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基于python的1∶1万地图快速栅格化纠正方法

更新时间：2019-12-22 19:43:37 大小：2M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：python 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

本文介绍了一种基于python的栅格地图快速纠正方法。该方法通过提取适量的配准点,以矩阵变换公式来自动求取纠正变换参数,配合利用python脚本程序的批处理能力,极大地提高了工作效率、缩短了完成任务所需时间。试验表明该方法提高了作业效率,保证了精度,节约了成本。

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56 技术交流

测绘技术装备第21 卷 2019 年第3 期

基于python的1∶1万地图快速栅格化纠正方法

毛运欣饶云

（广东省国土资源技术中心广东广州 510075）

摘要：本文介绍了一种基于python的栅格地图快速纠正方法。该方法通过提取适量的配准点，以矩阵变

换公式来自动求取纠正变换参数，配合利用python脚本程序的批处理能力，极大地提高了工作效率、缩短

了完成任务所需时间。试验表明该方法提高了作业效率，保证了精度，节约了成本。

关键词：栅格地图；地理配准；纠正；python

1 引言

数字栅格地图(DRG)是现有纸质地形图经计算

机处理后得到的栅格数据文件。数字城市建设、快

速提供政府行政审核地理信息依据等都对基础测

绘历年至今地理信息数据有着强烈需求。对图纸进

行扫描形成栅格数据，而后进行地理配准入库，是

现在处理图纸存档数据的必然方式^[1~^4]。

2 栅格地图纠正定向的基本原理

地理配准是指用影像上的参考点和控制点建

立对应关系，将影像平移、旋转和缩放，定位到给

定的平面坐标系统中去，使影像的每一个像素点都

具有真实的坐标，具有可测量性。进行快速精准地

查找地块，最直接的方法就是通过地理坐标信息进

行准确定位。这就要求我们的扫描影像必须进行地

理配准，使其具备查找所需要的关键坐标信息^[5,6]。

图2 仿射变换原理图

纠正后的栅格数据坐标可以是扫描坐标系，不

需要是空间直角坐标系，坐标数值只要保证相对位

置正确即可，图面精度均匀，相互之间的位置没有

问题，但是整体位置可以不对。

数据

2.2 平面坐标系定向

将栅格图幅由扫描仪坐标变换为高斯投影平

面直角坐标。纠正这一步处理完后，图面的相对位

置已经可以了，但是绝对位置还是有问题的，这样

不管上一步处理的坐标是什么样的，根据直角坐标

系的坐标进行一次纠正，完成后即可将DRG数据定

向到直角坐标系中。

分析数据

设置配置文件

扫描图

地理配准

转换统一坐标

3 基于python的1∶1万地图快速栅格化纠正的方

案设计

精度

评价

3.1 数据分析

纠正后

扫描图成果

历年存量的扫描地图坐标系统往往是不统一

的，常见的有西安1980坐标系、北京1954坐标系

和WGS84等坐标系统。在进行地理配准时必须分类，

整理好不同图幅、不同坐标系的转换参数表，为后

续的坐标转换、入库做准备。

图1 1∶1万地图快速栅格化纠正总体技术路线

2.1 基于仿射变换的地理配准

地理配准可以采用仿射变化原理来处理，目的

是消除图纸及扫描产生的几何畸变，让图面精度均

匀。可以采用相关软件对栅格图像的畸变进行纠正，

对于 1∶1 万分幅地图纠正时要按公里格网进行，

通过仿射变换及双线性变换^[6~^8]，实现图幅纠正。

3.2 基于矢量矩阵算法的快速地理配准

（1）基于标准分幅图内图廓线的四个角点的

粗纠正

我国地形图分幅是基于国家 1∶100 万地形图

行列编号法。因此，标准分幅和图幅范围之间存在

测绘技术装备第21 卷 2019 年第3 期

一一对应关系。我们在地理配准时，依据标准分幅

技术交流 57

if len(sp)>4; #进行变换矩阵参数计算

图内图廓线的四个角点和对应扫描件内图廓线4个

角点进行配准^[6]；

Axy

=[[p[0],p[1],1]for p in

[sp[0],sp[1],sp[3]]]

