地理信息获取之地图数字化

地理信息获取之地图数字化

2017-01-22 作者: zhangxiang 浏览: 3530 次

摘要: 地图数字化 在实际生产中,为充分利用原有地形图资源,需要将大量的纸质地形图通过图形数字化仪或扫描仪等设备输入到计算机中,再用专用软件进行处理和编辑,将其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。 由于以往地理空间信息...

地图数字化

在实际生产中,为充分利用原有地形图资源,需要将大量的纸质地形图通过图形数字化仪或扫描仪等设备输入到计算机中,再用专用软件进行处理和编辑,将其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。

由于以往地理空间信息的主要表达形式或载体是地图,所以数字化地图就成为地理空间数据的主要来源之一。由于基础地形图的数字化工作具有多比例尺、内容复杂、图幅数量大及数据质量要求高等特点,提高数字化工作效率和质量是数字化技术方法和工艺流程设计的基本原则。由纸质图向数字化图的转换精度取决于原图的变形误差、数字化过程中的拾取误差、数字化的设备精度、数字化软件等多个方面。因此,通过地形图数字化得到的数字地形图,其地形要素的位置精度不会高于原地形图的精度。

由地图到地理空间数据的转化有两种重要途径,即手扶跟踪数字化和扫描数字化。

1.手扶跟踪数字化

将图形转换成数字数据的一种方式是由数字化仪来完成。手扶跟踪数字化仪由操作平板、游标和接口装置构成。其工作方式是将地图固定在平板上,手扶游标,使游标中心对准图形的特征点,逐点数字化。在数字化的同时,利用菜单或计算机键盘输入图形代码。手扶跟踪数字化仪的主要技术指标是分辨率和精确度。分辨率是能分开相邻两点的最小间隔,一般为0.01〜0.05mm,精确度是量测值和实际值的符合精度,一般为0.1〜0.2mm。

手扶跟踪数字化仪多数采用电磁感应原理制作。在数字化工作面板的表层下有相互垂直的Z和r两组栅格网线,它们是用很薄的双面敷铜板制作的。栅格线以等间距均匀排列,作为测量尤和F方向坐标值的依据。在面板上是一个可移动的游标,游标内设有一个圆形线圈,线圈的电中心和游标的检测十字丝中心一致。游标通过连接电缆和数字化仪的电路连接,线圈发射正弦交流激励信号,栅格线接收线圈的发射信号。每一根栅格线均与一个电子开关连接,电子开关受扫描计数器控制,当扫描到某个栅格线上电子开关时,该开关导通。如果此时线圈在该栅格线的上方,便可将栅格线上电磁感应的信号输到模拟检测电路中,以实现位置检测。通过对游标下方附近栅格线感应信号的处理,即可确定线圈在平板上的坐标,其坐标值是相对于零栅格线的坐标值。数字化仪设有串行和并行数据输出接口,一般通过RS-232C接口与计算机连接。

用数字化仪进行栅格图像手扶跟踪矢量化的工作步骤是:通信线的连通、数字化仪及软件参数的设置、台板菜单的定位、图纸定向、图形的数字化采集、图幅的接边、检核与编辑。扫描数据矢量化时有自动矢量化法和栅格与矢量数据叠加跟踪半自动矢量化法。手扶数字化的几何精度较低,速度较慢;劳动强度大,易疲劳。

2.扫描数字化

扫描数字化是将通过扫描仪获得的栅格数据转换成矢量数据的一种方法。将矢量图形数据显示在计算机屏幕上,利用鼠标器效仿手扶跟踪地图数字化的方法,将图形特征点的坐标转换成测量坐标。由于在屏幕上可以对图形局部开窗放大,因此,可获得较髙的数字化坐标精度。采用这种方法进行地图数字化,其作业效率比手扶跟踪地图数字化要高2〜3倍。

扫描仪是将地图变成扫描影像的装置,分滚筒式和平台式两种类型。滚筒式扫描数字化仪主要由滚筒、扫描头和尤方向导轨组成,图纸固定在滚筒上,滚筒旋转一周,扫描头沿X导轨移动一个行宽,直至整幅图扫描结束,即得到原图的像元矩阵数据。平台式扫描数字化仪由平台、扫描头和尤、y导轨组成,图纸固定在平台上,扫描头在X导轨上移动,z导轨可沿r导轨方向移动,这样扫描头作逐行扫描,同样获得原图的像元矩阵数据。

数字栅格地图是原始地图经过纠正、整饰等工序而生成的数字产品。扫描矢量化是对扫描获得的栅格图进行跟踪或屏幕矢量化,从而生成矢量数字产品。其本身是基础地理数据的一种类型。

扫描矢量化,首先要进行扫描图像的预处理,以保证原图的质量和扫描的质量。预处理是指对由于图纸不净、线不光滑以及受扫描、摄像系统分辨率的限制,在图像上造成黑色斑点、孔洞和毛刺、凹陷等噪声的处理,在细化前要采用消噪声和平滑的方法除去噪声平滑图像,否则,就会造成细化误差和失真。

细化是指把扫描图像上线条的图形原骨架(中心线)抽取出来的技术。细化处理速度、所需内存容量、处理精度和细化畸变是细化好坏的综合性能指标。细化不能增减骨架分支,不能改变图像的连通性。细化后,图像上难免存在一些断点(细线断开的点)和毛刺,需要进行断线修补和毛刺删除。细化的结果是获得原曲(直)线的中心线。

矢量化是指将栅格图像转换为矢量图形的过程。一般的线段可做到自动跟踪矢量化,但由于地形图上线划分布比较复杂,尤其是大比例尺地形图,地物要素的多样、重叠、交叉以及一些文字符号、注记等,使全自动跟踪矢量化更加困难。一般都采用人机交互与自动跟踪相结合的方法完成地图的矢量化,这一过程都是在屏幕上进行的,所以也称屏幕数字化。

若是追踪封闭曲线,其追踪方式与线段追踪基本相同,只是追踪到终点时,其终点坐标应为起点的坐标。在线段追踪过程中,若遇线段有断点或遇分叉点,追踪即停止,需由人工干预(或指定走向,或越过断线),追踪才能继续进行下去。

由于扫描矢量化在同等条件下(如纸张的变形与清晰程度),效率和精度都比数字化仪数字化高,自动化程度髙,劳动强度小。目前,国内一些扫描屏幕数字化软件十分成熟,使用方便,数字化效率髙,屏幕矢量化已成为地图数字化的主要方法。

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