QGIS技術-影像計算（Raster calculator），將WMTS圖磚轉換為向量資料

 「WMTS圖層服務上面有很多資料，可是我沒辦法取用他，有什麼方法可以把上面的資料擷取下來呢？」

    臺灣的WMTS服務算是非常不錯，像是臺灣通用電子地圖與國土利用調查成果圖，兩個WMTS地圖皆是由國土測繪中心進行發佈。臺灣通用電子地圖可說是臺灣版的地圖百科全書，上面記載了許多POI，像是門牌資料、公共建設點位、街廓......等，而國土利用調查成果圖對於都計來說很重要，如果要進行分析則需要花費大量金錢向國土測繪中心購買，當範圍很大時金額便會很可觀，而自己進行數化又會花費太多時間......，因此便有了以下幾種方法。

    目前QGIS影像向量化的方式有兩種，一種為使用外掛魔術棒工具（magic wand），這個方法適合數化單一圖徵（只有一種顏色），另一種為影像計算（Raster calculator），此方法適合於數化大面積、大量圖徵時使用。

    本文介紹影像計算（Raster calculator），如果你只是想要進行小範圍、單一圖徵的數化，請參考QIGS外掛-魔術棒工具（magic wand）這篇文章。

    此篇文章受QGIS小學堂啟發，很感謝小學堂上的大大分享作法，由於QGIS版本有進行更替，因此撰寫更新後的版本與作法。QGIS小學堂原始的貼文教學：https://www.facebook.com/groups/600385406707053/permalink/1848782928533955/。

    本篇貼文所使用的系統環境為QGIS3.16，QGIS功能介面會隨著版本不同而有所差異，閱讀前請注意版本差異。操作範例為國土利用調查-5建築。

第一部分：將WMTS圖磚以GeoTIFF的格式輸出

1. 點及WMTS圖層，點選匯出->save as...。
2. 輸出模式：選擇原始資料。
3. 檔案名稱：檔案名稱請勿含有中文，檔案存放路徑也請勿有中文。建議將檔案名稱取名為『test』，方便後面操作。
4. 格式：選擇GeoTIFF。
5. 取消勾選『建立VRT』。
6. 範圍設定：這個步驟很重要，如果沒有進行調整，系統會預設為整的地圖（輸出範圍為整個臺灣，一定會當機）
1. 使用『Calaulate from Layer』：範圍會選擇操考系統中的其他圖層（網格圖層、向量圖層），我通常會選擇使用此方法，並搭配向量檔的行政區界圖層使用。
2. 使用『Map Canvas Extent』：範圍為參考當前螢幕畫面的邊界與比例尺。
7. 設定水平與垂直解析度：建議兩者調整為0.5，0.5的效果我認為與臺灣通用電子地圖的原始解析度差異不大。如果電腦與網路情況不允許請自行調整，建議不要超過10。

步驟參考圖片

第二部分：開啟功能影像計算（Raster calculator）

1. 開啟地理運算工具箱，輸入『Raster calculator』。
2. 波段色彩的含意：
1. 載入gertiff後，會發現系統給了四種波段色彩，分別為Red、Green、Blue、Alpha。前三者很好理解，可以認知為RGB三種色彩的數值，第四種不用去理會。
3. 表示式：
1. 輸入公式："test@1" * 1000000 + "test@2" * 1000 + "test@3"。
2. 公式解釋：將一個圖層三個RGB數值變成單一數值儲存，同時必須確保三個數值不會互相影響，這樣才可以在後面的步驟進行還原。RGB數值的範圍為0～255，因此必須創造至少9位數的數值。
4. Reference layer(s)：選擇圖層『test』。
5. cell size：選擇1.0。
6. 選擇檔案的輸出範圍與輸出數值。
7. 檔案輸出前後比較：

   

   輸出後畫面

   
   
   
   
   輸出前畫面
   
   
   
   

第三部分：影像向量化

1. 地理運算工具列->影像向量化（影像轉向量）。
1. 
   
   
   
   
2. 不修改參數，直接執行。
3. 執行完成後畫面
   

第四部分：還原色彩數值

1. 『開啟屬性表格』->『開啟欄位計算』
   
2. 還原RGB數值：
1. 分別建立三個欄位：R、G、B
2. 數值公式：
1. ： "DN"  / 1000000 
2. ( "DN" -"R" * 1000000 ) / 1000
3. ( "DN" -"R" * 1000000 ) - ( "G" * 1000 )
3. 輸入公式圖片
   

   

   輸入各顏色數值

4. 完成圖

   

   還原數值後圖片
   
   
   

第五部分：成果討論-還原後的誤差

1. 乍看之下這個方法似乎很好、萬無一失，但若細心點的話，會發現還原的數值有誤。請看以下圖片解釋。
2. 
   

   

   原始圖徵的RGB為255、194、61
   
   

   

   還原後的RGB為255、194、64

3. 數值比較：原始圖徵的RGB為（255、194、61），還原後的圖徵RGB為（255、194、64）。
4. 出錯點：比對操作流程後，會發現是在『影像計算（Raster calculator）』這個步驟時出錯了，系統會把61操作成64。
5. 可能的成因：使用浮點數計算時，會有機率導致誤差產生，例如：0.1 + 0.2不會等於0.3。這點可以在各種程式語言上得到驗證。這裡我不確定是不是Raster calculator的演算法以浮點數資料進行處理，導致這個誤差產生。
6. 運用限制：幸好這個誤差不會讓同樣顏色的圖徵各自產生出不同的數值，雖然無法進行百分之百的還原，但還是能夠進行圖徵區別。因此使用這個方法，我會建議你把還原的數值參考用就好，絕對不可以把還原的數值當成是原本的RGB數值。

第六部分：心得與其餘補充資料

1. 方法使用建議：不要在有文字的WMTS圖層上使用。
2. 使用這種方法時建議搭配色表進行參考，例如：國土利用調查成果資訊專區-土地利用分級分類系統表。
3. 國土利用調查成果資訊專區網址：https://www2.nlsc.gov.tw/LUI/Home/Content.aspx?MUID=3670dcfe-dfea-446d-8afd-ee1ca7abc054