基于GoogleEarth地图资源对地图中的道路要素提取并矢量化的实践

饶 秀 俊

(福建林业职业技术学院 资源环境系，福建 南平 353000)

随着数字林业的发展,地理信息系统在森林资源管理中使用的深入，矢量化的道路是现在很多林业基本图中需要体现的一个要素，作为穿越小班拆分小班以及道路两侧非规划林地造林绘制小班的一个重要依据和参考。一般在制作中小比例尺数字地图时,道路、水系、居民地等地理要素的来源一般有两种：一种是来自于野外的利用GPS机实测坐标数据,另外就是利用已有地形图进行矢量化。本文就是在以上两种方法之外提供了另外一种可供实践操作的方法——利用GoogleEarth免费资源进行道路要素的提取。

1 软件准备

本方法使用到的软件工具主要有三款软件，分别是：谷歌地图下载器、Global Mapper 14和Arcmap 10；硬件为已经可以与互联网链接的装有WindowsXP以上系统的多媒体电脑。

2 地图文件下载

地图下载选择谷歌卫星地图下载器，该软件是一款基于谷歌服务器的多线程卫星地图浏览下载软件，可以高速下载所指定的任意经纬度范围的卫星地图和标签。

2.1 打开谷歌卫星地图下载器

选择需要下载区域双击出现新建任务对话框，默认情况是不勾选标签，因为我们需要道路信息所以勾选标签选项，同时选择卫星地图，便于后续的参考、比较和修正用，任务名称根据需要命名本次选择区域为惠安县崇武镇，故命名为崇武，级别选择通过笔者多次实践选择15级和18级两个级别即可(见图1)。

2.2 导出图片

本步骤需要注意两点：导出类型需要选择Google行列式瓦片(说明：因为其他类型生成的图片均为白底，Google行列式瓦片是黑底图片，这样便于后续的图片二值化处理产生明显的黑白色对比)，生成JGW坐标文件需要勾选，其他默认即可。

3 拼图

拼图使用软件为Global Mapper，该软件是一款地图绘制软件，不仅能够将数据显示为光栅地图、高程地图、矢量地图，还可以对地图作编辑、转换、打印、记录GPS及利用数据的GIS(地理信息系统)功能。操作步骤如下：

3.1 打开软件

选择“文件”→“打开数据文件”，打开刚才生成的瓦片文件(说明：Global Mapper默认一次最多可以打开800个瓦片文件，超过将不会加载任何图片)，如果文件太多我们可以选择打开文件夹内所有文件的方法，该方法会遍历文件夹内所有的文件并打开，需要电脑有足够的内存资源。

3.2 加载图片

选择目录内所有的图片点击确定出现选择投影对话框，将“已选的文件使用选定的投影”勾选，其他默认点击确认即可。

3.3 图片输出

选择“文件”→“输出”→“输出光栅/图像格式”，出现图3所示的对话框，默认选择GeoTIFF格式，点击确定，保存文件完成图像的拼接工作。

重复以上步骤，把上一步下载的卫星地图也拼接成一张图片，在格式输出时选择ECW格式(图4)，这种格式文件可以在保证卫星地图质量的同时有效降低地图文件大小。

4 矢量化

4.1 打开ArcMap10

选择“文件”→“新建”出现新建对话框，默认选择空白地图点击确定即可，加载上一步生成的道路Tif图片和卫星图片ECW文件。

4.2 激活ArcScan扩展模块

在ArcMap菜单选择“自定义”→“扩展模块”，在弹出的“扩展模块”对话框中，将ArcScan的复选框勾上，在激活ArcScan后，便可以将其显示到ArcMap桌面上。选择“自定义”→“工具条”→ArcScan，将ArcScan勾上。

4.3 栅格图片的二值化

双击内容列表中的图片，出现图片属性对话框，选择“符号系统选项卡”→“显示：已分类”→“类别：2”，其他默认(图6)，确定即完成栅格图片的二值化处理(说明：本步骤非常重要，如果没有进行二值化处理将无法进行栅格图片的矢量化)。

4.4 创建可编辑shp文件

选择“目录”→“新建”→“Shapefiles”出现图所示对话框要素类型选择“折线”确定即可，默认已加载新建的SHP文件。

4.5 选择目标图层，进行矢量化

(1)选择“编辑器”→“开始编辑”。

(2)由于本栅格图像构成比较简单，可以直接点击ArcScan→“矢量化”→“生成要素”生成矢量要素即可完成矢量化。

对矢量化后的路网(图7，图中白色线条为路网)与卫星图片(图8)比较进行修正，完成道路的矢量化工作。

5 地图配准

(1)打开ArcMap，在ArcMap菜单选择“自定义”→“扩展模块”，在弹出的“扩展模块”对话框中，将地理配准的复选框勾上，增加“地理配准”工具条。

(2)把需要进行纠正的影像增加到ArcMap中，会发现“地理配准”工具条中的工具被激活。

(3)在校正中需要知道一些特殊点的坐标，如控制点、图廓点、保留的桥、池塘、房屋、沟渠、十字形的交叉路口等。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。

(4)首先将“地理配准”工具条的“地理配准”菜单下“自动校正”不选择，如果图面较大，选择“自动校正”，通过左侧的内容窗口，显示和隐藏图层能够有效提高寻找配准点的效率。

(5)在“地理配准”工具条上，点击“添加控制点”按钮。

(6)使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置。

(7)用相同的方法，在影像上增加控制点，输入它们的实际坐标。

(8)增加所有控制点后，在“地理配准”菜单下，点击“更新显示(D)”。

(9)更新后，就变成真实的坐标。

(10)在“地理配准”菜单下，点击“纠正”，将校准后的影像另存。

6 结语

通过以上操作基本实现了选中区域路网的矢量化工作，具有方便、简单、高效、节省人力资源成本的优点，在满足精度要求下完全可以代替巨大的野外实地测量任务；其不足在于谷歌地图资源未必就是最新数据，这样我们实现的路网很可能不包含近年的道路，所以使用时需要根据自己的实际情况进行取舍。

参考文献：

[1]王玉龙,杨昕,李锦.基于Google Earth的地图要素矢量化及数据处理[J].城市勘测,2012，(4):42～44,54.

[2]彭和强,张有能.基于GoogleEarth的地形图制作技术[J].测绘通报,2009，(10):56～58.

[3]莫平浩,胡茂林.利用GoogleEarth制作卫星影像图[J].电力勘测设计, 2008，(2):30～31.

[4]李宏志,董素静,王书涵，等.浅谈GoogleEarth在数字林业上的应用现状及发展前景[J].河北林业科技,2012，(4):54～56.

[5]汤国安,杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教材(第二版)[M].北京：科学出版社,2012.

[6]Michael Kennedy.ArcGis地理信息系统基础与实训(第二版)[M].北京：清华大学出版社,2011.