基于GoogleEarth地圖資源對地圖中的道路要素提取并矢量化的實(shí)踐

饒 秀 俊

(福建林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 資源環(huán)境系，福建 南平 353000)

隨著數(shù)字林業(yè)的發(fā)展,地理信息系統(tǒng)在森林資源管理中使用的深入，矢量化的道路是現(xiàn)在很多林業(yè)基本圖中需要體現(xiàn)的一個(gè)要素，作為穿越小班拆分小班以及道路兩側(cè)非規(guī)劃林地造林繪制小班的一個(gè)重要依據(jù)和參考。一般在制作中小比例尺數(shù)字地圖時(shí),道路、水系、居民地等地理要素的來源一般有兩種：一種是來自于野外的利用GPS機(jī)實(shí)測坐標(biāo)數(shù)據(jù),另外就是利用已有地形圖進(jìn)行矢量化。本文就是在以上兩種方法之外提供了另外一種可供實(shí)踐操作的方法——利用GoogleEarth免費(fèi)資源進(jìn)行道路要素的提取。

1 軟件準(zhǔn)備

本方法使用到的軟件工具主要有三款軟件，分別是：谷歌地圖下載器、Global Mapper 14和Arcmap 10；硬件為已經(jīng)可以與互聯(lián)網(wǎng)鏈接的裝有WindowsXP以上系統(tǒng)的多媒體電腦。

2 地圖文件下載

地圖下載選擇谷歌衛(wèi)星地圖下載器，該軟件是一款基于谷歌服務(wù)器的多線程衛(wèi)星地圖瀏覽下載軟件，可以高速下載所指定的任意經(jīng)緯度范圍的衛(wèi)星地圖和標(biāo)簽。

2.1 打開谷歌衛(wèi)星地圖下載器

選擇需要下載區(qū)域雙擊出現(xiàn)新建任務(wù)對話框，默認(rèn)情況是不勾選標(biāo)簽，因?yàn)槲覀冃枰缆沸畔⑺怨催x標(biāo)簽選項(xiàng)，同時(shí)選擇衛(wèi)星地圖，便于后續(xù)的參考、比較和修正用，任務(wù)名稱根據(jù)需要命名本次選擇區(qū)域?yàn)榛莅部h崇武鎮(zhèn)，故命名為崇武，級別選擇通過筆者多次實(shí)踐選擇15級和18級兩個(gè)級別即可(見圖1)。

2.2 導(dǎo)出圖片

本步驟需要注意兩點(diǎn)：導(dǎo)出類型需要選擇Google行列式瓦片(說明：因?yàn)槠渌愋蜕傻膱D片均為白底，Google行列式瓦片是黑底圖片，這樣便于后續(xù)的圖片二值化處理產(chǎn)生明顯的黑白色對比)，生成JGW坐標(biāo)文件需要勾選，其他默認(rèn)即可。

3 拼圖

拼圖使用軟件為Global Mapper，該軟件是一款地圖繪制軟件，不僅能夠?qū)?shù)據(jù)顯示為光柵地圖、高程地圖、矢量地圖，還可以對地圖作編輯、轉(zhuǎn)換、打印、記錄GPS及利用數(shù)據(jù)的GIS(地理信息系統(tǒng))功能。操作步驟如下：

3.1 打開軟件

選擇“文件”→“打開數(shù)據(jù)文件”，打開剛才生成的瓦片文件(說明：Global Mapper默認(rèn)一次最多可以打開800個(gè)瓦片文件，超過將不會加載任何圖片)，如果文件太多我們可以選擇打開文件夾內(nèi)所有文件的方法，該方法會遍歷文件夾內(nèi)所有的文件并打開，需要電腦有足夠的內(nèi)存資源。

3.2 加載圖片

選擇目錄內(nèi)所有的圖片點(diǎn)擊確定出現(xiàn)選擇投影對話框，將“已選的文件使用選定的投影”勾選，其他默認(rèn)點(diǎn)擊確認(rèn)即可。

3.3 圖片輸出

選擇“文件”→“輸出”→“輸出光柵/圖像格式”，出現(xiàn)圖3所示的對話框，默認(rèn)選擇GeoTIFF格式，點(diǎn)擊確定，保存文件完成圖像的拼接工作。

重復(fù)以上步驟，把上一步下載的衛(wèi)星地圖也拼接成一張圖片，在格式輸出時(shí)選擇ECW格式(圖4)，這種格式文件可以在保證衛(wèi)星地圖質(zhì)量的同時(shí)有效降低地圖文件大小。

