淺談紙質地形圖數字化的方法論文
地理資訊系統***GIs***是資訊產業和資訊科學的重要組成部分。從GIs現有的發展狀況來看， 資料輸入 是影響其發展的主要瓶頸之一。現有的大量紙質地形圖仍然是GIs資料的主要來源。如何將這些地形圖轉成高質量的數字化地圖是迫切需要解決的技術難點。 以下是小編為大家精心準備的：淺談紙質地形圖數字化的方法相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
淺談紙質地形圖數字化的方法全文如下：
【摘要】：地圖數字化是將紙質地形圖轉換成計算機能儲存和處理的數字地形圖,這一過程稱為紙質地形圖的數字化,簡稱地圖數字化,其常見方法為兩種:手扶跟蹤數字化法和掃描螢幕數字化法。
【關鍵詞】： 數字化 手扶跟蹤 掃描螢幕
1 數字化儀和掃描器概述
數字化儀是數字測圖系統中一種圖形資料採集裝置，主要用來獲取向量資料，用它從地圖上獲取空間位置資料。數字化儀工作的實質是把圖上的位置點資訊轉換成數字化的平面座標點資訊，並輸入給計算機。其硬體主要有感應板，定位器***檢測器***及電子處理器三部分。圖形感應板是一個長方形面板，裡面印刷著等距離的平行網線路。工作時，掃描脈衝依次加到網格陣列X，Y 方向的各條線上。
掃描器數字測圖是系統中又一種重要的輸入裝置，主要用來獲取柵格資料，即將各種圖件轉換成柵格資料結構的數字化影象資料，再輸入給計算機。掃描器是機電一體化的產品，它的硬體主要有光學成像部分，機械傳動部分和轉換電路部分，其核心是完成光電轉換的電耦合器件CCD。掃描器將自身攜帶的光源照射到圖件上，以反射光或透射光的形式，將光訊號傳給CCD 器件，並將它轉換成電訊號，然後進行模/數***A/D***轉換，把形成的數字影象訊號傳給計算機。
地圖圖形是由點、線、面三種圖形要素構成的。其資料格式分為柵格資料和向量資料，柵格資料結構相比向量資料其結構簡單，表示效果相同時，柵格資料資料量比向量資料大，在逐級放大時會發生失真。向量資料精確度高，資料結構嚴密、資料量小，顯示、輸出的圖形精確美觀，其資料結構特點決定其有利於網路的分析。
2 手扶跟蹤數字化法
手扶跟蹤數字化的操作方法是首先將數字化儀同安裝有專門的數字化軟體的電腦相連線。手持定標器***滑鼠***對地形圖進行定向，建立數字化儀裝置座標系和測量座標系的轉換關係。然後用定標器對準地圖上的每一個地形特徵進行資料採集，經軟體編輯後獲得最終的向量資料，即數字化地形圖。
2.1 地形圖定位方法
當圖幅內沒有已知控制點，或雖有控制點但控制點不滿足地圖定位要求，一般採用四個內圖廓點作為已知點進行地圖定位，四個內圖廓點的地圖座標，由地圖可直接讀取。當採用控制點進行地圖定位時應首先確定好控制點的圖上點位，然後輸入對應的控制點的座標。在數字化桌的右面開闢一個矩形或正方形的選單區。在選單區內按行和列分成相同大小的小方格，每個小方格內是以圖形表示或文字說明常用地形圖圖式符號和圖形處理功能。
2.2 手扶跟蹤數字化流程
地形圖數字化資料採集就是要對地形、地物的每一特徵點的點位座標進行採集，然後輸入其屬性資訊和點的連線資訊。對於地形圖的分層，其分層方法是任意的，如圖廓層、點號層、高程註記層等，也可按其它分層方法。對於數字化完成的相鄰兩幅地形圖，如有地物跨兩幅地形圖，因兩幅地形圖分別數字化，由於誤差影響，將產生拼接誤差，如誤差在允許範圍內，採用移動地物點方式使其無縫相接，如誤差超過允許範圍，則查明原因，改正有錯資料。接邊後的資料要保證接邊處的地物完整、連續。數字化精度是數字化工作必須考慮的問題，它包括圖紙定位誤差、取樣誤差、儀器誤差等。
