丁亞杰，高小凈

（1.常州市測繪院，江蘇 常州 213003；2.常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213000）

歷史掃描地形圖糾正方法研究

丁亞杰1，高小凈2

（1.常州市測繪院，江蘇 常州 213003；2.常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 常州 213000）

歷史地形圖數(shù)字化存檔可有效保護(hù)歷史資料，但在實(shí)際使用時還需進(jìn)行糾正、內(nèi)圖廓裁切、拼接等處理。介紹了利用ArcMap軟件對歷史地形圖進(jìn)行處理的方法，并利用VBA進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)批處理操作，效果較好，可極大提高生產(chǎn)效率。

歷史地形圖；糾正；ArcMap；VBA

歷史地形圖作為寶貴的資料，記載著城市的發(fā)展變遷，對城市的研究越來越重要。由于受當(dāng)時成圖條件限制，歷史地形圖一般以聚酯薄膜圖紙形式生產(chǎn)并保存，查找利用比較麻煩。為保護(hù)歷史地形圖資料，需對圖紙進(jìn)行掃描數(shù)字化，由于掃描后的圖像只具有圖像坐標(biāo)，不具有地理坐標(biāo)，給掃描地形圖的使用帶來了極大不便，在實(shí)際使用時還需要進(jìn)行糾正、內(nèi)圖廓裁切、拼接等工作。目前地形圖糾正軟件主要有MapGIS、ArcGIS、MicroStation等，這些軟件糾正功能基本相同，對于矩形分幅的城市大比例尺地形圖而言，采用內(nèi)圖廓4角點(diǎn)進(jìn)行仿射變換糾正即可滿足精度要求，這些軟件不足之處是無法進(jìn)行批量處理。本文利用ArcGIS9．3對掃描地形圖進(jìn)行糾正，并利用ArcGIS9．3 VBA進(jìn)行二次開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)對糾正后的地形圖自動進(jìn)行內(nèi)圖廓裁切、格式轉(zhuǎn)換、配賦地理坐標(biāo)等工作。

1 掃描地形圖糾正原理

地形圖上一般存在圖號、圖廓點(diǎn)、方里網(wǎng)等定位信息，由于地形圖圖幅號是按照一定的規(guī)則編制而成的，其中隱含了該地形圖的地面位置、范圍及比例尺等信息，由圖幅號可以求解出該地形圖內(nèi)圖廓4角點(diǎn)的理論地面坐標(biāo)，在掃描地形圖上定位出內(nèi)圖廓點(diǎn)，就可建立起掃描地形圖像素坐標(biāo)與地面坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，據(jù)此可以對地形圖進(jìn)行糾正。

2 掃描地形圖糾正方法

首先建立基準(zhǔn)，即制作地形圖格網(wǎng)；再將掃描地形圖糾正到具有地理坐標(biāo)對應(yīng)的格網(wǎng)位置；然后對糾正后影像進(jìn)行重采樣、內(nèi)圖廓裁切，輸出柵格影像；最后，整理提交成果。

根據(jù)原始掃描地形圖比例尺及圖幅情況，在AutoCAD軟件中制作出相應(yīng)的用于糾正地形圖的圖形結(jié)合表文件“1000接幅表．dwg”，分幅規(guī)格為500 m×400 m，依據(jù)圖號求解可獲得圖幅左上角坐標(biāo)和右下角坐標(biāo)，如“1649801”左上角坐標(biāo)為（498 000，

3 518 000），右下角坐標(biāo)為（498 500，3 517 600），如圖1所示。

圖1 地形圖分幅示意圖

將接幅表文件轉(zhuǎn)換為shp格式文件，加載至ArcMap中，點(diǎn)擊“Editor→Start Editing”，再點(diǎn)擊“Editor→Snapping”設(shè)置捕捉，選中“1000接幅表”的“Vetex”，在地形圖糾正時可捕捉到格網(wǎng)角點(diǎn)。

加載掃描地形圖文件，利用“Georeferencing”工具進(jìn)行糾正，由于地形圖為規(guī)則矩形，可用內(nèi)圖廓4角點(diǎn)對掃描地形圖進(jìn)行糾正，采用一次多項(xiàng)式糾正即可，如圖2所示。

重采樣后，需要對糾正后的影像按內(nèi)圖廓進(jìn)行裁切， 點(diǎn) 擊“ArcToolbox→Data Management Tools→Raster→Raster Processing→Clip”，在Input Raster中選擇重采樣生成的“1649801．img”文件，將Rectangle中XY坐標(biāo)值修改為格網(wǎng)坐標(biāo)。在Output Raster Dataset中設(shè)置裁切后輸出文件，可直接輸出tif格式，如“D：掃描地形圖糾正裁切后1649801．tif”。

圖2 糾正工具條

圖3 重采樣設(shè)置

此外還需要輸出坐標(biāo)定位文件，以便在其他軟件平臺下使用該地形圖數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊“ArcToolbox→Data Management Tools→Raster→Raster Properties→Expot Raster World File”，選擇裁切后的“1649801．tif”，生成tfw定位文件，如圖4所示。需對其處理，使之標(biāo)準(zhǔn)化為圖5所示格式。

