扫描仪结合ImageJ软件在林业工作中计算面积的方法和应用

罗艳华

（湖南省邵阳县林业局，湖南 邵阳422100）

1 引言

在林业工作中如资源清查、营林、采伐等各种调查设计和验收中经常用到计算林地面积。传统计算林地面积常常是使用方格纸法，此方法不仅费力、费时且工作效率低、误差大。随着科学技术的迅速发展，电子求积仪、GPS等仪器以及Arcgis等专业软件开始逐渐应用于林业领域，但这些在基层林业工作中或因成本高、或因操作难度极高而难以普及。目前电脑的普及和广泛应用，出现了利用如PS、Cad等软件求算小班面积［1，2］，但存在仍需手工换算、或仍需某些复杂操作等不足之处。ImageJ是一款基于java的公共的图像处理软件，其分析测量功能已经在一些研究领域求算面积中得到应用［3，4］。本文根据相关技术规范结合工作实践探索其在林业工作中面积的计算原理及方法。

2 软件介绍

2.1 ImageJ界面

界面分为：菜单栏、工具栏和状态栏。菜单栏从左至右分别是文件、编辑、图形、处理、分析、插件、窗口、帮助。工具栏从左至右分别是4种区域选择工具（方形、椭圆形、多边形和任意形状）、直线选择工具、角度工具、点工具、魔棒、文字、放大镜、拖手、颜色吸管、动作宏、菜单宏、绘图工具等，软件界面见图1。

图1 ImageJ软件界面

2.2 计算原理

在相同条件下，一定的图纸面积具有固定的像素值。图片分辨率为300dpi表示1inch有300像素点，长度1inch＝2.54cm；地形图比例尺为1∶10000时，图纸上1cm2折合实际面积1hm2。通过设置合适的比例参数，ImageJ软件可自动分析求出选区范围内的实际面积。

3 计算过程

3.1 小班转绘

林业小班多为不规则图形，为了充分提高速度，不采取通过ImageJ软件使用多边形或任意形状选择工具逐一勾绘小班界线，而是在透图台上把空白A4纸置于外业手图上用0.38mm粗的黑色水笔清绘求积小班界线图。由于小班界线不仅限制着小班的范围，同时也是相邻小班的分界线，因此在以后计算过程中设计将它的一半计入小班面积中（小班边线宽度约4ppi，将小班选区范围四周扩展2ppi）。

3.2 图纸扫描

应用平台扫描仪以300dpi的分辨率和1∶1比例采取黑白方式扫描转绘的小班图纸并保存为tif格式的小班图片文件。

3.3 图像处理

启动ImageJ软件后进行如下操作：File→open，打开小班图片文件；用放大镜工具 把计算面积的小班图片放大到合适视觉大小，并用拖手工具 拖放到屏幕合适位置；Process→Noise Process→Despeckle（消除扫描过程中产生的图像噪点以免对选取操作造成影响）；如果个别小班内部有部分面积要核减，则选用工具栏直线工具 将小班内外轮廓线连接，再点击菜单Edit→Draw。

3.4 录制Macro（宏程序）和创建快捷方式

魔棒工具 点选小班界线内侧；点击菜单Plugins→Macros→Record窗口；点击菜单Edit→Clear；点击菜单Analyze→Set Measurements，在“Area”前点击完成勾选，在“Decimal Places（0－9）：”后填数字“1”，点OK；点击菜单Alanyze→set scale窗口，参数设置为distance in pixel填“300”，known distance填 “2.54 ”，pixel aspect ratio填“15”，unit of length填“cm ”，global前点选完成勾选（表示其它图片也将应用该标尺），点ok确定；点击菜单Edit→selection→Enlarge，参数填0.02（或填2时在pixel units前点击完成勾选），点ok确定；点击菜单Alanyze→measure→Results；点击菜单Alanyze→meas－ure→Label；在Record窗口点击Create按钮→save as在Plugins文件夹中 Macros文件夹，命名为“Area.ijm”。

点击菜单Plugins→Macros→startup Macros窗口，复制“//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”）。

到文档末尾，并点选save，便于打开软件就自动加载 Macro；点击菜单Plugins→shortcuts→create Shortcut，在该窗口中command选“Area”，shortcut选 “F1”，点ok确定。

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

点击菜单Plugins→new→Macro＿Tool窗口→Edit→Select All→Cut，在其中编辑程序内容为 “//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”）；｝，然后点窗口菜单File→save as，选软件文件夹里的Macros文件夹中tools文件夹，命名为“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool.ijm”，点保存；点击菜单Plugins→Macros→Edit，选中软件文件夹里Macros文件夹中的Tools文件夹里“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool.ijm”文件并打开，再点窗口菜单Edit→Select All→Copy；点击菜单Plugins→Macros→startup Macros窗口，在文档末尾编辑“//macro”Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool｛｝，再点窗口菜单Edit→Paste→File→save，软件则自动加载 Macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”，并在工具栏右边生成 Wand＿Auto工具图标（关闭ImageJ软件后重启将不会消失）。

3.6 计算面积

接下来面积求算，则只需先用魔棒工具 点击小班界线内侧（如果小班内部有部分面积要核减，则先用魔棒工具 点击小班内外轮廓线之间部分，然后按住键盘“Alt”键，用魔棒工具 点选小班内轮廓线后松开），再按一下键F1；或者直接选用工具栏Wand＿Auto Tool点击小班界线内侧（或小班内外轮廓线之间部分），则该小班面积（单位为亩）均可直接显示在结果栏中，其中的测量号与图中小班内（旁）自动标注的编号相一致（图2）。点选结果右键单击，选save as可将结果导出到excel表中保存。

图2 求算小班面积结果显示窗口

4 结语

扫描仪结合ImageJ软件进行合理操作和适当设置，能实现对图片像素的获取直接输出小班面积大小。录制Macro“Area”后，通过它计算林业小班面积，一手拿鼠标，一手置于键盘快捷键，操作相当简单。尤其是编辑 Macro“Wand＿Auto－Measure－Area＿Tool”后，操作更加便捷，只需鼠标轻轻一点，测定结果自动记录和自动输出，不但速度快而且精度高，方便在基层林业工作中运用。

［1］耿继斌.Photoshop软件在林业制图及面积求算中的应用［J］.林业调查规划，2010，35（3）：8～10.

［2］陈启贵.PS和CAD软件在林业工程小班设计和求积中的应用［J］.绿色科技，2011（7）：221～222.

［3］戴志聪.用扫描仪及ImageJ软件精确测量叶片形态数量特征的方法［J］.广西蔬菜，2009，29（3）：342～347.

［4］高建昌.平台扫描仪结合ImageJ软件测定番茄叶面积［J］.中国蔬菜，2011（2）：73～77.