为纸本地图进行空间对位

警告

本教学已经过时，如需阅读新的版本请前往 地理配准地形图和扫描地图（QGIS3）。

大部分的 GIS 专案都会需要对某些影像进行「 空间对位 （Georeferencing） 」，也就是说要为影像的每个像素指定它在世界上的地理空间座标。在许多的情况下，这些座标是透过野外调查收集而来，例如说用 GPS 装置定位那些易于辨识的地标。但有的时候，例如说如果你要使用的是某地图的数位化扫描档，你也可以借由地图上的一些标记来蒐集空间座标。一旦我们有了这些采样的座标点或地面控制点 (Ground Control Points)，这些影像就可以用给定的座标系统来投影绘制。在本章节中，我们会讨论相关的概念、作法与 QGIS 提供的工具，以达成高准确度空间对位的目标。

内容说明

我们要为一份 1870 年的南印地图扫描档，以 QGIS 进行空间对位。

你还会学到这些

  • 如何判断老地图的大地座标（Datum）与座标系统（Coordinate System）

取得资料

Hipkiss’s Scanned Old Maps 网站蒐集了不少版权过期的老地图扫描档，非常适合用在研究上。

这边可以下载储存 1870 年的南印度地图 的 JPG 档。

为了方便起见，你也可以直接用下面的连结下载：

1870_southern_india.jpg

操作流程

1.Georeferencing in QGIS is done via the ‘Georeferencer GDAL’ plugin. This is a core plugin - meaning it is already part of your QGIS installation. You just need to enable it. Go to Plugins ‣ Manage and Install Plugins and enable the Georeferencer GDAL plugin in the Installed tab. See 使用附加元件 for more details on how to work with plugins.

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  1. 附加元件会放到「影像」的选单内，因此要到 影像 ‣ 空间对位 ‣ 空间对位 开启它。

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  1. 此附加元件视窗有上下 2 个部分，上半部是影像显示区，下半部则会以表格方式呈现所有的地面控制点。

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  1. 现在就来开启我们的 JPG 影像。选择 档案 ‣ Open Raster，然后找到刚才下载的地图扫描档，按下 开启旧档。

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  1. 接下来，程式会要你选择参考座标系统 (CRS)，以指定控制点的投影法和大地座标系统。如果你的控制点是透过 GPS 收集的，可以选 WGS84 座标系统；而在本例的情况下，控制点要直接在地图扫描档上取得，所以我们要先看一下地图的文字叙述。本地图的座标是经纬度，不过并没有标示任何的大地座标系统资讯，所以我们得自己假设一个才行。因为此地图是年代久远的印度地图，我们可以猜测它是使用 Everest 1830 大地座标系统，这应该会有不错的结果。

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  1. 现在影像已经被载到萤幕上半部了。

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  1. 可以使用工具列的放大/平移功能观察一下地图的细节。

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  1. 现在我们要为图上的某些点指定座标了。仔细观察后，可以发现本地图具有标示经纬度的格线，所以我们可以确定在格线交叉点的 X 和 Y 座标。接着按下工具列上的 Add Point 钮。

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  1. 在跳出的视窗中输入此点的座标，记得 X 是经度，Y 是纬度。完成后按下 确定。

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  1. 这下子，下半部的地面控制点表格会新增一栏你刚刚选的地面控制点。

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  1. 使用相同的操作方法，为整张图加入至少 4 个地面控制点。控制点越多，影像可以越精确的对齐地理空间座标。

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  1. 当你收集到足够多的点后，按下 设定 -> Transformation settings。

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  1. 在 影像转换设定 视窗中，Transformation type 选择 薄板曲线法（Thin plate spline）。输出影像命名为 1870_southern_india_modified.tif 。Target SRS 可选择 EPSG:4326 ，这样一来产生的影像就会投影在此广泛使用的大地座标系统上。确认 处理完毕后载入QGIS中 是否以勾选，最后按下 确定。

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  1. 回到 空间对位 的视窗中，点选 档案 ‣ Start georeferencing，程式就会开始使用控制点转换影像，投影到新的座标系统上。

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  1. 处理程式结束后，已经过空间对位修正的图层会被载入到 QGIS 中。

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  1. 空间对位的操作到此完成。如同以往，让我们好好检查一下本操作是否准确。请试着从可信的来源（例如 Natural Earth 资料库）寻找并读取含有国家边界的 shapefile，然后跟我们的结果比对一下。你可以看到，他们基本上对应得相当良好，不过仍然有一点小误差。如要减少这些误差，可以增加更多控制点、修改空间对位的参数，或是换另一个猜测的大地座标系统来试试。

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