MAPGIS 中图象矫正方法介绍及实际应用.pdf

[ 收稿日期] 2004-10- 14; [ 修订日期] 2005-02- 05 [ 作者简介] 王立民 1963- , 男, 吉林长春人, 吉林省地质调查院高级工程师. MAPGIS 中图象矫正方法介绍及实际应用 王立民, 陈 雷, 杨正萌 吉林省地质调查院, 吉林 长春 130061 [ 摘 要]本文主要介绍 MAPGIS 如何进行图象转换、校正控制点的选取、图象的矫正等详细 的方法和步骤, 以及实际工作中图象矫正的应用和存在的问题。 [ 关键词]影象; 矢量化; 图象矫正; 控制点; 网格矫正 [ 中图分类号] TP391 [ 文献标识码] A [ 文章编号]1001- 2427 2005 02- 130- 04 随着 GIS 应用的发展, 影象矢量化工作量不断加大, 特别是不同比例尺区域地质图、 水 文地质图空间数据库的建设, 不仅矢量化工作量大, 而且精度要求也比较高。现阶段都是 通过扫描原图, 形成影象 TIF 格式 文件, 要求扫描的分辨率≥300dpi, 但还是有的影象 精度不能满足要求。其影响原因主要是由于原图变形、折叠、扫描变形等因素引起。影象 的大小与理论的大小相差较大, 从而影响到整个图幅矢量化精度。 为了能够达到精度要求, 许多人在不断地寻找影象矫正的最佳方法。 最初影象矫正是在 PHOT OSHOP 上进行分块矫正。先在 MAPGIS 下生成理论图框, 然后将理论框转换成 TIF 格式的影象文件。在 PHOT OSHOP 软件上将需要矫正的图象逐 网格拷贝、粘贴到理论框影象中, 经过自由变换使图象的公里网与理论的公里网吻合, 这 样完成了一个公里网格的矫正,一幅图中有多少网格就需要做多少次这种矫正,这种方法 不仅工作量大, 而且与人的工作细心程度有很大关系,工作认真、细心影象矫正的精度就 高, 工作稍有疏忽就可能引起误差,故 PHOTOSHOP 的图象矫正 效果不是太理想,而且矫正后图象不包含坐标信息, 工作费时费力。虽然遥感影象解 释软件可以做图象镶嵌配准处理, 但软件价格高,国内用户少,而且镶嵌配准过程操作难 度大,矫正精度与操作人员的熟练程度和控制点的多少有很大关系, 实际用遥感影象解释 软件做误差校正、镶嵌配准的用户少。要想解决图象的误差校正和镶嵌配准问题, 这就需 要有一个更好的方法。 MAPGIS 软件是国内中地公司开发的一套功能强大的地理信息系统, 在 6. 2 以上版本 中集成了一个模块图象镶嵌配准系统, 能够很好地解决这一问题。下面就将 MAPGIS 图象矫正的方法介绍一下,供需要解决图象矫正的人们参考。 1 图象格式转换。进入 MAPGIS 图象镶嵌配准系统 图象处理 见图 1。 矫正模块只能对它自己的图象格式 MSI 进行矫正, 所以在矫正之前一定要对外部的 影象文件 T IF、 JPG 等格式 进行格式转换, 转成 MAPGIS 格式影象文件 msi 格式 。 选 取镶嵌配准系统主菜单文件下的 “ 数据输入”项,出现下面对话框。先在转换数据类型项 中选择待转换的文件类型 系统支持 BMP、JPG、T IF 等格式 , 然后添加待转换的文件, 之后点击转换, 文件就转化完成。 第 24卷 2005年 第 2 期 6 月 吉 林 地 质 JILIN GEOLOGY Vol. 24, No. 2 Jun. , 2005 图 1 MAPGIS 主菜单 Fig. 1 The main menu of MAPGIS 2 打开影象* . msi 格式文件。 图象矫正的第一步是控制点的生成, 点击主菜单镶嵌融合下的 “ 图幅生成 控制点” 出现图3 对话框, 点击 “ 输入 图幅信息” , 出现图幅信息对话框图4; 因为 MAPGIS 生成的 MSI 格式文件 带有坐标信息,依据所填的各项参数 计算控制点理论坐标值, 输入需要矫 正图象的图幅号 如 K52E009012、K - 52- 42- D, 新、 老编号均可 填上, 在网格间距栏填图幅的公里网间距; 若选采用大地坐标项,则生成的控制 点坐标为大地坐标,若不选采用大地 坐标项生成的控制点,生成的坐标为 图 2 转换文件列表 Fig. 2 Table of transposed file 带 有 比 例 尺 的 实 际 坐 标,即 MAPGIS 生成的理论图框所在位 置, 然后点击确定。 回到了图幅生成 控制点 图3 对话框, 最后依次点 取图幅内图框 4 个角点坐标,确定 图象的 4 个控制点位置, 以便用于 理论值与图象的点相对应;若不点 取内图框 4 个角点坐标, 程序就默 认图象的 4 个角点为矫正坐标范 围。控制点理论坐标根据 4 个角点 反算出控制点的图象坐标。利用放 大、 缩小、 移动等操作找到一个内图 廓控制点准确位置,如左上角内图 廓控制点, 点击图 3 对话框中的左 上角按钮, 然后再点击图象左上角内图廓控制点即完成该点的设置; 4 个角点依次确认后, 点击生成GCP, 生成了控制点文件。 由于原始图象存在一定的扭曲变形, 生成的控制点与图象公里网交点并不完全吻合, 这 就需要对点位进行调整修正, 使理论点与公里网交点相对应, 这样才能得到理想的效果。 点 击主菜单镶嵌融合下的 “ 顺序修改控制点” , 依次修改不在网格交叉点上的点如图 5。