4 矢量化

4.1 打開ArcMap10

選擇“文件”→“新建”出現(xiàn)新建對話框，默認(rèn)選擇空白地圖點(diǎn)擊確定即可，加載上一步生成的道路Tif圖片和衛(wèi)星圖片ECW文件。

4.2 激活A(yù)rcScan擴(kuò)展模塊

在ArcMap菜單選擇“自定義”→“擴(kuò)展模塊”，在彈出的“擴(kuò)展模塊”對話框中，將ArcScan的復(fù)選框勾上，在激活A(yù)rcScan后，便可以將其顯示到ArcMap桌面上。選擇“自定義”→“工具條”→ArcScan，將ArcScan勾上。

4.3 柵格圖片的二值化

雙擊內(nèi)容列表中的圖片，出現(xiàn)圖片屬性對話框，選擇“符號系統(tǒng)選項(xiàng)卡”→“顯示：已分類”→“類別：2”，其他默認(rèn)(圖6)，確定即完成柵格圖片的二值化處理(說明：本步驟非常重要，如果沒有進(jìn)行二值化處理將無法進(jìn)行柵格圖片的矢量化)。

4.4 創(chuàng)建可編輯shp文件

選擇“目錄”→“新建”→“Shapefiles”出現(xiàn)圖所示對話框要素類型選擇“折線”確定即可，默認(rèn)已加載新建的SHP文件。

4.5 選擇目標(biāo)圖層，進(jìn)行矢量化

(1)選擇“編輯器”→“開始編輯”。

(2)由于本柵格圖像構(gòu)成比較簡單，可以直接點(diǎn)擊ArcScan→“矢量化”→“生成要素”生成矢量要素即可完成矢量化。

對矢量化后的路網(wǎng)(圖7，圖中白色線條為路網(wǎng))與衛(wèi)星圖片(圖8)比較進(jìn)行修正，完成道路的矢量化工作。

5 地圖配準(zhǔn)

(1)打開ArcMap，在ArcMap菜單選擇“自定義”→“擴(kuò)展模塊”，在彈出的“擴(kuò)展模塊”對話框中，將地理配準(zhǔn)的復(fù)選框勾上，增加“地理配準(zhǔn)”工具條。

(2)把需要進(jìn)行糾正的影像增加到ArcMap中，會發(fā)現(xiàn)“地理配準(zhǔn)”工具條中的工具被激活。

(3)在校正中需要知道一些特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，如控制點(diǎn)、圖廓點(diǎn)、保留的橋、池塘、房屋、溝渠、十字形的交叉路口等。一般在實(shí)際中，這些點(diǎn)應(yīng)該能夠均勻分布。

(4)首先將“地理配準(zhǔn)”工具條的“地理配準(zhǔn)”菜單下“自動(dòng)校正”不選擇，如果圖面較大，選擇“自動(dòng)校正”，通過左側(cè)的內(nèi)容窗口，顯示和隱藏圖層能夠有效提高尋找配準(zhǔn)點(diǎn)的效率。

(5)在“地理配準(zhǔn)”工具條上，點(diǎn)擊“添加控制點(diǎn)”按鈕。

(6)使用該工具在掃描圖上精確到找一個(gè)控制點(diǎn)點(diǎn)擊，然后鼠標(biāo)右擊輸入該點(diǎn)實(shí)際的坐標(biāo)位置。

(7)用相同的方法，在影像上增加控制點(diǎn)，輸入它們的實(shí)際坐標(biāo)。

(8)增加所有控制點(diǎn)后，在“地理配準(zhǔn)”菜單下，點(diǎn)擊“更新顯示(D)”。

(9)更新后，就變成真實(shí)的坐標(biāo)。

(10)在“地理配準(zhǔn)”菜單下，點(diǎn)擊“糾正”，將校準(zhǔn)后的影像另存。

6 結(jié)語

通過以上操作基本實(shí)現(xiàn)了選中區(qū)域路網(wǎng)的矢量化工作，具有方便、簡單、高效、節(jié)省人力資源成本的優(yōu)點(diǎn)，在滿足精度要求下完全可以代替巨大的野外實(shí)地測量任務(wù)；其不足在于谷歌地圖資源未必就是最新數(shù)據(jù)，這樣我們實(shí)現(xiàn)的路網(wǎng)很可能不包含近年的道路，所以使用時(shí)需要根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行取舍。

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