掃描儀結合ImageJ軟件在林業工作中計算面積的方法和應用

羅艷華

（湖南省邵陽縣林業局，湖南 邵陽422100）

1 引言

在林業工作中如資源清查、營林、采伐等各種調查設計和驗收中經常用到計算林地面積。傳統計算林地面積常常是使用方格紙法，此方法不僅費力、費時且工作效率低、誤差大。隨著科學技術的迅速發展，電子求積儀、GPS等儀器以及Arcgis等專業軟件開始逐漸應用于林業領域，但這些在基層林業工作中或因成本高、或因操作難度極高而難以普及。目前電腦的普及和廣泛應用，出現了利用如PS、Cad等軟件求算小班面積［1，2］，但存在仍需手工換算、或仍需某些復雜操作等不足之處。ImageJ是一款基于java的公共的圖像處理軟件，其分析測量功能已經在一些研究領域求算面積中得到應用［3，4］。本文根據相關技術規范結合工作實踐探索其在林業工作中面積的計算原理及方法。

2 軟件介紹

2.1 ImageJ界面

界面分為：菜單欄、工具欄和狀態欄。菜單欄從左至右分別是文件、編輯、圖形、處理、分析、插件、窗口、幫助。工具欄從左至右分別是4種區域選擇工具（方形、橢圓形、多邊形和任意形狀）、直線選擇工具、角度工具、點工具、魔棒、文字、放大鏡、拖手、顏色吸管、動作宏、菜單宏、繪圖工具等，軟件界面見圖1。

圖1 ImageJ軟件界面

2.2 計算原理

在相同條件下，一定的圖紙面積具有固定的像素值。圖片分辨率為300dpi表示1inch有300像素點，長度1inch＝2.54cm；地形圖比例尺為1∶10000時，圖紙上1cm2折合實際面積1hm2。通過設置合適的比例參數，ImageJ軟件可自動分析求出選區范圍內的實際面積。

3 計算過程

3.1 小班轉繪

林業小班多為不規則圖形，為了充分提高速度，不采取通過ImageJ軟件使用多邊形或任意形狀選擇工具逐一勾繪小班界線，而是在透圖臺上把空白A4紙置于外業手圖上用0.38mm粗的黑色水筆清繪求積小班界線圖。由于小班界線不僅限制著小班的范圍，同時也是相鄰小班的分界線，因此在以后計算過程中設計將它的一半計入小班面積中（小班邊線寬度約4ppi，將小班選區范圍四周擴展2ppi）。

3.2 圖紙掃描

應用平臺掃描儀以300dpi的分辨率和1∶1比例采取黑白方式掃描轉繪的小班圖紙并保存為tif格式的小班圖片文件。

3.3 圖像處理

啟動ImageJ軟件后進行如下操作：File→open，打開小班圖片文件；用放大鏡工具 把計算面積的小班圖片放大到合適視覺大小，并用拖手工具 拖放到屏幕合適位置；Process→Noise Process→Despeckle（消除掃描過程中產生的圖像噪點以免對選取操作造成影響）；如果個別小班內部有部分面積要核減，則選用工具欄直線工具 將小班內外輪廓線連接，再點擊菜單Edit→Draw。

3.4 錄制Macro（宏程序）和創建快捷方式

魔棒工具 點選小班界線內側；點擊菜單Plugins→Macros→Record窗口；點擊菜單Edit→Clear；點擊菜單Analyze→Set Measurements，在“Area”前點擊完成勾選，在“Decimal Places（0－9）：”后填數字“1”，點OK；點擊菜單Alanyze→set scale窗口，參數設置為distance in pixel填“300”，known distance填 “2.54 ”，pixel aspect ratio填“15”，unit of length填“cm ”，global前點選完成勾選（表示其它圖片也將應用該標尺），點ok確定；點擊菜單Edit→selection→Enlarge，參數填0.02（或填2時在pixel units前點擊完成勾選），點ok確定；點擊菜單Alanyze→measure→Results；點擊菜單Alanyze→meas－ure→Label；在Record窗口點擊Create按鈕→save as在Plugins文件夾中 Macros文件夾，命名為“Area.ijm”。

