历史扫描地形图纠正方法研究

2016-12-29丁亚杰高小净

地理空间信息 2016年1期

关键词：图幅批处理格网

丁亚杰，高小净

（1.常州市测绘院，江苏常州 213003；2.常州轻工职业技术学院，江苏常州 213000）

历史扫描地形图纠正方法研究

丁亚杰1，高小净2

（1.常州市测绘院，江苏常州 213003；2.常州轻工职业技术学院，江苏常州 213000）

历史地形图数字化存档可有效保护历史资料，但在实际使用时还需进行纠正、内图廓裁切、拼接等处理。介绍了利用ArcMap软件对历史地形图进行处理的方法，并利用VBA进行二次开发，实现批处理操作，效果较好，可极大提高生产效率。

历史地形图；纠正；ArcMap；VBA

历史地形图作为宝贵的资料，记载着城市的发展变迁，对城市的研究越来越重要。由于受当时成图条件限制，历史地形图一般以聚酯薄膜图纸形式生产并保存，查找利用比较麻烦。为保护历史地形图资料，需对图纸进行扫描数字化，由于扫描后的图像只具有图像坐标，不具有地理坐标，给扫描地形图的使用带来了极大不便，在实际使用时还需要进行纠正、内图廓裁切、拼接等工作。目前地形图纠正软件主要有MapGIS、ArcGIS、MicroStation等，这些软件纠正功能基本相同，对于矩形分幅的城市大比例尺地形图而言，采用内图廓4角点进行仿射变换纠正即可满足精度要求，这些软件不足之处是无法进行批量处理。本文利用ArcGIS9．3对扫描地形图进行纠正，并利用ArcGIS9．3 VBA进行二次开发，以实现对纠正后的地形图自动进行内图廓裁切、格式转换、配赋地理坐标等工作。

1 扫描地形图纠正原理

地形图上一般存在图号、图廓点、方里网等定位信息，由于地形图图幅号是按照一定的规则编制而成的，其中隐含了该地形图的地面位置、范围及比例尺等信息，由图幅号可以求解出该地形图内图廓4角点的理论地面坐标，在扫描地形图上定位出内图廓点，就可建立起扫描地形图像素坐标与地面坐标的对应关系，据此可以对地形图进行纠正。

2 扫描地形图纠正方法

首先建立基准，即制作地形图格网；再将扫描地形图纠正到具有地理坐标对应的格网位置；然后对纠正后影像进行重采样、内图廓裁切，输出栅格影像；最后，整理提交成果。

根据原始扫描地形图比例尺及图幅情况，在AutoCAD软件中制作出相应的用于纠正地形图的图形结合表文件“1000接幅表．dwg”，分幅规格为500 m×400 m，依据图号求解可获得图幅左上角坐标和右下角坐标，如“1649801”左上角坐标为（498 000，

3 518 000），右下角坐标为（498 500，3 517 600），如图1所示。

图1 地形图分幅示意图

将接幅表文件转换为shp格式文件，加载至ArcMap中，点击“Editor→Start Editing”，再点击“Editor→Snapping”设置捕捉，选中“1000接幅表”的“Vetex”，在地形图纠正时可捕捉到格网角点。

加载扫描地形图文件，利用“Georeferencing”工具进行纠正，由于地形图为规则矩形，可用内图廓4角点对扫描地形图进行纠正，采用一次多项式纠正即可，如图2所示。

重采样后，需要对纠正后的影像按内图廓进行裁切，点击“ArcToolbox→Data Management Tools→Raster→Raster Processing→Clip”，在Input Raster中选择重采样生成的“1649801．img”文件，将Rectangle中XY坐标值修改为格网坐标。在Output Raster Dataset中设置裁切后输出文件，可直接输出tif格式，如“D：扫描地形图纠正裁切后1649801．tif”。

图2 纠正工具条

图3 重采样设置

此外还需要输出坐标定位文件，以便在其他软件平台下使用该地形图数据。点击“ArcToolbox→Data Management Tools→Raster→Raster Properties→Expot Raster World File”，选择裁切后的“1649801．tif”，生成tfw定位文件，如图4所示。需对其处理，使之标准化为图5所示格式。

图4 生成的tfw文件

图5 处理后的tfw文件

因为扫描地形图一般为灰度线划图，可对其进行二值化处理，将之变为位图格式，这样既可有效降低文件大小，又可与影像图进行叠加查看。处理方法为：Photoshop软件打开纠正后的地形图，点击菜单“图像→模式→位图”，跳出对话框，方法选择“50%阈值”，“确定”。图像大小会由“19．1 MB”变成“2．4 MB”。在AutoCAD中，将扫描地形图（位图格式）叠加在影像图上，设置扫描地形图属性项“Transparency”为“Yes”，即可进行对比查看，如图6所示。

图6 扫描地形图与影像图叠加显示

3 扫描地形图纠正方法批处理设计

3.1 设计思路

为了便于用程序实现批处理操作，对上面纠正方法进行改造。首先，创建一矩形格网(左下角坐标“1 000，1 000”，右上角坐标“1 500，1 400”)，将所有扫描地形图都纠正到该位置；其次，用该范围对所有纠正后的地形图进行批量内图廓裁切；再次，根据图幅号为每幅图配赋相应的tfw文件；最后，利用Photoshop对tif进行批处理，将之由灰度图变为位图格式。

这样手工操作的就只有纠正操作，并且纠正操作因为不需要再去寻找图号对应的实际位置，也能较大幅度地减少纠正操作所用时间。纠正流程如图7所示。

图7 纠正流程图

3.2 VBA程序

1）批处理进行内图廓裁切主要程序代码：

Dim GP As IGeoProcessor

Set GP = New GeoProcessor

GP.OverwriteOutput = True '输出时覆盖同名文件

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 '输入的栅格文件

VA.Add "1000 1000 1500 1400"

VA.Add outputFile '输出的栅格文件

VA.Add TkShpFile

VA.Add 255

VA.Add ClippingGeometry

GP.Execute "Clip_management", VA, Nothing '执行裁切操作

pMap.ClearLayers

End If

FileName = Dir()

Wend

2）批处理依据图幅号生成tfw文件主要程序代码：

FileName = Dir(path & "")

While FileName ＜＞ ""

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

'根据图号得到左上角点坐标

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批处理方法

创建动作 “灰度图改位图”，动作内容如上所述“灰度线划图”变为“位图”格式的操作。执行批处理动作，“文件→自动→批处理”，选择动作“灰度图改位图”，设置源“文件夹”，勾选“覆盖动作中的‘打开’命令”前的复选框。设置目标“文件夹”，勾选“覆盖动作中的‘存储为’命令”前的复选框。点击“确定”按钮即可执行批处理动作。