3 掃描螢幕數字化
手扶數字化儀數字化是較早採用的紙質地圖數字化方法，其幾何精度較低，速度慢，勞動強度大。而地圖掃描螢幕數字化則速度很快，精度較高。地形圖掃描螢幕數字化是利用掃描器，將地圖掃描，形成一定的分解力且按行和列規則劃分的柵格資料。柵格資料的標準檔案格式包括BMP、TIFF、PCX 等。地形圖的掃描螢幕數字化是利用掃描器將紙質地圖掃描成柵格檔案，又將柵格資料利用數字化軟體轉變成向量資料的過程，其作業效率高於手扶跟蹤數字化。
3.1 影象處理
影象經過掃描處理後，得到光柵影象，而後需要對光柵影象進行預處理、細化處理和糾正工作。
***1***光柵影象預處理。影象掃描時掃描器由於圖紙不乾淨、線不光滑以及受掃描、攝像系統解析度的影響，掃描出來的影象會有斑點、孔洞和毛刺等噪聲。因此原始光柵檔案必須進行多項處理後才能完成向量化與地圖編輯。預處理要完成消除原始光柵影象中的噪聲，防止影象失真;對原始光柵影象進行圖幅定位座標糾正，修正圖紙座標的偏差，圖幅定向等工作。
***2***光柵影象的細化。細化處理是尋找掃描影象線條原骨架***中心線***的過程。細化處理時要保證影象中的線段連通性，雖然進行了預處理但由於種種關係，影象上總會出現毛刺和斷點，因此要進行必要的毛刺剔除和人工補斷。
***3***光柵影象糾正。紙質地圖在列印、保管過程中會產生變形，導致地圖的數學要素的變化。也就是說圖幅座標格網、圖幅大小、圖幅的方向等與相應比例標準的地形圖有差異，因此必須將其糾正為正確的位置。對於光柵的糾正各種數字化軟體的操作大體相同，這裡以CASS 為例介紹其糾正過程。
3.2 編輯數字化地形圖
地圖符號是將客觀物體經過分類、分級抽象，用特定的符號表示在地形圖上。地圖符號根據空間實物的抽象特徵可分為點符號、線狀符號、面狀符號和體積符號，另外按地圖符號比例尺關係可分為依比例符號、半依比例符號和不依比例符號。對於不同比例尺的地形圖所用的符號有所區別。對於地圖註記來說，根據被注物體的特點，分為水平註記、垂直註記、雁行註記和屈曲註記等。對於點狀地物，其註記多以水平字列或垂直字列方式;線狀地物用水平字列、垂直字列、雁行字列或屈曲字列沿線狀地物的中心線排列;面狀地物則選擇其中部或沿面狀地物伸展的方向註記。相鄰圖幅接邊時，同一地物地貌應保持連續性，其裂隙不能超過規範規定的比例尺測圖接邊限差，如果地貌之間的偏差過大無法拼接時，則應到實地重新採集點的座標資料，然後在內業對圖紙在進行編輯與修正。
3 數字化圖紙精度檢查
在數字化圖紙的質量檢查與控制中，特徵點的座標精度必須進行嚴格的檢查，並分析誤差產生的原因並加以改正。點位的座標精度就是地圖中地物地貌的圖示位置與真實的地面位置之間的誤差。實測資料***全野外數字測量、攝影測量採集資料***的數字地形圖，地物點對相鄰控制點位置中誤差以及相鄰地物點間的間距中誤差不得大於相應比例尺測圖規範的規定。掃描圖向量化採集資料的數字產品其誤差以偏離中心位置為衡量標準，主要地物的誤差不得超過0.2mm，次要地物的誤差不得超過0.3mm，線狀目標位移中誤差不得大於±0.35mm。