地形圖的數字化技術

文/章洋 河北省煤田地質局第四地質隊 河北張家口 075000

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地形圖的數字化技術

文/章洋 河北省煤田地質局第四地質隊 河北張家口 075000

【摘要】數字地形圖是在一定坐標系統內具有確定的坐標和屬性的地面要素的離散數據，它是即構成地理信息系統的基本框架，也是各種工程建設不可缺少的基礎資料，其精度將直接影響到工程設計及施工進度。將原有紙制的地形圖掃描矢量化變成數字地形圖有各種方法，本文通過某產業園區地形圖數字化項目為例，對地形圖掃描數字化的方法步驟進行分析總結，確保數字地形圖的質量，從而保證滿足工程建設的需要，使各項地圖數據更為可靠。

【關鍵詞】地形圖；地形圖數字化

紙質地圖加工成的電子地圖可分為兩形式：柵格電子地圖和矢量電子地圖。本區內現有1:1萬地形圖，1978年調繪，此地形圖存在年代久遠，地物缺失嚴重等問題，所以必須將原紙質地圖數字化處理，才能滿足甲方對土地開發利用的需要。矢量化的電子地圖具有在放大或縮小時，地圖信息不會失真，能夠方便地編輯各個地物等優點。

一、矢量化處理地形圖

使用南方公司CASS軟件進行矢量化地形圖

1.地形圖糾正

CASS 光柵圖像工具可以直接對光柵圖進行圖形的糾正，圖形糾正可以提高掃描圖像矢量化的精度，將圖像平移、旋轉和拉伸，調整到其的實際坐標位置。選取圖像控制點時盡量選擇分布均勻的坐標格網交叉點，并且選取控制點數量最好不要大于4個（四點糾正無法滿足精度需要時可對方格所有交叉點逐點校正）。值得注意的一點是糾正過程中將會對柵格圖像進行重寫，覆蓋原圖，自動保存為糾正后的圖形，所以在糾正之前需備份原圖。

2.圖形矢量化

圖像糾正完畢后，就可以進行圖形的矢量化工作。矢量化等高線時，必須根據等高線特性，為連續、閉合曲線，無特殊地形不可相交或重合。工作時由于光柵的連接關系不理想，跟蹤工作必須要由人工來干預和控制。

矢量化地物時特別要注意的是圖式符號，根據規程規范，使用現有的圖式符號，對于特殊地物以圖例方式說明。

二、數字化圖的檢查及其校對

數字化精度是衡量數字制圖工作的一個重要方面，既要保證原圖的質量，又要求圖紙變形小和圖面清晰。數字化地形圖中的跟蹤誤差比較復雜，它包括圖紙的定位誤差、采集誤差、儀器誤差等。定位誤差受選取定位點本身的誤差、定位點分布情況以及坐標變換模型等因素的影響。此次工程為了將定位誤差降到最小，在選取圖像控制點時采取選擇分布在平面地形圖四角的坐標格網交叉點，通過點位的均勻分布來實現圖紙較小的變形。采樣誤差屬于偶然誤差，對原地形圖上地物明顯點的選取及選取點分布情況有極大的關系，此外內業及外業人員的工作經驗也有一定的影響。儀器誤差是掃描儀、繪圖儀及測繪儀器引起的誤差，屬于系統誤差。我們使用的掃描儀的分辨率為12點/mm,繪圖儀分辨率為12 點/mm，動態GPS誤差精度為±1cm + 1ppm ，可以滿足數字化的精度要求。

對于矢量化地形圖精度要求為數字化后點位誤差不大于0.15mm，線劃誤差不大于0.2mm。采用的方法為對比法，將矢量化后的數字圖通過繪圖儀繪出后重新掃描，將掃描后圖紙與原圖疊加，選取明顯的點、線進行量測。

原有地形圖上變動的地物、地貌較多，所以必須對其進行修測和補測。修測與補測前要依據新的標準和實地情況對原有地形圖數據進行判定，分析出需要更新的內容，繪制草圖。地形圖草圖包括以下幾個部分：

1.實地已經不存在的各種地物。

2.實地新增的地物。

3.位置改變但實際仍存在的地物。

4.檢查和改正所有地物名稱以及注記。

5.地形、地貌改變較大的地方。

修測與補測根據《全球定位系統實時動態測量（RTK）技術規范》使用動態GPS對地形地貌以及地物進行碎步點測量。

三、數字化地形圖的修測與補測四、質量控制與精度檢核

本工程中采用求取其中誤差的方法進行精度評定，步驟為先量取采樣點在原圖和數字圖中的坐標值（xi,yi）,(xi′yi′)；

再以式(1)計算同一采樣點的點位偏差；以式（2）計算同一幅圖點位中誤差。

△si——源數據與采樣點點位偏差

ms——源數據與采樣點點位

n——同一幅圖采樣點個數

五、數字化技術的未來發展趨勢

未來數字化測圖中的測量數據不僅是簡單的數字，還是組建地理信息系統最重要組成部分。數字化地圖既可以非常方便的對普通地面的內容進行任意形式的要素組合，拼接，又是建立城市地圖數據庫和城市地理信息系統的決定性條件。空間基礎數據的詳細程度與地形圖比例尺有關，我們可以簡單的認為數字地圖中的數據與實際地圖數據是1:1的關系，所以可以考慮淡化比例尺的概念，用圖單位只要根據實際的用途需要，提出具體的測繪內容即可，不必根據規范測繪依據比例尺所限定的測繪內容，從而節省大量人力、物力，對于提高作業效率，節省經費很有實際意義。

由于數字測圖順應了現代測繪技術的新潮流，與傳統白紙測圖相比，全數字地形測圖不只在方法上有所改進，在技術上也有本質的飛躍。隨著數字化測圖的迅速發展，未來數字化測圖的作業方法將由編碼方法向無碼方法轉變，提高成圖質量，也從對作業人員操作技能的要求轉到提升作業人員的理論水平上。數字化地形圖在計算機上應用時，也因不同比例尺數字圖的差別僅僅區別于細致程度不同，而與精度無關。所以在未來的數字化測圖中，應考慮淡化傳統的比例尺概念,取而代之的是以更具體的地形、地物的表達要求，這將是未來數字測圖的發展趨勢。

參考文獻：

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