點擊菜單Plugins→Macros→startup Macros窗口，復制“//macro”Area“｛｝

run（“Clear”，“slice”）；

run（“Set Measurements...”，“area redirect＝None decimal＝1”）；

run（“Set Scale...”，“distance＝300known＝2.54 pixel＝15unit＝cm global”）；

run（“Enlarge...”，“enlarge＝0.02”）；

run（“Measure”）；

run（“Label”）。

到文檔末尾，并點選save，便于打開軟件就自動加載 Macro；點擊菜單Plugins→shortcuts→create Shortcut，在該窗口中command選“Area”，shortcut選 “F1”，點ok確定。

3.5 編輯 macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”（宏程序）

點擊菜單Plugins→new→Macro＿Tool窗口→Edit→Select All→Cut，在其中編輯程序內容為 “//This tool is a wand tool that also runs the Measure command macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool－C00b－Lee22－o2244”｛requires（“1.30k”）；getCursorLoc（x，y，z，flags）；doWand（x，y）；run（“Clear”，“slice”）；

run（“Set Measurements...”，“area redirect＝None decimal＝1”）；

if（selectionType！＝0）

run（“Set Scale...”，“distance＝300known＝2.54 pixel＝15unit＝cm global”）；

run（“Enlarge...”，“enlarge＝2pixel”）；

run（“Measure”）；

run（“Label”）；｝，然后點窗口菜單File→save as，選軟件文件夾里的Macros文件夾中tools文件夾，命名為“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool.ijm”，點保存；點擊菜單Plugins→Macros→Edit，選中軟件文件夾里Macros文件夾中的Tools文件夾里“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool.ijm”文件并打開，再點窗口菜單Edit→Select All→Copy；點擊菜單Plugins→Macros→startup Macros窗口，在文檔末尾編輯“//macro”Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool｛｝，再點窗口菜單Edit→Paste→File→save，軟件則自動加載 Macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”，并在工具欄右邊生成 Wand＿Auto工具圖標（關閉ImageJ軟件后重啟將不會消失）。

3.6 計算面積

接下來面積求算，則只需先用魔棒工具 點擊小班界線內側（如果小班內部有部分面積要核減，則先用魔棒工具 點擊小班內外輪廓線之間部分，然后按住鍵盤“Alt”鍵，用魔棒工具 點選小班內輪廓線后松開），再按一下鍵F1；或者直接選用工具欄Wand＿Auto Tool點擊小班界線內側（或小班內外輪廓線之間部分），則該小班面積（單位為畝）均可直接顯示在結果欄中，其中的測量號與圖中小班內（旁）自動標注的編號相一致（圖2）。點選結果右鍵單擊，選save as可將結果導出到excel表中保存。

圖2 求算小班面積結果顯示窗口

4 結語

掃描儀結合ImageJ軟件進行合理操作和適當設置，能實現對圖片像素的獲取直接輸出小班面積大小。錄制Macro“Area”后，通過它計算林業小班面積，一手拿鼠標，一手置于鍵盤快捷鍵，操作相當簡單。尤其是編輯 Macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”后，操作更加便捷，只需鼠標輕輕一點，測定結果自動記錄和自動輸出，不但速度快而且精度高，方便在基層林業工作中運用。

［1］耿繼斌.Photoshop軟件在林業制圖及面積求算中的應用［J］.林業調查規劃，2010，35（3）：8～10.

［2］陳啟貴.PS和CAD軟件在林業工程小班設計和求積中的應用［J］.綠色科技，2011（7）：221～222.

［3］戴志聰.用掃描儀及ImageJ軟件精確測量葉片形態數量特征的方法［J］.廣西蔬菜，2009，29（3）：342～347.

［4］高建昌.平臺掃描儀結合ImageJ軟件測定番茄葉面積［J］.中國蔬菜，2011（2）：73～77.