應用ArcGIS柵格計算功能矢量化位圖信息的探索
——以開平市灌區地類信息為例

梁珍平 江門市江新聯圍管理處

1.引言

在水文水資源領域，GIS發揮了非常重要的作用。本文探索了應用ArcGIS軟件中對顏色的識別功能將位圖信息快速矢量化的方法，并用開平市地類信息進行驗證，效果良好。

2.位圖矢量化的一般方法

在水利工作中，有時需將位圖矢量化。目前較簡單的方法是描繪法，即先加載位圖作為底圖，再沿要素的邊線進行描繪。描繪法的優點在于操作簡單，容易掌握，但當對象數量較多或者形狀復雜時，描繪法的效率非常低，且易出錯。

3.應用柵格計算器矢量化的基本思路

對位圖而言，一個像素相當于一個柵格，柵格中的數值可以放到柵格計算器中參與運算，然后通過柵格數據的形式輸出。在ArcGIS中，可通過柵格計算器中的Con()條件函數實現位圖數據的矢量化。

柵格計算器的Con()函數Con()函數為條件函數，語法為Con(＜條件>,＜條件為真的值>,＜條件為假的值>)。如Arc GIS 加載了位圖（A.jpg）以及它的三個波段，在柵格計算器中輸入Con("A.jpg-Band_1"==255,1,0)，按此語句執行后將得到一個新的圖層，這個圖層里的柵格數據只有0和1兩種取值，A.jpg中紅色值為255的所有像素在新圖層的值是1，其余位置的像素為0，這就相當于把具有某一類顏色特征的區域提取出來。

3.1 矢量化思路

利用柵格計算器進行位圖矢量化的實質是把顏色相近的區域提取出來，再轉換成矢量數據，具體思路如下：

（1）加載位圖及各個波段；

（2）確定數據顏色RGB 數值范圍；

（3）利用柵格計算器提取相似顏色；

（4）把輸出的柵格數據轉成矢量數據；

（5）后期調整處理。

4.實例應用

基礎資料位圖基礎資料為《開平市土地利用總體規劃圖》，圖中不同顏色區分了不同地類要素，各地類要素分布較為分散，且邊界不規則，描繪困難、效率低下、易出錯。本實例嘗試采用柵格計算的方法對水利行業較為關注的基本農田保護區進行矢量化。

4.1 操作步驟

4.1.1加載位圖并配準

加載位圖并進行坐標配準，本實例按西安1980坐標系為位圖配準。

4.1.2 獲取目標地類的顏色值范圍

利用工具條上的identify工具查看目標地類的RGB顏色分量數值，盡量在圖上不同位置的進行多次采樣，以確定基本農田保護區的RGB數值范圍。反復采樣比較，初步確定目標地類的RGB數值范圍，紅色的范圍為237-255，綠色為243-255，藍色為28-90。

4.1.3 調出柵格計算器進行柵格運算

調出柵格計算器工具，鍵入以下Con()函數語句：Con(("開平-Band _ 1" >=237) & ("開平-Band_1"＜=255)&("開平-Band _ 2 " >=243) & (" 開平-Band_2"＜=255)&("開平-Band_3">=28)&("開平-Band_3"＜=90),1,0)。

執行語句后，以柵格數據格式輸出計算結果。輸出的結果與原圖進行對比，輸出結果與目標范圍基本上是吻合的，可將其轉為矢量。

4.1.4 柵格數據轉為矢量數據

直接采用柵格轉多邊形工具，以柵格計算結果圖層作為輸入，轉化后的保留屬性值為1的矢量多邊形數據即可。

4.1.5 矢量數據后期處理

如圖1所示可以發現由于原圖中基本農田保護區內還有農作物類型的圖例，導致柵格計算結果存在一部分鏤空的區域，矢量化的結果應該會比實際范圍偏小。這說明矢量化后依然需要對某些不合理的矢量化結果進行調整，可以利用ArcGIS中針對矢量數據的分析工具進行后期處理，并對比原圖，盡量使最終矢量化的結果趨于合理。

4.2 成果分析

為驗證矢量化方法的可靠性，作者在矢量化數據的基礎上結合鎮區邊界的矢量化成果統計了開平市各鎮區基本農田保護區面積，以之與《廣東省開平市土地利用規劃（2010-2020年）》報告書中各鎮的規劃基本農田保護區的面積對比，如表1所示。

從表1比較的結果看，通過位圖矢量化得到的統計面積與土地利用規劃的地類面積比較接近，平均相對誤差為-1.89%，誤差最大的鎮區為赤坎鎮，相對誤差達-9.35%，總體上誤差較小，說明利用本文所述方法對數據進行矢量化是可行、可靠的，方法具有一定的實用價值。從誤差的正負看來，本實例中相對誤差為負值的情況較多，說明矢量化方法提取的目標范圍相比于實際情況偏小，是此類方法在本實例應用中存在的一個弊端。

5.結語

在計算機技術高速發展的今天，利用新技術往往可以事半功倍。在水利工作中常會碰到矢量化問題，對于一些簡單的問題，描繪法基本可以解決，然而對復雜的問題則效率不高。圖像編碼技術與柵格運算技術的有機結合為解決矢量化問題開辟了一條高效可行的途徑。本文探討了利用柵格計算功能的位圖矢量化方法，并通過實例驗證，認為該方法雖然尚存在某方面的弊端，但也可靠，具有一定的實用價值。