Google_Earth_Engine

**Google 地球**（英語：Google Earth）是一款 Google 公司開發的虛擬地球儀軟體，它將衛星圖、航空照相和 GIS 資料疊加在地球的三維模型上。 使用者可以通過鍵盤或滑鼠控制地球儀來探索整個地球，也可以通過位址和經緯坐標來定位。使用者可以使用 KML 語言在電腦版的地圖上添加自訂資料。最初，Google 地球只提供桌面版本，2012 年 Google 地球增加了對 Android 和 iOS 等行動平台的支援，2017 年 Google 地球推出網頁版。

除地球的三維模型以外，電腦版的 Google 地球還提供了月球和火星的模型，觀察太空的星空模式，以及飛行模擬器遊戲。Google 地球也能將 Panoramio 和維基百科的街景圖片和地點資訊顯示在地球儀上。網頁版的 Google 地球還包括具有導遊功能的「探索者」模式。

截止至 2019 年，Google 地球已經拍攝了 3600 萬平方英里的衛星圖片，覆蓋了地球 98% 的人口地區。其街景服務已經拍攝了 1000 萬英里的 360° 全景相片。

Google 地球在隱私和國家安全方面引發了許多爭議。有些國家和地區要求 Google 在衛星圖像中隱藏涉密的軍事區域。

## 開發歷史

20 世紀 90 年代末期，Intrinsic Graphics 開發了一個 3D 遊戲軟體庫。為了演示他們的產品，他們開發了一個可以放大旋轉的三維地球模型。這是 Google 地球的技術原型。在 1999 年，Intrinsic 創立了 Keyhole 公司，該公司由約翰・漢克領導。約翰・漢克表示，他創立這個公司的靈感來源於尼爾・史蒂芬森的小說《雪崩》中的一個「虛擬地球」。Keyhole 開發了一種向客戶端傳輸大型地圖資料庫的技術，並從 NASA、地方政府和其他商業公司取得了最初的衛星地圖資料。之後，Keyhole 利用這些技術和資料，開發了「Keyhole EarthViewer」，這個軟體能將衛星和航拍圖片無縫拼接在 3D 地球模型上。但由於網際網路泡沫的影響，Keyhole 在成立之初就遇到了資金枯竭的問題。

2003 年初，Keyhole 與 CNN 達成了協定，允許 CNN 以極低的價格使用 EarthView 地圖，但必須在電視畫面中附有 Keyhole 的 Logo。Keyhole 並沒有指望這些 10 多秒的動畫影片能給他們公司帶來什麼改變。但在 2003 年伊拉克戰爭期間，CNN 大量使用了 EarthView 地圖，以跟蹤戰爭行程。很快，美國中央情報局的風險投資公司 IQT 電信和國家地理空間情報局就聯絡了 Keyhole，讓它與國防地圖資料庫一起協同使用，這為 Keyhole 提供了急需的資金。2003 年，由於遊戲庫銷售不佳，Intrinsic Graphics 公司被 Vicarious Visions 收購，其核心工程師和管理團隊留在了 Keyhole。

2004 年 4 月，Keyhole 公司向 Google 創始人謝爾蓋・布林和拉里・佩奇展示了他們的軟體，隨後在 10 月，Google 正式收購了 Keyhole。其創始成員布萊恩・麥克蘭登和約翰・漢克留在了 Google。2005 年，Google 推出了收購了 Keyhole 後的第一個版本：Google 地球 3.0。2010 年漢克在 Google 內部成立創業公司 Niantic Labs，開發了 Field Trip、Ingress 等產品，後於 2015 年脫離 Google 成為獨立公司。

Google 地球最初使用 C++ 語言在 Windows 平台上開發。後來移植到了 Android 和 iOS 平台中。2017 年 4 月 18 日，經過全新設計的 Google 地球 9.0 發布。由於採用了 Native Client 技術，剛發布時僅能在 Google Chrome 瀏覽器中執行。此版本增加了「探索者」、「手氣不錯」等功能。2020 年 2 月 27 日，Google 使用 C++ 語言在 WebAssembly 上重寫了 Google 地球，從此 Google 地球可以在 Firefox 和 Edge 瀏覽器上執行。

