基于 QGIS 的图像自动数字化

QGIS 是一个开源地理信息系统 (GIS)， 它不断发展， 提供大量插件来扩展其功能。 其中，专门定制的插件如 Mapflow 已经被开发出来， 并推进了 QGIS 的自动数字化进程。

Mapflow 是一个 QGIS 插件， 旨在满足自主数字化的复杂需求。 该插件提供了一套复杂的工具和功能， 旨在加速将栅格数据转换为精确的矢量几何形状。 虽然 QGIS 具有用于数字化和栅格到矢量转换的工具， 但 Mapflow 通过添加额外的自动化和定制可能性而脱颖而出。

自动数字化的核心是将基于光栅的信息（例如卫星图像或扫描地图）转换为矢量化表示（例如点、线和多边形）。 这种转换过程对于各种行业都至关重要， 包括制图、城市规划和环境研究。 Mapflow 允许用户加速和优化天线特征的数字化， 最大限度地减少体力劳动， 同时保持准确性和可靠性。

Mapflow 具有个性化的自动化方法。 为了有效读取栅格数据， 该插件使用算法和智能模式识别技术。 Mapflow 通过分析图像值、边缘识别和特征提取来识别和生成矢量几何形状， 从而减少了冗长的手动输入的需要。 此外，除了自动化操作之外， Mapflow 还包含验证和细化功能。 用户可以在数字化后在QGIS中检查和更改生成的矢量， 以确保精度和完整性。 这种迭代技术将自动化与需要时的手动干预相结合， 提高了数字化输出的可靠性。

本教程使用地理空间技术概述如何添加 OpenStreetMap 数据作为底图并自动数字化道路、农田和建筑物等地形特征。

图 1：方法流程显示了 QGIS 中开放街道地图自动数字化所使用的地理空间方法的摘要。

创建一个新项目并添加 OPENSTREET 地图图块

QGIS 是一款开源的地图软件， 可以免费访问。 QGIS 可用于 Windows、MacOS、Linux 和 BSD 操作系统。

• 从菜单栏中选择项目；
• 选择“新建”以创建一个新项目；
• 使用“保存”命令保存项目， 定义项目的名称和位置；

图 2：在 QGIS 中创建并保存项目。

添加 OpenStreetMap 作为QGIS 的基础层：

• 确保通过右键单击图标工具栏的任何部分来启用浏览器面板；
• 检查浏览器面板；

图 3：在 QGIS 中启用浏览器面板。

• 启用后，右键单击浏览器面板中的 “XYZ tiles”，然后选择“新建连接”；
• 将名称设置为“OpenStreet Map”；
• 将 URL 设置为 https://a.tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png；
• 单击“确定”；

有关如何将底图（Google 地图、Google 卫星、Google 卫星混合和全球地形）添加为图块的更多信息，请参考此资源： 如何在 QGIS 3 中添加 Google 地图/地形/卫星图层（https://hatarilabs.com/ih-en/how-to-add-a-google-map-in-qgis-3-tutorial）。

图 4：在 QGIS 中创建新的 XYZ tiles 连接。

• 右键单击菜单栏并选中“浏览器 2”框，确保“浏览器 2”工具箱已启用；
• 在浏览器 2 窗口中， 双击 XYZ tiles 并将 Openstreet 地图添加到地图画布；

将 MAPFLOW 插件添加到 QGIS 中

Mapflow 插件使 QGIS 用户能够使用 AI 模型从高分辨率图像中提取建筑物、田野、道路和森林的高度。这种高分辨率图像的自动数字化功能可以节省大量时间。 要检索 Mapflow 插件， 请访问 Mapflow — QGIS Python 插件存储库。 将插件导入 QGIS 使用：

• 从菜单栏的插件选项卡中选择“管理和安装插件”；
• 从插件窗口中，选择“从 Zip 安装”；
• 单击 Zip 文件搜索空间旁边的三个点可切换到 Mapflow 插件文件的位置；
• 单击安装插件；

图 5：将 Mapflow 插件导入 QGIS。

自动根据图像对道路、田野和建筑物进行数字化

要使用 Mapflow 插件自动数字化 QGIS 中的要素， 请通过以下方式定义感兴趣区域 (AOI)：

• 从图层选项卡中选择“创建图层”；
• 选择 “新建 shapefile 图层”；
• 将文件名设置为所需的 AOI 名称和位置；
• 将几何类型设置为多边形；
• 单击“确定”；
• 通过选择从“图层”面板突出显示新创建的 shapefile；
• 单击数字化工具箱上图标阵列中的铅笔状图标。确保数字化工具箱已启用；
• 从 QGIS 地图画布切换到感兴趣的位置并定义 AOI；

定义 AOI 后，使用概述的步骤自动数字化 AOI 中的一些地形特征；

• 选择 Mapflow 插件，它显示为类似红色彩虹的图标；
• 点击“在mapflow.ai 注册”；
• Mapflow 网页打开，选择“免费试用”以限制使用该插件；

图 6：Mapflow 的网站。

• 选择注册；
• 提供个人详细信息并选择注册；
• 链接将发送到提供的电子邮件地址以进行激活和进一步配置；
• 从 API 选项卡中，选择“重置 API”以生成在 QGIS 中使用的 API 代码；
• 复制代码并输入作为登录详细信息；
• 单击登录；

图 7：Mapflow 登录 (QGIS)。

• 将名称设置为所需的名称；
• 将区域设置为数字化 AOI；

或者，使用加号选项根据地图的显示范围定义 AOI；

• 将数据源设置为 Mapbox；
• 将 AI 模型定义为建筑物；
• 单击开始处理；

图 8：用于自动数字化的 Mapflow 界面。

请记住， 虽然注册后可以为数字化过程提供免费积分， 但免费版本的 Mapflow 一次只能处理 25 平方公里的区域。 要实现农田、森林、道路、建筑工地的自动数字化， 可设置相应的 AI 模型。 可从 OpenStreetMap 图像自动数字化的内容示例：

以上是 QGIS 地图项目的屏幕截图， 在剪裁的航拍图像上显示中橙色的建筑物足迹。

图 9：使用 Mapflow 插件在 QGIS 中自动数字化建筑物占地面积。