基于ArcObject的遙感影像裁剪探討

張廣耀 王蕾

近年來，隨著3S技術的快速發展，遙感數據的應用突飛猛進。通常，遙感影像在應用之前需要進行正射處理，而處理后影像的數據量較大，不便后續應用，為此在應用前需按照特定的需要進行裁切。目前，現有的大型商業軟件像ArcGIS、Erdas等都提供有影像裁剪的功能。此外，國內的MAPGIS-RSP、EV-Manager等也都有所涉及。

盡管以上所提到的相關軟件都具有影像裁剪的功能，但是這些軟件不管是安裝還是使用，專業性都較強，對于那些不具備專業知識的普通用戶來說無疑是一大障礙，從而使得遙感影像的應用受到限制。基于此，本文利用ArcObject，在開源環境Eclipse下，編程實現了多種方式的遙感影像裁剪，以期能滿足廣大用戶的需求。

一、ArcObject組件及開發技術

ArcObject是由美國環境系統研究所開發的一套可重用的二次開發組件集，是ArcGIS軟件的核心。使用AO可以直接搭建自己GIS的功能模塊，大大擴展ArcGIS功能。

利用ArcObject進行二次開發有兩種常見的模式：

1.VBA定制

在ArcCatalog和ArcMap應用程序中綁定有VBA編譯器，使用VBA可以方便、簡潔地定制個性化程序界面、個性化工具欄并能擴展部分地理功能，但其不足是獨立性差，功能較單一。

2.COM組件開發

ArcObject的另一個開發模式就是應用COM技術。ArcObject為組件式開發提供了框架，利用目前流行的編程語言，開發者可以實現商業GIS軟件的所有功能。COM的出現使軟件的開發與組織達到了新的高度，它是一種強有力的集成技術，可以在運行程序時把各種分散的軟件模塊組織在一起，使應用程序在更高的程度上被定制，使軟件更靈活、更具動態性。圖1為COM的工作過程。

圖1 COM工作過程

二、影像裁剪功能設計

考慮到現實需求，再加上Java語言的健壯性、安全性、分布式等一系列優良特性，本文采取在Java平臺下，結合ESRI提供的ArcObject.jar包，設計按矩形、多邊形、行政邊界、矢量文件、柵格文件等影像裁剪模塊。

按矩形裁剪，用戶只需在裁剪前按需要自定義好矩形四個頂點的坐標，然后點擊“裁剪”按鈕即可實現。

多邊形裁剪，一方面用戶可以根據需要在影像上畫出多邊形，然后以該多邊形為模板進行裁剪；另一方面用戶還可以把已有的ROI或AOI(感興趣區域)文件作為模板，與待裁剪影像疊加，從而實現裁剪。

按行政邊界和按已有矢量文件裁剪本質上是一樣的，按矢量文件裁剪是用戶在裁剪前輸入已有矢量文件，服務器從該矢量文件上獲取一特性，然后以該特性為模板進行裁剪。而按行政邊界裁剪只是已有矢量文件為某一（或某幾）個行政區域罷了，所以也可以認為行政邊界裁剪是已有矢量文件裁剪的特殊情況。不過，需要注意的是，這種裁剪方式要求矢量文件和影像文件的投影類型必須一致。

此外，用戶還可以拿已有的柵格文件做模板，而去裁剪另外的柵格影像。

三、影像裁剪功能實現

1.實現方案

在Java平臺下AO包里提供了兩個類：Clip類和ExtractByRectangle類，利用它們均可實現影像的矩形裁剪。其中Clip類位于數據管理工具子包內，是ESRI專門為柵格影像提供的按矩形進行裁剪的一個類，調用前需定義好它的三個屬性，即inRaster、rectangle、outRaster。ExtractByRectangle類位于空間分析工具子包內，它是通過提取待裁剪影像的像元實現影像的裁剪。其不足就是以像元的中心來判斷該像元是否在矩形范圍內，如果一個像元的中心在矩形范圍內，而其中一部分在矩形范圍外，那么它就認為該像元整個就位于矩形內，這樣裁剪后的影像子集就會不準確。同時，對于一個多波段影像來說，裁剪后默認的輸出格式為ESRI grid stack，該格式的命名有嚴格的限制，從而給用戶帶來不必要的麻煩。相反，Clip類在這些方面則表現出巨大的優勢，基于此，本文采用Clip類實現影像的矩形裁剪。

同樣，AO在空間分析工具包里還提供了ExtractByPolygon類，利用它，可以像ExtractByRectangle類那樣采取抽取像元的方法實現影像的多邊形裁剪。但是，該類同樣具有像ExtractByRectangle類那樣的不足，因此，本文不采用它，而是采用另外一個類ClipFilter來同時實現影像的多邊形、行政邊界以及按已有矢量文件裁剪，其不僅簡單并且效率也較高。

對于上文我們提到的Clip類，其作用遠不只是僅僅能實現矩形裁剪，它還可以根據已有柵格數據模板去裁剪其他影像數據。基于此，本文采用它來實現按已有柵格文件裁剪的功能。

綜上所述，本文在Java平臺下基于ArcObject來實現設計的影像裁剪模塊，其中影像裁剪的流程如圖2所示。

圖2 影像裁剪流程圖

2.功能設計實現

根據以上方案，本文在開源環境Eclipse下采用Java語言編程實現了遙感影像的裁剪功能。為了驗證裁剪功能的可行性，利用現有的遙感影像數據以及相關的矢量數據進行了實驗，實驗數據包括以tiff格式存儲的中巴影像和美國陸地衛星的ETM影像。圖3展示的是對ETM影像進行矩形裁剪后的結果并與原數據對比。

圖3 ETM影像矩形裁剪后的結果并與原數據對比圖

實驗結果表明，本文設計并實現的遙感影像裁剪模塊切實可行且效率較高，基本滿足用戶的現實需求。

四、結語

本文以ArcObject組件庫為基礎，根據現實需要，設計了遙感影像的裁剪模塊，然后利用Java編程實現了該模塊的功能，最后結合相關影像數據對相關功能進行了有效驗證。當然，如果把該功能發布成網絡服務的形式以供用戶調用，將會更進一步促進遙感影像的廣泛應用，同時也就要涉及到其他相關知識，所以還需進一步的研究。