## 衛星圖像

Google 地球由大量從衛星或飛機上拍攝的圖片拼接而成，靠近地面的圖像通常由一張原始的航拍圖組成。將地圖縮小，可視範圍變大時，圖像由多張航拍圖拼接而成，不同航拍圖的拍攝時間和成像品質有所不同。Google 地球的衛星圖來源於不同的衛星提供商。在衛星圖的下方會標記衛星圖的來源與拍攝日期。在 NASA 和 USGS 的陸地衛星 8 號發射之前，Google 部分依賴於陸地衛星陸地衛星 7 號的圖像。由於衛星的硬體故障，圖像的邊緣會有損失。2013 年，Google 通過資料探勘分析了陸地衛星 7 號拍攝的多組圖像，解決了此問題，並消除了雲和大氣對圖像的影響。2016 年，Google 使用陸地衛星 8 號來提供更高解析度的圖像。圖像的解析度從 15 米到 1 米不等。對於地球上的大部分地區，Google 地球使用美國宇航局的太空梭雷達地形測量任務（SRTM）的資料，以對地形進行建模。

由於衛星圖提供商不同，衛星圖的著作權協定各有差異。在遵守歸屬準則的前提下，可以有限度的免費使用 Google 地球的圖片。

在 Google 地球 5.0 版本中，Google 引入了歷史圖像，使用者可以檢視多年前拍攝的衛星圖像。使用此功能可以觀察某一區域隨時間的變化。

## 功能及用途

啟動網頁版 Google 地球後，一個緩慢旋轉的地球模型會出現在螢幕上。使用者可以點擊並拖動滑鼠或手指來轉動地球。可以滑動滑鼠滾輪或使用兩根手指來放大地球，當放大到接近地面時，視線會逐漸與地面平行並進入 3D 模式。使用者也可以點擊 3D 按鈕直接進入 3D 模式。在 3D 模式中，使用者可以自由地遊覽整個城市的 3D 模型。使用者可以在左側的搜尋選單中使用名稱或經緯度搜尋並定位目的地。

在「探索者」模式中，使用者可以按照設定好的路線，按順序遊覽地球。每個地點都會展示此地點的 3D 模型、全景圖片或影片，在旁邊會顯示關於此地點背景知識的知識卡片。該版本還添加了「手氣不錯」按鈕，該按鈕可以將使用者帶到地球上的隨機位置，並向他們顯示知識卡片，知識卡片的內容大多來源於維基百科。

### 3D 城市模型

在部分地區，Google 地球可以顯示 3D 建築模型。Google 地球中的第一批 3D 建築是使用 SketchUp 等 3D 建模程式建立的。2009 年，Google 發布 Building Maker 以方便使用者建立和上傳 3D 建築模型。Google 在 2012 年 6 月宣布，它將用自動生成的 3D 建築替換使用者生成的 3D 建築物。

Google 在飛機上搭載了 5 個不同方向的攝錄影機，當飛機以不同角度飛過同一地區時，會拍攝到不同角度的圖片。Google 首先對圖片進行初步處理，以去除雲、霧霾對圖片品質的干擾，Google 也會抹去地面上的汽車。之後電腦會對這些圖片進行分析，以製作出標示鏡頭與物體距離的深度圖。不同角度的深度圖可以製作成網格圖，這是建築物的一個粗略的 3D 模型。然後將拍攝的的圖片貼圖到這些模型上。為了得到更好的顯示效果，這些圖片大多數是在春天拍攝的。

### 街景

2008 年 4 月 15 日，Google 推出 Google 地球 4.3 版本，此版本正式整合街景視圖功能。Google 街景視圖提供水平方向 360° 及垂直方向 290° 的街道全景街景視圖。這些相片是由安裝在汽車上的相機拍攝的。Google 街景中的全景圖片可使用滑鼠點擊拖動，以從不同大小、不同方向及不同角度觀看。在車不能進入的地方（如某些限定行人通行的區域、狹窄的街道以及公園小巷等），則以 Google 三輪車替代。

### 水體與海洋

Google 海洋在 2009 年被引入 Google 地球 5.0 中。Google 海洋提供世界各地海洋的水下全景圖，附帶世界各地的航海影像、圖片、適合衝浪處、適合潛水處、魚群出沒地、有過真實海洋考察的地點等資訊。利用此功能，使用者可以潛到海平面以下，以三維的形式探索海底的各個角落。

2011 年 6 月，Google 將某些深海底區域的解析度從 1 公里的網格提高到了 100 米。哥倫比亞大學拉蒙特 - 多爾蒂（Lamont-Doherty）地球觀測所的海洋學家提供了大量的海底高解析度圖像，這些圖像覆蓋了大約 5％的海床。

