薄正權(quán)

(長(zhǎng)春市測(cè)繪院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

1 前言

為保護(hù)歷史地形圖資料，實(shí)現(xiàn)歷史資料電子化存檔，需要把紙質(zhì)歷史地形圖通過(guò)掃描、糾正、拼接，完成歷史資料保護(hù)與存檔。MicroStation 95是Bentley公司專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件，具有強(qiáng)大的功能，支持許多工作空間環(huán)境，ImageAnalyst影像分析環(huán)境就是其中的一個(gè)，在這個(gè)環(huán)境下能支持多種影像格式，并實(shí)現(xiàn)影像的有限元糾正。

2 糾正工藝流程

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

首先對(duì)紙質(zhì)1∶2 000地形圖進(jìn)行掃描，生成jpg格式的電子數(shù)據(jù)。

然后在MicroStation 95的1∶2 000環(huán)境下生成對(duì)應(yīng)圖幅的dgn格式圖廓文件，圖廓的格網(wǎng)點(diǎn)作為后面糾正的已知點(diǎn)，是理論值沒(méi)有誤差。

在MicroStation 95的ImageAnalyst環(huán)境下打開(kāi)要糾正圖幅所對(duì)應(yīng)的圖廓文件，選取圖廓，把白色圖廓變成自己喜歡的色彩后進(jìn)行糾正。

2.2 糾正方法的確定

在ImageAnalyst環(huán)境下打開(kāi)待糾正影像文件。

在文件菜單下選擇打開(kāi)命令，出現(xiàn)圖1所示對(duì)話(huà)框，選取Interactive方法進(jìn)行放置，點(diǎn)擊ok，然后在圖廓的周?chē)m當(dāng)位置拉框即可。已糾正完的影像要打開(kāi)，需要在Place Method下拉菜單下選取file matrix方法進(jìn)行放置。

在Geometry菜單下有可供選擇的糾正命令I(lǐng)mage to map、Image to image。由于待糾正的影像是柵格數(shù)據(jù)，已知點(diǎn)的圖廓是矢量，故選取Image to map命令進(jìn)行糾正，如圖2所示。

圖1 打開(kāi)影像文件

圖2 糾正命令選擇

2.3 捕捉方式

設(shè)定捕捉方式為交叉點(diǎn)捕捉，注意捕捉是左右鍵同時(shí)按下，見(jiàn)圖3(snap)。

圖3 捕捉方式選擇

2.4 開(kāi)始糾正

影像到地圖的糾正(Image to map)

圖4 影像到地圖的糾正

圖5 Affine界面

選擇model下拉菜單下的affine方法，出現(xiàn)圖5(Affine)4個(gè)窗口，view3、view2是矢量圖全圖和精細(xì)窗口，view4、view1是柵格圖的全圖和精細(xì)窗口。以矢量圖廓格網(wǎng)交點(diǎn)為已知點(diǎn)，在柵格圖上找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位。具體操作如下:在view3 approximate control窗口上左鍵單擊，在view2 refined control窗口上左右鍵同時(shí)分別在相交的兩條格網(wǎng)線(xiàn)上按下，最后單擊左鍵確定;在view4 approximate input單擊，在view1 refined input上左鍵單擊確定。一個(gè)同名點(diǎn)在矢量圖和柵格圖上的位置就確定了。其余點(diǎn)同理。放完3個(gè)點(diǎn)后，第4個(gè)點(diǎn)在矢量圖上放完，柵格圖上會(huì)自動(dòng)定位，你認(rèn)為位置正確只需單擊左鍵確定即可，如果位置需要調(diào)整，要單擊右鍵取消默認(rèn)點(diǎn)位，在正確的位置左鍵單擊完成該點(diǎn)放置。

加完點(diǎn)后點(diǎn)擊圖4上Files按鈕保存糾正坐標(biāo)文件，切換Model到Finite Elem，點(diǎn)擊ok開(kāi)始有限元糾正，接受糾正完的影像，查看是否符合要求。最后另存糾正完的影像為tif格式。

3 影像裁切與拼接

可以在ImageAnalyst影像分析環(huán)境，用extract命令直接進(jìn)行裁切。

也可以在ENVI下進(jìn)行影像裁切，需要生成每幅圖的裁切范圍線(xiàn)，在ArcGIS下生成面文件。由索引圖的面文件導(dǎo)出單個(gè)面文件即可。在ENVI下轉(zhuǎn)換成evf格式，在vector菜單下單擊open vector file子菜單。選取已有的shp文件，在basic tools菜單下點(diǎn)擊resize data(spatial/spectral)子菜單，選取已糾正完的tif影像。

