道橋專業紙質地形圖數字化方法的研究

李 靜 白 云

（云南交通職業技術學院 云南昆明 650500）

道橋專業紙質地形圖數字化方法倡導綜合運用地圖地形圖編輯軟件矢量化軟件道路設計軟件來對紙質的地形圖數字方法進行實際的操作，對于紙質地形圖數字化的程序將誤差來降到最低。

1 數字化儀和掃描儀的概述

數字化儀是一種圖形數據采集的設備，是數字測繪系統中的一項，主要是來獲取數據，從地圖上找到空間位置的數據，數字化儀工作就是把圖上的位置轉換成數字化的坐標信息，并且存入網絡計算機。圖形的感應板是一個面板，里面有等距離的平行網絡線，掃描儀測圖是一項重要的輸入系統，主要是來獲得柵格數據，刪格數據也就是將圖轉換成數據結構的圖像數據，然后存入網絡計算機。掃描儀是機電一體的產品，主要有光學的部分，將機械傳動部分和電路部分進行轉換。傳統的紙制地形圖存在著許多的缺陷，因長時間的儲存會造成磨損以及數據的丟失，不利于保存，所以需要進行數字化的存檔，如果通過人力來抄寫和手繪對于紙質版地形圖的精準程度不能達到完全統一，同樣在人力方面也需要耗費許多時間，開展設計案例的教學和項目教學需要有許多的數字地形圖來作為參考資料，對于許多高校來說這一方面的資料相對較少，而且購買的資金成本相對來說比較高，所以紙質地形圖數字化的方法，在實際操作中有很重要的作用。對于土木專業的學生來說應該在記錄的時候，充分考慮到路橋專業的特征，路橋專業的學生再進行測量學基礎測繪專業課和道路設計軟件時要進行相應的研究。

2 紙質地形圖數字化程序和方法

掃描之前要做好各項準備工作，要選擇清晰和質量好的底圖來操作掃描。地形圖需要多方面使用，如果保存不善就會使底圖留下折痕，那么出現折痕的區域，由于底圖的拉伸可能會形成一定的變形，會造成一部分區域的空間不準確，所以在整體掃描之前要準備質量好的底圖，并將地圖在平整的臺面上使用玻璃或者重物來進行壓屏放置一段時間，如果地圖變形比較嚴重，還需要將需要改變的區域進行局部的調整。

掃描之前還需要添加一些標記和邊框，因為地形圖在掃描之后還需要進行進一步的矯正，對于地形圖添加地理標記以及邊框來說是十分有必要的，掃描的紙質地形圖中如果遇到大區域掃描儀的底圖，這時需要將整個地形圖進行分版塊掃描，版塊間要留有搭接部分以便于后期整圖拼接。要保證掃描圖像的清晰度圖像的面積越大，它的分辨率會變得越高，也就是說掃描之后的目標圖像就更大，一般掃描圖像大小為100%和300DPI，在選擇儲存格式時掃描的圖像可以通過不同的格式來存儲，但是為了保證掃描圖像的真實性一般會采用TIF和BMP格式來作為存儲的掃描圖像。

地圖上的圖形有點線面三個要素組成，數據格式有柵格數據和矢量數據，相對來說柵欄里柵格數據結構簡單，在對于效果比對時柵格數據數量較大，在放大時會出現失真的情況，所以矢量數據比較精確，并且有嚴密的數據結構，在顯示和呈現的時候圖形相對來說比較精美，對于數據特點也比較利于整體的分析。運用地形圖定位的方法，在圖幅之內沒有得到控制點時一般會用四個涂點來當成已知點，進行整體的圖形定位，四個點的坐標可以通過地圖來直接獲取，當控制點進行地圖定位的時候，要將控制點的圖上點位標明，之后對應的控制點坐標進行輸入，菜單區內按照列和行來分成形狀，相同的小方格，每個格內以圖形或者文字的形象來進行b型的圖片符號處理。利用手扶跟蹤數字化流程地形圖數字化，要對地形的每一個特點進行坐標收集，錄入屬性和信息來連接網絡，在地形圖的分層過程中，對于點號層、圖廓層等方面也需要按照其特定的分成方法進行數字化，完成的兩幅地形圖，如果這兩幅地形圖分別具有數字化，為了避免誤差將產生的拼接誤差值控制在允許范圍之內，通過移動第五點的方式來連接，并且要改正數據中的錯誤，保證連接處的地物完整。