### 專業版功能

以下功能僅適用於執行於 Windows 平台上的 Google 地球專業版。

#### 外太空

##### Google 星空

Google 星空於 2007 年 8 月 22 日在 Google 地球 4.2 中推出，2008 年 3 月 13 日推出網頁版。使用者可以在 Google 星空中檢視恆星和其他天體。Google 地球的圖層功能同樣適用於星空模式，並可以在紫外線、紅外線、X 射線或微波等不同波段下瀏覽星空。Google 與太空望遠鏡科學研究所（STScI）等天文機構展開合作，收錄了哈勃望遠鏡等望遠鏡拍攝的超過 1 億顆恆星和 2 億個星系的圖像。使用者也可以從外部的 KML 檔案匯入更高解析度的星空圖片。

##### 火星

Google 地球也提供了火星的 3D 模型。火星偵察軌道飛行器的 HiRISE 攝錄影機還提供了一些高解析度圖像，這些圖像的解析度與地球上的相似。此外，還有許多火星著陸器的全景圖像，例如「火星探測漫遊者」，「勇氣號」和「機遇號」。這些圖片可以用類似於 Google 街景的方式檢視。

在 Google 火星的塞東尼亞區火星人臉旁邊，Google 放置了一個聊天機器人「Meliza」，使用者可以打字與其交談。

##### 月球

Google 在 2009 年 7 月 20 日阿波羅 11 號任務 40 周年之際，將該功能引入了 Google 地球。Google 月球包含了多個導遊圖層，如阿波羅 11 號之旅。

#### 圖層

Google 地球具有「圖層」功能，可以讓使用者更好的了解特定地點。圖層所對應的圖示會覆蓋在地圖的特定位置上上，點擊圖示可以了解此位置在圖層中的詳細資訊。包括了地理資訊、街景、交通、氣象、海洋和相片庫等圖層。一些圖層包括導遊功能，使用者可以按照圖層中的特定順序瀏覽地球。使用者可以使用 KML 語言來建立自訂圖層。2006 年 12 月，維基百科和 Panoramio 作為圖層整合到了 Google 地球中。該圖層可以在地圖的對應位置上展示 Panoramio 使用者拍攝的相片和此位置對應的維基百科條目。

#### 飛行模擬器

飛行模擬器功能在 Google 地球 4.2 版本中首次出現。飛行模擬器中提供了兩架飛機。飛行時，會在原有的地球瀏覽介面上疊加一個平視顯示器以類比真實的飛機駕駛體驗。除了使用鍵盤控制之外，還可以使用滑鼠或操縱杆來控制模擬器。

### 其他用途

除了以上的基本用途外，Google 地球也還有許多其他用途。台灣高雄警方在追查非法地下油行的行動中，依據 Google 地球衛星相片及線民所提供地理資料，從相片拍攝找到藉由藏身在無門牌號工地裡的油槽、油罐車所進行非法販油位置，因而循線到偵破地下油行。2019 年，有人通過 Google 地球找到了美國的一名失蹤了 22 年的男子。Google 地球也可用於檢視受災地區，例如 2010 年 1 月 12 日海地發生海地地震，Google 於 1 月 17 日提供了最新的圖像。Google 通過 Earth View 網站公開了大量高畫質桌面桌布。此外，Google 地球中的衛星圖像也是開源情報的重要來源。

2009 年，Google 與馬德里的普拉多博物館合作，將 14 幅繪畫作品數位化，並可以在 Google 地球和 Google 地圖瀏覽 3D 化的普拉多博物館。使用 Google 地球上的街景視圖，使用者可以探索 30 個世界遺產，並通過知識卡片了解其歷史背景。

Google 地球還推出 Timelapse 功能，在 Timelapse 中加入數千張歷史衛星相片並拼接成縮時影片，使用者可以檢視地球的變化。

## 版本

Google 地球的前身 Keyhole Viewer 1.0 在 2001 年發布。Android 版 Google 地球於 2010 年 2 月 22 日發布，iOS 版於 2008 年 10 月 27 日發布。 2010 年在奧迪 A8 上推出了汽車版 Google 地球。2017 年，Google 發布了執行於 Chrome 瀏覽器的網頁版 Google 地球。2020 年 2 月 27 日，Google 向 Firefox、Edge 和 Opera 等其它瀏覽器開放了瀏覽器版的 Google 地球。 

### Google 地球專業版

Google 地球專業版（英語：Google Earth Pro）最初是 Google 地球的企業版本，具有電影製作器和資料匯入器等功能。價格為每年 399 美元。2015 年 1 月，Google 決定免費向所有使用者開放。從 7.3 版開始，Google 地球專業版目前是 Google 地球桌面應用程式的標準版本。

### Google 地球增強版

Google 地球增強版（英語：Google Earth Plus），它是對 Google Earth 的付費版本，提供從 GPS 裝置讀取軌跡等功能，其中大多數功能已在免費的 Google Earth 中提供。2008 年 12 月起 Google Earth Plus 停止更新。