選取對(duì)應(yīng)的evf文件，點(diǎn)擊image按鈕查看裁切范圍是否正確，最后點(diǎn)擊ok出現(xiàn)輸出文件對(duì)話(huà)框，設(shè)定裁切文件名稱(chēng)即可。此外還要導(dǎo)出為GeoTiff格式。

在Adobe Photoshop下打開(kāi) GeoTiff，調(diào)整圖像大小。重定分辨率為254 dpi，保持像素不變，然后不約束比例，分別調(diào)整圖像的高度為40 cm，寬度為50 cm相應(yīng)的像素變?yōu)? 000和5 000，這一過(guò)程是用Photoshop批處理完成的。替換所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)文件tfw。

圖6 影像裁切的設(shè)置

最后用MrSID Geospatial Encoder 1.4進(jìn)行壓縮生成所要的sid格式成果進(jìn)行存檔，由于圖幅數(shù)目較少235幅且經(jīng)過(guò)了分辨率的降低，每幅圖的數(shù)據(jù)量為20 MB，所以選擇壓縮倍數(shù)為10倍，壓縮完的數(shù)據(jù)量為260 MB。

4 遇到的問(wèn)題與解決方案

4.1 不同圖幅坐標(biāo)文件中像素大小不一致

裁切完的影像導(dǎo)出為GeoTiff格式影像時(shí)，坐標(biāo)文件中像素的大小會(huì)有一個(gè)微小的差異。這是由于裁切影像時(shí)，只有落在裁切范圍線(xiàn)內(nèi)部的像素才會(huì)導(dǎo)出或落在裁切線(xiàn)上及內(nèi)部像素一起導(dǎo)出，這就造成不同幅圖在橫向縱向像素?cái)?shù)目上存在一個(gè)微小的差異。

解決方案:

由于我們掃描的分辨率是400 dpi，每幅圖在圖廓線(xiàn)內(nèi)部橫向縱向不能被整數(shù)個(gè)像素所覆蓋。但我們發(fā)現(xiàn)裁切完的影像保持分辨率不變的情況下，由于圖幅像素?cái)?shù)目微小差異所造成誤差對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖幅的影響在0.03mm左右，可以忽略不計(jì)。但由它所導(dǎo)致坐標(biāo)文件中像素大小存在的微小差異對(duì)拼接卻產(chǎn)生影響。不能直接拼接，需要所有圖幅坐標(biāo)文件中的像素大小保持一致。如果人為強(qiáng)制讓坐標(biāo)文件中像素大小一致，就會(huì)導(dǎo)致每幅圖在拼接時(shí)都發(fā)生一個(gè)系統(tǒng)變形。

為解決這個(gè)問(wèn)題，我們把裁切完的影像用Adobe Photoshop進(jìn)行處理，對(duì)分辨率進(jìn)行改變，通過(guò)試驗(yàn)，如果進(jìn)行分辨率上升的處理，會(huì)使每幅圖的數(shù)據(jù)量都增加，但圖像質(zhì)量卻沒(méi)有提高;所以我們選擇進(jìn)行分辨率下降的處理，這樣會(huì)使每幅圖的數(shù)據(jù)量都減少，相應(yīng)的圖像質(zhì)量也有一定的損失，通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)對(duì)成果沒(méi)有顯著影響。我們?cè)贏dobe Photoshop下保持每幅圖橫向縱向像素?cái)?shù)目不變的情況下，調(diào)整分辨率為254 dpi，然后在不約束比例情況下，把高度寬度強(qiáng)制設(shè)定為40 cm和50 cm。這樣像素?cái)?shù)目也就相應(yīng)的變?yōu)? 000和5 000了。這樣每個(gè)像素所代表的實(shí)地距離就為0.2 m了，各幅圖在橫向縱向像素?cái)?shù)目就一樣了，像素大小乘以像素?cái)?shù)目就與圖幅所代表的實(shí)地距離一致了，每幅圖內(nèi)圖廓線(xiàn)以?xún)?nèi)在橫向縱向就會(huì)被固定數(shù)目像素完整覆蓋。

4.2 不同圖幅坐標(biāo)文件中的圖幅左上角坐標(biāo)與理論值存在微小差異

解決方案:

不同幅圖在橫向縱向像素?cái)?shù)目上存在一個(gè)微小的差異，是造成坐標(biāo)文件中圖幅左上角坐標(biāo)值與理論值存在差異的原因。方法同4.1所述，但坐標(biāo)文件就是圖幅左上角的理論值了。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐，用有限元方法進(jìn)行影像糾正，糾正后的影像與原圖符合較好，ImageAnalyst環(huán)境支持多種影像數(shù)據(jù)格式，為影像糾正又提供了一種新思路與方法。

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