3 掃描屏幕數字化

對于手扶數字化的采用最早是利用紙質地圖數字化的方法來進行，但是幾何精確度比較低，人工勞動強度較大，并且速度緩慢，這一系列的問題都不利于工作的展開。地形圖掃描數字化則改進了以上問題，精準度比較高，而且在速度方面也有所提高，地形圖掃描屏幕數字化，會利用掃描儀將地圖的整體圖形進行全面掃描，來形成一定的柵格數據，地形圖的掃描數字化是利用掃描儀來使紙質地圖轉變為柵格文件，通過柵格的數據來將軟件變為失量數據。

掃描的過程中掃描儀的分辨率以及失真度，還有操作人員對于工作的熟練程度等方面，都對掃描圖像的準確產生了影響，對于掃描的均勻和處理圖像的軟件都要進行嚴格控制，對于掃描圖像的處理，紙張的變形和誤差都可以通過幾何矯正來進行處理，對于掃描前的地理標志可以通過圖形的四個點進行糾正，對于二維刪格圖像進行細化，保證掃描圖像的質量。還需要將矢量化的誤差進行修正以及拼圖進行接邊，因為失量化軟件和操作人員之間的熟練程度以及時間的延長會出現一部分的誤差，這時就需要矢量誤差的修正在形成校正文件的同時，通過計算的平移縮放旋轉等系數，將所需要的矢量化圖形矯正進行系統修正，整張圖運用分塊掃描的方法使得每一幅圖在完成之后都會和周邊的圖進行連接處理，來確保矢量后的整體圖形的準確，因為紙張的變形以及矢量化的誤差，有些部分的圖線會出現錯位，所以需要進行整體檢查。

在圖像經過掃描的處理之后會得到光柵圖像，對于光柵圖像進行細化和處理，圖像掃描時掃描儀如果出現圖紙有污漬，不光滑，出來的圖像會有斑點以及噪音，所以光柵文件必須進行完整的全面處理之后才能進行矢量化的編輯。在處理之前要對原始圖像中的噪聲進行消除，以防圖片的失真修正圖紙的坐標偏差。然后將光柵圖像進行細化，進行細化處理也是尋找掃描圖像的過程，在處理時要對于圖像中出現的線段進行連貫的聯通，圖像中如果出現毛刺和斷點的情況，要進行毛刺剔除，以及及時的補救措施。光柵圖像及時糾正，利用紙質圖在打印保管過程當中產生的問題，對于圖幅坐標的大小、網格、方向等比例的標準進行糾正，再利用數字化軟件的操作進行完整的改進。最后要將數字化圖紙進行準確的檢查質量，提高重視坐標的精細程度，必須進行嚴格的檢驗，發現誤差及時分析原因，并且改正對于點位的坐標顯示位置和真實位置之間的差距進行實際測量第五點，對于相鄰的控制點的誤差不得超過標準范圍，利用掃描圖的矢量化數據已偏離中心位置來衡量誤差不得高于標準。

4 建立DTM

地形圖數字化完成后保存成DWG或DXF文件，為了滿足后期公路路線輔助設計的需求，可以利用緯地道路設計軟件建立DTM。具體操作如下：①數模——新數模。②三維數據讀入——DWG和DXF格式，通過瀏覽選定數字地形圖。③選中地形圖中等高線圖層，數據類型選“約束線”，SPLINE搜索：圓滑點；選中高程點圖層，數據類型選“地形點”，SPLINE搜索：控制點，點擊開始讀入。④依次進行數據預檢、三角構網、網格顯示、三角網優化、優化數模邊界（自動搜索參數）等操作最后保存數模，就建立好數字地面模型，即DTM。

5 結語

紙質地形圖可以經過掃描三維矢量化和底圖的處理這些方面來建立DTM，這些處理軟件對于開展道路設計工作提供了便利，并且DTM數據的精準會影響到后面設計的整體效果，在獲得高質量的數字化圖形的基礎上，還要做到對于地圖的分塊掃描圖像的比例進行精準的記錄。在掃描圖像處理的時候，對于復雜圖像的識別細化功能相對來說較為困難，對于有效特征的提取要加以重視，在提高矢量化軟件的基礎之上來提高矢量化算法的適應性，使得各類技術的高效成果，與掃描圖像失量化進行結合，并加以改進。

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