### Google 地球企業版

Google 地球企業版（英語：Google Earth Enterprise）是針對企業使用者使用的版本。此版本可以使用 PB 級別的私有資料建立自訂圖層，並可以在未連網的情況下使用。2017 年，Google 將其開源至 GitHub，並添加了合成 3D 地形的功能。

### Google Earth VR

2016 年 11 月 16 日，Google 在威爾烏的 Steam 平台上發布了 Google 地球的虛擬實境版本。使用者可以使用 VR 控制器操控 Google Earth VR，以第一人稱視角環繞、飛躍 Google 地球中的 3D 模型。

## Google 地球 Outreach

Google 地球 Outreach（英語：Google Earth Outreach）是一項慈善計劃，Google 通過該計劃為非營利組織提供 Google 地球等工具，以幫助世界各地的非營利組織和公益組織宣傳他們的工作。Google Earth Outreach 提供了 Google Earth 和 Google Maps 的線上培訓，以幫助科學家解決地區或全球的問題。2008 年 6 月，對亞馬遜熱帶雨林中的 20 個土著部落（例如 Suruí）進行了培訓，以幫助他們保護其文化並提高他們對毀林問題的認識。

## Google 地球引擎

Google 地球引擎（英語：Google Earth Engine）是一個分析和視覺化地理資料的雲端運算平台，可以處理衛星影像以及其他地理觀測資料。它提供衛星圖像資料庫的存取權限。Google 地球引擎與 Google 雲端平台合作，研究人員可以存取陸地衛星和 Sentinel-2 的資料。通過衛星資料，可以觀察農業、自然資源和氣候的變化。Google 地球引擎也有一個線上的整合式開發環境（IDE），可以呼叫 Javascript API 編寫程式分析資料，並實現資料的視覺化。除此之外，使用者也可以使用 Python 和 Javascript 語言通過應用程式介面向伺服器發出請求。

Google 地球引擎被多次用作追蹤森林砍伐的工具。該引擎的曾被用於繪製墨西哥森林的地圖、以及監測亞馬遜雨林中的森林砍伐。馬里蘭大學使用 Google 地球引擎追蹤全球森林的面積變化，發現全球森林覆蓋率正在減少。卡內基科學研究所與 Imazon 研究所與 Google 合作，參與了 Google 地球引擎的開發。這兩個組織都使用 Google 地球引擎來繪製森林地圖。此外，Google 地球引擎也有許多其它的應用。包括：監測老虎棲息地和珠穆朗瑪峰周圍植被的變化、繪製瘧疾風險地圖、全球地表水地圖。

2013 年，Google 地球引擎添加了延時影片功能。截止至 2019 年，可以通過此功能製作從 1984 年到 2018 年的延時影片。使用者可以通過這個功能直觀地來觀察森林、城市在數十年間的變化。

## Google Earth Studio

Google Earth Studio 是一個基於瀏覽器的動畫製作軟體，可以類比航拍視角，為 3D 城市模型錄製影片。Google Earth Studio 的介面類似於主流的非線性影片編輯軟體，具有完整的時間線和關鍵影格編輯功能。使用者可以將鏡頭推遠或拉近，或環繞某個物體拍攝，也可以自行設定飛行路線，將鏡頭從一個物體轉移到另一個物體來拍攝。此工具並不能匯出完整影片，只能以 PNG 格式匯出所有影格。

## 液態銀河

液態銀河（Liquid Galaxy）是 Google 的一個開源專案，利用電腦叢集和多屏顯示環繞技術，為使用者提供身臨其境的 Google 地球體驗。Google 將八個 55 英寸的 LCD 螢幕環繞放置，提供了全景式的體驗。

## 評價與爭議

包括國家官員在內的許多利益集團對 Google 地球持批評態度，他們認為 Google 地球會侵犯隱私或對國家安全構成威脅，因為在 Google 地球上可以瀏覽到軍事設施，這些情報有可能會被恐怖分子利用。2006 年，摩洛哥的電信公司摩洛哥電信封鎖了 Google 地球。由於美國政府的出口限制，2007 年，Google 地球停止向伊朗和蘇丹提供服務。

在學術領域，對 Google 地球的關注度日益增高。《數字地球國際期刊》上有多篇文章將 Google 地球與其他專業的、官方的平台相比較。 Google 地球被認為是一種「地球觀測媒體」，它提高了民眾對氣候變化的認識，也使民眾意識到人類有能力改造地球。 在教育領域，研究發現，Google 地球的互動式介面可以培養學生的空間思維能力，提高學生的興趣，對地理教學工作有著促進作用。《國家地理》網站也與 Google 地球合作，推出了許多教育資源。