[tp[0],tp[1],tp[3]]]

（2）逐公里格网点的精纠正

[r[0]for r in

[r[1]for r in

仅仅依靠四个角点来进行地理配准，对于1∶1 万

比例尺的图来说，是不够的，地形图内存在一定的

变形、扭曲，所以我们必须利用图纸中公里格网， [tp[0],tp[1],tp[3]]]

均匀选择若干定位点，来避免图内精度超限。计算

图纸中的点对应公里格网实际坐标，我们通过线性

代数中的矩阵变换公式来进行计算，如公式1所示：

Axy = np.array(Axy)

Bx = np.array(Bx)

By = np.array(By)

Dx=np.linalg.solve(Axy,Bx)

Dy=np.linalg.solve(Axy,By)

y₁

x ' y '

1 1

















（1）

x₂y₂ D _xy



x₂' y₂'

x₃' y₃'



for n in range(4,len(sp));

















x₃y₃

Cxy=[[p[0],p[1],1]for p in [sp[n]]]

Cxy=np.array(Cxy)

其中



x₁, y₁



、



x₂, y₂



、

是扫描图未



x₃, y₃



Ex = np.dot(Cxy,Dx)

Ey = np.dot(Cxy,Dy)

发生变化前的三个内图廓角点坐标，



x₁', y₁'



、

Ex = Fishnod(Ex)

Ey = Fishnod(Ey)



x₂', y₂' 、



是地理配准后的实际坐标值，



x₃', y₃'



tp.append((Ex,Ey))

adjustxt= Adjustxt + " \\"+ d + ". txt"

3.4 转换统一地理坐标

D_xy是变换系数。我们已知变换前的坐标及变换后

的坐标，那么根据公式2，就可以求出D_xy了。

通过其相应的转换参数，转换成同一坐标系统

数据。历年存量的纸质图纸，来源较多，上图坐标

系统由于各地要求及项目需求不同，采集时所使用

的坐标系统也会有不同，为了方便对数据入库、管

理及使用方便，就必须进行转换统一地理坐标系统^[9]

同样可以通过 python 脚本程序来完成。转换函数

如下：





^1











y₁

x ' y '

1 1

x₂y₂

x₃y₃

 x₂' y₂'  D_xy







。

（2）

















x₃' y₃'

而后我们通过公式 3，求出公里网格在转换后

的近似值，通过公式4无限逼近法得出地理配准的

^{最终公里网坐标。其中，}x 是指我们通过矩正变

换求出的近似值与实际对应的公里网格点的距离。

Shift_management

(in_raster ，

out_raster，Δx，Δy，{in_snap_raster})

Δx，Δy 表示已有的平面坐标平移参数

4 试验与结论



x₁y₁



 D_xy



x₁' y₁'



（3）

（4）

4.1 数据概况

以广东省 2017 年土地利用现状数据保密处理

及发布项目为例。2009年之前省里土地利用现状数

据没有建库，只能通过人工核对有关年度的电子图

件（扫描件），耗时、费力。为了提高用地报批的

审核效率，广东省国土资源技术中心承接1999年、

2007 年土地利用现状扫描图件的保密处理及发布

工作。将广东省土地利用现状数据电子图件（扫描

x' lim



x  x



x 0

3.3 基于python的快速栅格纠正

sp = ReadPointFiles(dname)

拾取点图像坐标串

#栅格图

#获取

tufuname = tufuCodeDict[d]

相应的结合表中对应的1万图幅角点坐标串

tufupath= Frametxt + " \\"

件）进行保密技术处理，并部署到厅电子政务系统，

辅助用地审批。项目范围涵盖整个广东省 21 个地

级市，跨越 3 个分度带，涉及坐标系统西安 80 坐

标系、北京54坐标系、国家2000坐标系，因此数

tufuname +". txt"

print type(tufuname)

tp = ReadPointFiles(tufupath)

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