浅谈纸质地形图数字化的方法论文
浅谈纸质地形图数字化的方法论文 浅谈纸质地形图数字化的方法全文如下：【摘要】：地图数字化是将纸质地形图转换成计算机能存储和处理的数字 地形图,这一过程称为纸质地形图的数字化,简称地图数字化,其常见方法为两种: 手扶跟踪数字化法和扫描屏幕数字化法。
【关键词】：
数字化 手扶跟踪 扫描屏幕 1 数字化仪和扫描仪概述 数字化仪是数字测图系统中一种图形数据采集设备，主要用来获取矢 量数据，用它从地图上获取空间位置数据。数字化仪工作的实质是把图上的位置 点信息转换成数字化的平面坐标点信息，并输入给计算机。其硬件主要有感应板， 定位器(检测器)及电子处理器三部分。图形感应板是一个长方形面板，里面印刷 着等距离的平行网线路。工作时，扫描脉冲依次加到网格阵列X，Y 方向的各条 线上。
扫描仪数字测图是系统中又一种重要的输入设备，主要用来获取栅格 数据，即将各种图件转换成栅格数据结构的数字化图像数据，再输入给计算机。
扫描仪是机电一体化的产品，它的硬件主要有光学成像部分，机械传动部分和转 换电路部分，其核心是完成光电转换的电耦合器件CCD。扫描仪将自身携带的光 源照射到图件上，以反射光或透射光的形式，将光信号传给CCD 器件，并将它 转换成电信号，然后进行模/数(A/D)转换，把形成的数字图像信号传给计算机。
地图图形是由点、线、面三种图形要素构成的。其数据格式分为栅格 数据和矢量数据，栅格数据结构相比矢量数据其结构简单，表示效果相同时，栅 格数据数据量比矢量数据大，在逐级放大时会发生失真。矢量数据精确度高，数 据结构严密、数据量小，显示、输出的图形精确美观，其数据结构特点决定其有 利于网络的分析。
2 手扶跟踪数字化法 手扶跟踪数字化的操作方法是首先将数字化仪同安装有专门的数字 化软件的电脑相连接。手持定标器(鼠标)对地形图进行定向，建立数字化仪设备 坐标系和测量坐标系的转换关系。然后用定标器对准地图上的每一个地形特征进行数据采集，经软件编辑后获得最终的矢量数据，即数字化地形图。
2.1 地形图定位方法 当图幅内没有已知控制点，或虽有控制点但控制点不满足地图定位要 求，一般采用四个内图廓点作为已知点进行地图定位，四个内图廓点的地图坐标， 由地图可直接读取。当采用控制点进行地图定位时应首先确定好控制点的图上点 位，然后输入对应的控制点的坐标。在数字化桌的右面开辟一个矩形或正方形的 菜单区。在菜单区内按行和列分成相同大小的小方格，每个小方格内是以图形表 示或文字说明常用地形图图式符号和图形处理功能。
2.2 手扶跟踪数字化流程 地形图数字化数据采集就是要对地形、地物的每一特征点的点位坐标 进行采集，然后输入其属性信息和点的连接信息。对于地形图的分层，其分层方 法是任意的，如图廓层、点号层、高程注记层等，也可按其它分层方法。对于数 字化完成的相邻两幅地形图，如有地物跨两幅地形图，因两幅地形图分别数字化， 由于误差影响，将产生拼接误差，如误差在允许范围内，采用移动地物点方式使 其无缝相接，如误差超过允许范围，则查明原因，改正有错数据。接边后的数据 要保证接边处的地物完整、连续。数字化精度是数字化工作必须考虑的问题，它 包括图纸定位误差、采样误差、仪器误差等。
3 扫描屏幕数字化 手扶数字化仪数字化是较早采用的纸质地图数字化方法，其几何精度 较低，速度慢，劳动强度大。而地图扫描屏幕数字化则速度很快，精度较高。地 形图扫描屏幕数字化是利用扫描仪，将地图扫描，形成一定的分解力且按行和列 规则划分的栅格数据。栅格数据的标准文件格式包括BMP、TIFF、PCX 等。地 形图的扫描屏幕数字化是利用扫描仪将纸质地图扫描成栅格文件，又将栅格数据 利用数字化软件转变成矢量数据的过程，其作业效率高于手扶跟踪数字化。
3.1 图像处理 图像经过扫描处理后，得到光栅图像，而后需要对光栅图像进行预处 理、细化处理和纠正工作。
(1)光栅图像预处理。图像扫描时扫描仪由于图纸不干净、线不光滑以及受扫描、摄像系统分辨率的影响，扫描出来的图像会有斑点、孔洞和毛刺等 噪声。因此原始光栅文件必须进行多项处理后才能完成矢量化与地图编辑。预处 理要完成消除原始光栅图像中的噪声，防止图像失真;对原始光栅图像进行图幅 定位坐标纠正，修正图纸坐标的偏差，图幅定向等工作。
(2)光栅图像的细化。细化处理是寻找扫描图像线条原骨架(中心线) 的过程。细化处理时要保证图像中的线段连通性，虽然进行了预处理但由于种种 关系，图像上总会出现毛刺和断点，因此要进行必要的毛刺剔除和人工补断。
(3)光栅图像纠正。纸质地图在打印、保管过程中会产生变形，导致 地图的数学要素的变化。也就是说图幅坐标格网、图幅大小、图幅的方向等与相 应比例标准的地形图有差异，因此必须将其纠正为正确的位置。对于光栅的纠正 各种数字化软件的操作大体相同，这里以CASS 为例介绍其纠正过程。
3.2 编辑数字化地形图 地图符号是将客观物体经过分类、分级抽象，用特定的符号表示在地 形图上。地图符号根据空间实物的抽象特征可分为点符号、线状符号、面状符号 和体积符号，另外按地图符号比例尺关系可分为依比例符号、半依比例符号和不 依比例符号。对于不同比例尺的地形图所用的符号有所区别。对于地图注记来说， 根据被注物体的特点，分为水平注记、垂直注记、雁行注记和屈曲注记等。对于 点状地物，其注记多以水平字列或垂直字列方式;线状地物用水平字列、垂直字 列、雁行字列或屈曲字列沿线状地物的中心线排列;面状地物则选择其中部或沿 面状地物伸展的方向注记。相邻图幅接边时，同一地物地貌应保持连续性，其裂 隙不能超过规范规定的比例尺测图接边限差，如果地貌之间的偏差过大无法拼接 时，则应到实地重新采集点的坐标数据，然后在内业对图纸在进行编辑与修正。
3 数字化图纸精度检查 在数字化图纸的质量检查与控制中，特征点的坐标精度必须进行严格 的检查，并分析误差产生的原因并加以改正。点位的坐标精度就是地图中地物地 貌的图示位置与真实的地面位置之间的误差。实测数据(全野外数字测量、摄影 测量采集数据)的数字地形图，地物点对相邻控制点位置中误差以及相邻地物点 间的间距中误差不得大于相应比例尺测图规范的规定。扫描图矢量化采集数据的 数字产品其误差以偏离中心位置为衡量标准，主要地物的误差不得超过0.2mm， 次要地物的误差不得超过0.3mm，线状目标位移中误差不得大于±0.35mm。