### 爭議

#### 國家安全問題

Google 地球含有向公眾公開的高解析衛星圖像，包括英國和美國在內的諸多國家的軍事基地被曝光，這對許多國家的國家安全造成了威脅。美國的許多軍事設施在 Google 地球中被打上了馬賽克。印度前總統阿卜杜爾・卡拉姆表示對印度敏感地區高解析度相片的關注，Google 後來表示同意審查印度敏感地區。印度空間研究組織發表聲明稱，Google 地球構成了對印度安全的威脅，並尋求與 Google 公司對話。韓國政府對該軟體提供的總統府和軍事設施的圖像表示關注，稱朝鮮政府可能加以利用。

中國政府也曾認為 Google 地球存在洩密問題。Google 公司對此解釋稱，Google 地球使用的是任何公司都可以購買的商業衛星圖片，而且，除非有特殊緣由，使用的圖片一般為數月到數年之前的歷史圖片，並非非即時觀測圖片。而中國相關部門也決定推出國家地理資訊服務平台進行反制。由於中國網路審查，包括 Google 地球在內的大量 Google 服務遭到防火長城封鎖。

2019 年 2 月 13 日，Google 在台北、新北、桃園和台中推出了 3D 城市地圖。隨後發現台灣飛彈基地等國防設施被 3D 城市地圖曝光。中華民國國防部部長顏德發 15 日表示，已組織一專案小組，與 Google 方面協調處理。2 月 23 日，Google 確認將從台灣刪除其所有 3D 圖像。 

恐怖分子也曾藉助 Google 地球實施恐怖活動。2008 年孟買連環恐怖襲擊事件參與攻擊的唯一一名倖存槍手承認，他們在事件前曾使用 Google 地球了解被攻擊建築物附近的情況。

#### 軟體問題

2009 年，安裝 Google 地球的新版本時，會自動下載 Google 提供的軟體升級程式。如果後台沒有執行此更新程式，Google 地球將無法執行。《連線》雜誌認為，未經使用者同意的自動更新會給使用者的電腦安全帶來風險，而且使用付費網路自動下載更新會帶來不必要的流量消耗。

Google 地球使用的演算法將眾多衛星圖片以計算拼接方式形成大圖，有時造成影像錯位和扭曲效果。如 2019 年 7 月初，網上有傳聞通過 Google 衛星圖指出三峽大壩發生變形並有可能潰壩。其後三峽集團澄清，表示大壩運行正常，指出 Google 衛星圖並非由衛星直接拍攝，而是基於一系列演算法處理形成，因此在顯示某些場景時會出現偏差。

#### 其他問題

Google 地球的地標有時被部分網友用作政治工具，例如有來自中國大陸的網友在台灣玉山山頂插上五星紅旗。也有一些日本網友在中國東北標示滿洲國地名。

也有人認為 Google 地球會導致種族歧視。在 2009 年，Google 增加了 18 世紀和 19 世紀日本舊木刻版地圖的圖層。這些地圖示出了部落民居住的地區，這些部落民曾飽受種姓歧視。今天，他們的後裔仍然面臨歧視，許多日本人擔心 Google 地球的標註會使得這個地區遭受種姓歧視者的攻擊。

由於 Google 地球收集了大量高畫質衛星及街景圖片，引發了民眾對隱私問題的擔憂。美國部分公民對 Google 提出了集體訴訟。為保護隱私，Google 街景中的人臉和車牌都進行了模糊處理。此外，Google 地球的原開發公司 Keyhole 曾與國家地理空間情報局展開過合作，美國中央情報局也曾為 Keyhole 提供過大量的資金。在 Google 收購 Keyhole 以後，Google 也與美國情報與國家安全部門展開過大量的合作。

網友們也在 Google 地球發現了很多奇怪的地點，如伊拉克血湖、美國亞利桑那州飛機墳場和地面上的一些大型神秘圖案。這些發現大多數為軍事基地或藝術家的藝術作品。2006 年，一位使用者在中國偏遠地區發現了一個大型沙盤模型。該模型是喀喇崑崙山脈的縮小 1/500 後版本。

## 參見

* Google 產品列表
* Google 地圖
* NASA 世界風
* Google 月球
* Google 火星
* Google 星空
* Google 街景視圖
* 電子地圖服務
* Marble (KDE)

## 參考文獻

## 外部連結

* Google 地球官網（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Google 地球網頁版（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Google Earth Studio（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Google Earth Engine（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Google Earth Outreach（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）