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13_对航空影像进行地理配准 QGIS3

原文链接: https://www.qgistutorials.com/en/docs/3/advanced_georeferencing.html

对航空影像进行地理配准 (QGIS3)

在教程对地形图和扫描地图进行地理配准 (QGIS3)中，我们介绍了 QGIS 中的基本地理配准流程。该方法涉及从您的扫描地图上读取坐标，并手动输入它们作为控制点。然而，很多时候您的图上可能没有印刷坐标，或者您正试图对一张图像进行地理配准。在这种情况下，您可以使用另一个已进行地理配准的数据源作为输入。本教程将教您如何在地理配准过程中使用现有的开放数据源。

任务概述

我们将使用来自 OpenStreetMap 的参考坐标，对一张高分辨率的气球影像进行地理配准。

您将学到的其他技能

  • 在 QGIS 中使用 XYZ 瓦片图层作为底图。
  • 使用内置的 Nominatim 地理编码器。
  • 为图层设置用户定义的无数据值。

获取数据

在本教程中，我们将使用由 The Public Laboratory 收集的风筝和气球影像。他们也提供已进行地理配准的影像版本，但我们将下载一张未进行地理配准的 JPG 图像，并在 QGIS 中完成其地理配准过程。

下载 纽约华盛顿广场公园 的 JPG 图像。您可以右键单击 JPG 按钮并选择“链接另存为…”。

为方便起见，您可以直接从以下链接下载数据集的副本：

newyorkcity-washingtonsquarepark.jpg

操作流程

  1. 我们将使用 OpenStreetMap 的底图来获取用于地理配准的坐标。QGIS3 内置支持瓦片图层。这些通常被称为“XYZ”图层，因为它们是为每个缩放级别 (z) 在 x,y 坐标网格上使用单独的瓦片制作的。您可以在浏览器面板的 XYZ Tiles 下找到 OpenStreetMap 图层。将该图层拖到主画布上。加载后，注意此图层在右下角的坐标参考系统 (CRS)。它被设置为 EPSG 3857 Pseudo Mercator。这一点很重要，因为在地理配准过程中我们从该图层推断出的坐标将位于此 CRS 中。

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注意

有关 XYZ 图层的更多详细信息以及如何在 QGIS 中添加其他底图，请参阅 此页面。

  1. 我们要进行地理配准的图像是 纽约华盛顿广场公园。您可以缩放/平移地图来定位这个公园。但这很麻烦且不切实际。从 QGIS 3.20 版本开始，内置支持基于 OpenStreetMap 的 Nominatim 地理编码器。单击 QGIS 窗口左下角的搜索栏。要将其用作地理编码器，请在搜索地点前加上 >。搜索 > Washington Square Park 会弹出一个地址列表以供选择。单击第一个地址。

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  1. 地图画布将居中显示广场公园。现在让我们开始地理配准。从 栅格 ‣ 地理配准器 启动 地理配准器。

注意

从 QGIS 3.26 版本开始，可以从 图层 ‣ 地理配准器 启动 地理配准器。

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  1. 要对航空图像进行地理配准，我们必须从 OpenStreetMap 中选择坐标点，所以让我们先将地理配准器工具停靠到主 QGIS 窗口。从 设置 ‣ 配置地理配准器 中选择 配置地理配准。

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  1. 勾选 显示停靠的地理配准器窗口 并单击 确定。

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  1. 地理配准器窗口将停靠在主 QGIS 窗口的底部。让我们通过单击地理配准器窗口中的 打开栅格 图标并导航到下载的 JPG 文件来加载图像文件。单击 打开。

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  1. 在添加地面控制点 (GCP) 之前，我们需要定义变换设置。单击 变换设置 图标以打开变换设置对话框。选择 变换类型 为 Polynomial 2。请参阅 QGIS 文档 了解不同的变换类型及其用途。如前所述，我们的底图使用 EPSG 3857 Pseudo Mercator CRS，因此将其设置为 目标 CRS。您可以将 输出栅格名称 保留为默认值，并选择 LZW 作为 压缩。勾选 需要时使用 0 表示透明。勾选 保存 GCP 点 以将点另存为单独文件供将来使用。确保已勾选 完成后加载到 QGIS 选项。单击 确定。

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  1. 现在单击工具栏上的 添加点 按钮，并在图像上选择一个易于识别的位置。角落、交叉路口、电线杆等都是很好的控制点。当您在控制点位置单击图像后，将看到一个要求输入地图坐标的弹出窗口。单击 从地图画布 按钮。

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  1. 在 OpenStreetMap 图层中，单击参考图层中的确切位置。坐标将从您在地图画布上的点击处自动填充。单击 确定。

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注意

提示：在建筑物上选择 GCP 时，始终选择建筑物的底部。大多数航空和卫星影像中的建筑物都存在倾斜，因此选择屋顶上的点会引入误差。

  1. 同样，在图像上选择至少 6 个点，并从参考图层添加它们的坐标。添加了变换所需的最少点数后，您会注意到 GCP 现在具有非零的 dX、dY 和 Residual 误差值。如果某个 GCP 的误差值异常高，通常意味着输入坐标值时出现了人为错误。因此，您可以删除该 GCP 并重新采集。

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  1. 对 GCP 满意后，单击 开始地理配准。这将开始使用 GCP 扭曲图像并创建目标栅格的过程。该过程完成后，您将看到图层已加载到 QGIS 中。关闭地理配准器窗口。

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  1. 现在单击 打开图层样式面板 图标并切换到 透明度 选项卡。添加 255 作为 额外的无数据值。这将移除图像周围的白色边框。现在您将看到经过地理配准的图像很好地叠加在底图之上。

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注意

8 位图像的像素值范围是 0-255。0 表示黑色，255 表示白色。

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