圖4 生成的tfw文件

圖5 處理后的tfw文件

因?yàn)閽呙璧匦螆D一般為灰度線劃圖，可對其進(jìn)行二值化處理，將之變?yōu)槲粓D格式，這樣既可有效降低文件大小，又可與影像圖進(jìn)行疊加查看。處理方法為：Photoshop軟件打開糾正后的地形圖，點(diǎn)擊菜單“圖像→模式→位圖”， 跳出對話框，方法選擇“50%閾值”，“確定”。圖像大小會由“19．1 MB”變成“2．4 MB”。在AutoCAD中，將掃描地形圖（位圖格式）疊加在影像圖上，設(shè)置掃描地形圖屬性項(xiàng)“Transparency”為“Yes”，即可進(jìn)行對比查看，如圖6所示。

圖6 掃描地形圖與影像圖疊加顯示

3 掃描地形圖糾正方法批處理設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思路

為了便于用程序?qū)崿F(xiàn)批處理操作，對上面糾正方法進(jìn)行改造。首先，創(chuàng)建一矩形格網(wǎng)(左下角坐標(biāo)“1 000，1 000”，右上角坐標(biāo)“1 500，1 400”)，將所有掃描地形圖都糾正到該位置；其次，用該范圍對所有糾正后的地形圖進(jìn)行批量內(nèi)圖廓裁切；再次，根據(jù)圖幅號為每幅圖配賦相應(yīng)的tfw文件；最后，利用Photoshop對tif進(jìn)行批處理，將之由灰度圖變?yōu)槲粓D格式。

這樣手工操作的就只有糾正操作，并且糾正操作因?yàn)椴恍枰偃ふ覉D號對應(yīng)的實(shí)際位置，也能較大幅度地減少糾正操作所用時間。糾正流程如圖7所示。

圖7 糾正流程圖

3.2 VBA程序

1）批處理進(jìn)行內(nèi)圖廓裁切主要程序代碼：

Dim GP As IGeoProcessor

Set GP = New GeoProcessor

GP.OverwriteOutput = True '輸出時覆蓋同名文件

Dim pDocument As IMxDocument

Dim pMap As IMap

Set pDocument = ThisDocument

Set pMap = pDocument.FocusMap

Dim VA As IVariantArray

FileName = Dir(ImgPath & "")

While FileName ＜＞ ""

If Right(FileName, 3) = "img" Then

inputFile = ImgPath & "" & FileName

outputFile = ClipOkPath & "" & Left(FileName, Len(FileName) - 4) & ".tif"

Set VA = New VarArray

VA.Add inputFile '輸入的柵格文件

VA.Add "1000 1000 1500 1400"

VA.Add outputFile '輸出的柵格文件

VA.Add TkShpFile

VA.Add 255

VA.Add ClippingGeometry

GP.Execute "Clip_management", VA, Nothing '執(zhí)行裁切操作

pMap.ClearLayers

End If

FileName = Dir()

Wend

2）批處理依據(jù)圖幅號生成tfw文件主要程序代碼：

FileName = Dir(path & "")

While FileName ＜＞ ""

tuhao = Left(FileName, Len(FileName) - 4)

'根據(jù)圖號得到左上角點(diǎn)坐標(biāo)

coords = GetCoordsByDXT1000Tuhao(tuhao)

x = coords(0) ：y = coords(1)

TfwFileName = outpath & "" & tuhao & ".tfw" '生成tfw文件

Open TfwFileName For Output As #1

Print #1, "0.1"：Print #1, "0.0"：Print #1, "0.0"：Print #1, "-0.1"

Print #1, Format(x, "0.0")：Print #1, Format(y, "0.0")

Close #1

FileName = Dir()

Wend

3.3 Photoshop批處理方法

創(chuàng)建動作 “灰度圖改位圖”，動作內(nèi)容如上所述“灰度線劃圖”變?yōu)椤拔粓D”格式的操作。執(zhí)行批處理動作，“文件→自動→批處理”，選擇動作“灰度圖改位圖”，設(shè)置源“文件夾”，勾選“覆蓋動作中的‘打開’命令”前的復(fù)選框。設(shè)置目標(biāo)“文件夾”，勾選“覆蓋動作中的‘存儲為’命令”前的復(fù)選框。點(diǎn)擊“確定”按鈕即可執(zhí)行批處理動作。

4 結(jié) 語

生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，本文方法糾正后的影像與原圖符合較好，能夠滿足要求，可極大提高生產(chǎn)效率，能為同類歷史地形影像糾正問題的解決提供思路。

[1] 祝國瑞．地圖學(xué)[M]．武漢∶武漢大學(xué)出版社,2004

[2] 胡毓鉅,龔劍文．地圖投影[M]．武漢∶武漢測繪科技大學(xué)出版社,1997

[3] 孫開敏,陳艷,李德仁．地形圖數(shù)字化柵格影像的變形幾何糾正關(guān)鍵算法研究[J]．測繪信息與工程,2005,30(3)∶40-41

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[5] 張鵬強(qiáng),翟翊,林群超．大比例尺地形圖掃描數(shù)字化影像變形糾正方法與實(shí)踐[J]．測繪學(xué)院學(xué)報(bào),2001(4)∶280-282

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P283

B

1672-4623（2016）01-0094-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.01.028

丁亞杰，工程師，注冊測繪師，主要從事攝影測量與地理信息方面的研究。

2014-03-31。