福和郭伟其[47]探讨了谷歌地球在海域使用调查和管理中应用的初步方案，指出其有助于提升各级海洋行政管理部门在海洋管理和海洋资源开发中的整体水平。除此之外，目前以服务各级政府职能部门管理为目的的应用案例还很少。
第二，卫星地图服务和虚拟地球软件在商业和信息产业部门中的应用无疑将会更为广阔，例如面向企业和普通手机用户的卫星地图服务。但目前国内发表的相关文章数量极少，这可能与其行业特点有关，但其应用的范围不广、水平不高却是事实。
第三，生态和环境保护是谷歌地球最主要的应用领域之一，谷歌地球官方社区中发布有大量相关的优秀应用案例。例如，基于谷歌地球的“全球海平面升高后果”的动画演示；对触目惊心的生态破坏和土地利用变化场景的展示，例如毁林开荒、河流污染和湿地破坏；对全球变化后果的展现，例如小麦生长区向北推移以及永冻土和冰川融化（通过遥感影像或照片对比发现）；对保护区、可持续林业以及物种扩散和分布的展示；对可能造成生态后果的大型工程（例如大坝）的设计预览等等。而国内对虚拟地球软件在生态和环境保护方面的应用显然还不充分。作为生态学学者，我们认为谷歌地球是“理解局部和全球环境问题并使其可视化的强大工具”，它可把枯燥的数据生动形象的展现出来。在生态学中，谷歌地球至少可通过以下方式进行应用：（1）利用其标注功能指示研究地点，并可配以多种形式的描述性资料（例如文字以及图片和视频的链接）对研究地点和研究主题进行介绍；也可利用多边形工具勾画研究区域。（2）利用高清影像和三维地形指导采样设计或发现生态问题，并可在一定程度上替代实地踏查。（3）利用覆盖图功能将已有的专题图或遥感影像图覆盖在谷歌地球对应的地理位置上以展示研究成果。（4）利用谷歌地球APIs、插件或其它扩展软件（例如GIS）进行二次开发等高级应用和综合应用，例如添加时间轴进行动态演示，添加三维统计图说明研究对象的地理空间分布和特征等。
5& 在线卫星地图和虚拟地球软件的挑战
数字地球是世界进入信息时代的重要标志之一。虽然绝大多数情况下，数字地球给社会各领域带来的巨大变化将是有利的，但是也不排除个别情况。免费在线卫星地图在其出现之初就伴随争议，争论的焦点是关于在线卫星地图是否威胁国家安全这一重大问题。目前，各免费卫星地图运营商所提供的卫星影像均获取自民用卫星，并承诺影像并非实时的（例如谷歌地图提供近3年内的影像），这可在一定程度上避免泄露其他国家的机密，但是较高的分辨率使这些卫星影像依旧具有很高政治及军事价值，因此许多国家都担心其对本国的安全领域产生威胁。
至少有两种迹象可以说明某些卫星地图产品的确有泄露他国机密的可能。其一，高清卫星影像（例如某公司卫星影像的最高分辨率已达0.5m，为目前法律允许公开的最高分辨率）通常呈斑块状覆盖地球表面。这些斑块除了主要覆盖大中型城市之外，从斑块的分布及所拍摄的地物可推断，其优先覆盖的目标可能还包括重要的军事设施以及油田、大坝等敏感部位。第二，更为重要的是，某些在线卫星地图服务具有交互功能、用户可以标注自己的兴趣点并将相关描述信息上传，虽然地图服务运营商的这一做法很可能主要是从商业运营的角度出发，但是过于热心的地图爱好者仍可能无意间泄露某些重要的信息。
在民用领域，在线卫星地图和虚拟地球软件的发展同样向各行各业提出了重大的挑战。以谷歌卫星地图产品在生态和环境领域中的应用为例：旨在“使全球的环保人士、政治家、企业家和研究人员了解气候变化的后果以及人类活动对自然资源和环境的影响”，联合国环境规划署已于日宣布与美国谷歌公司合作推出环保卫星地图服务，该服务可使“网络用户足不出户就能观察全球200个环境热点地区发生的变化”[48]。这项合作必将更大程度的发挥谷歌卫星地图产品在社会教育和环保宣传中的作用，但在此形式下，对任何一个国家的环境保护工作而言，都既是机遇也是挑战。因为任何一个显著的环境问题，尤其是人类活动导致的环境破坏，都将立即呈现在全世界网络用户面前。一方面，这使得任何团体或个人都能快捷、准确、直观的观察到本地区和世界其它地区的生态和环境问题，同时，也使任何相关团体都不得不努力应对所在地区存在的相关问题。
此外，虽然目前免费的在线卫星地图和虚拟地球软件给许多领域都提供了新的解决思路和便捷途径，但是却不能因此忽视国内相关产品和配套学科的发展。事实上，我国对此高度重视，1999年首届数字地球国际会议在我国召开、2007年中科院对地观测与数字地球科学中心成立、2008年9月“环境与灾害监测预报小卫星星座”（A、B星）发射等都表明了我国对数字地球项目和地球空间信息技术的关注。
从商业化和民用化的角度来看，数字地球或基于数字地球技术的信息产业的发展很可能是无法阻止的潮流。目前大量的在线卫星地图产品充斥市场，如何利用现有的产品并最大限度的趋利避害是最大的挑战。以避免泄露国家机密这一重大问题为例，用户在使用具有发布、共享地标功能的卫星地图服务时，应注意不要对敏感地区、重要目标和军事基地进行标注甚至详细说明。国家相关部门也应在适当时候出台相应措施加强对此的管理。此外，在推进免费卫星地图服务在各领域应用的同时，也应抓紧发展我国的空间信息技术和服务产业。在全球信息化的背景下，这将显得越来越必要和迫切。
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Online satellite maps and virtual earth softwares and their application cases in China
（Biodiversity Research Group, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang, China）
Abstract: Online satellite map service is an important component of geospatial information industry, is also a paragon of geospatial technology for civilian use. The current major products of online satellite map are reviewed, 13 of the web browser-based online satellite maps or client-based virtual earth softwares were introduced, with their features and functions compared. So far, the applicability of Google Earth is the best, because of its powerful software performance (especially it had the most high-resolution satellite and aerial images covered on virtual earth's surface). With the emergence and development of free online satellite maps and virtual earth softwares, the domestic concerns about them are growing day by day. Domestic application cases of Google Earth were chosen as data sources, its application status in various sectors and areas (schools and public education, disaster relief and management, engineering and design fields that closely related to the geographic information, ecology and environment, and individual demands) were introduced and discussed. Finally, the challenges of online satellite maps and virtual earth softwares to the national security and various social fields were discussed. In the context of the global informatization, digital earth or digital earth-based information industry is likely to be an inevitable trend, how to make best use of existing online satellite maps and virtual earth products and avoid their disadvantages is the biggest challenge.
Key words: Digital E O Application Program I Virtual E Google Earth.
EarthGamz: 3D Olympics [EB/OL].[]
第二种解决方法仅为学术探讨
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