窗口 中显示有当前修改的控制点的点号和点位, 一般情况显示的点位与网格交叉点都有一定的 偏差,用户通过点击鼠标左键可改变该点的位置,当对当前点的位置调整准确后按下空格 键, 窗口自动显示下一点; 若当前点的精确位置难以确定, 可通过按 ESC 键选择放弃, 窗 口自动显示下一点, 对放弃的点将不参加校正处理。修改完毕后,自动生成控制点文件 GCP, 然后保存控制点文件。 3 逐网格矫正。点击主菜单镶嵌融合下的 “ 逐网格矫正” , 出现文件夹对话框, 输入 131 第 2期 王立民等 MAPGIS 中图象矫正方法介绍及实际应用 图 3 图幅生成控制点 Fig. 3 Controlling point of the map ing 结果影象文件名后,弹出图 6 对话 框。其中输出分辨率就是生成的 MSI 图象的分辨率, 可根据实际需 要进行修改。 影象外廓 该值为校正 时相对内图廓的外扩距离,值的大 小可影响内图廓以外一定距离内影 象, 不会在影象校正过程中发生变 形。 点击确定后, MAPGIS 对图象自 动进行矫正,生成 MSI 格式文件, 该文件所在位置就是该幅图所在的 理论位置;根据我们的经验发现有 的 MAPGIS 版本矫正的图象与理 图 4 图幅信息 Fig. 4 Ination for the map 图 5 顺序修改控制点 Fig. 5 The sequential updated controlling points 图 6 变换参数设置 Fig. 6 A set for transposition parameters 论框有一些误差,有的 MAPGIS 版本 矫正的图象与理论框完全吻合, 所以在 发现图象与理论框有误差时, 要注意并 不是桥正的误差,而是 MAPGIS 版本 的原因,换一个不同版本的 MAPGIS 再试一次就可能满足要求了。 由于 MSI 格式图象是带有坐标的 图象, 属于MAPGIS 的图象格式, 其它 的软件平台不能使用这种格式, 图象矫 正后若想在其它的软件上进行矢量化, 就需要将 MSI 格式图象文件转成其它 软 件 能 够 使 用 的 通 用 图 象 格 式; MAPGIS 提供了 MSI 格式文件转换成 TIF 格式 或JPG 文件功能, 点击主菜单镶嵌融合下的 “ 输出 T IFF 格式及信息文件” 即 132 吉 林 地 质 2005 年 可生成 T IF 格式文件, 这就满足了不同软件平台的矢量化对图象的要求, 但转换生成 TIF 格式文件不带坐标参数, 矢量化数据还需要坐标转换。 以上所述就是MAPGIS 的图象矫正方法和步骤。 我们经过多次检查和对比, 认为这种 矫正方法的效果比较理想,解决了以前图象矫正遇到的问题。但需要注意上述方法只适用 于标准图幅的图象矫正。 图 7 质量结果表 Fig. 7 The qualiey result 我们在建设 1∶5 万地质图空间数 据库时, 就是首先利用MAPGIS 的图象 矫正模块, 对影象进行矫正, 然后再进行 矢量化。如我们做的 “ 和龙煤矿幅地质 图” , 首先进行图象格式的转换, 然后生 成控制点, 选取了全部控制点 见图7 , 用这些控制点对影象进行矫正。图 7 中 的残差表明图象坐标经矫正后与理论坐 标的差值。如某个点的残差比周围其它 点明显偏大, 则要找出原因, 对控制点重 新进行采集。当无问题后, 即可进行矫 正, 矫正后的影象应与理论公里网吻合 很好。这样的影象即可作为矢量化原图,分层矢量化全部完成后, 就可直接进行属性挂接 工作。在以前工作中,矢量化是在扫描影象未经过处理的情况下进行的, 矢量化全部完成 后, 还需要进行误差校正,之后, 才能进行属性挂接、建立区文件工作, 若有丢漏图元现 象, 就只能回到原始位置重新矢量化、每次都要进行误差校正,这样工作时比较麻烦。而 利用矫正后影象进行矢量化, 就不用进行误差校正, 为以后的工作节省了大量时间、又省 去了许多步骤。这为我们完成工作提供了前期保障, 由于这些原因, 故向大家推荐此方法。 参 考 文 献 [ 1] 武汉中地信息工程有限公司.MAPGID使用手册 [Z]. 武汉, 2002. The image correction and practice application by MAPGIS WANG Li- min, CHEN Lei, YANG Zheng-meng Institute of Geological Survey of J ilin Province,Changchun130061,China [ Abstract] Some s and steps by MAPGIS that how to make image transa- tion, choose controlling points of correction and image correction are mainly introduced in this paper, including the application of image correction and existing problems in practice application. [ Key words] image; vectorization; image correction; controlling point; network correc- tion 133 第 2期 王立民等 MAPGIS 中图象矫正方法介绍及实际应用