試論地圖矢量化誤差的處理

張潔玲

【摘 要】地理信息系統(tǒng)（GIS）的廣泛應(yīng)用極大地促進了地理空間信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。隨著數(shù)字地球（Digital Earth）的興起及空間信息資源的基礎(chǔ)性地位日漸突出，地理信息技術(shù)已經(jīng)成為推動數(shù)字地球的關(guān)鍵因素。地理信息技術(shù)包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和遙感（RS），而GIS又是其關(guān)鍵技術(shù)之一。本文根據(jù)在數(shù)字化與資源環(huán)境信息技術(shù)重點實驗室做地圖矢量化及數(shù)據(jù)校正的工作經(jīng)驗，結(jié)合相關(guān)理論，對MAPGIS圖形處理模塊在圖形矢量化的實際操作過程中產(chǎn)生誤差的原因及如何減小誤差、誤差校正等問題進行了深入的分析和探討。

【關(guān)鍵詞】MapGIS 誤差；地圖；矢量化

地理數(shù)據(jù)是GIS的重要組成部分，其建設(shè)工作量是最大的。專家認為，一個GIS工程建設(shè)的投資比例一般為，硬件∶軟件∶數(shù)據(jù)=1∶2∶7。由此，數(shù)據(jù)的精確度對于GIS來說顯得尤其關(guān)鍵和重要。

1.地圖矢量化產(chǎn)生誤差的原因

1.1原始地圖數(shù)據(jù)信息載體介質(zhì)不同產(chǎn)生的誤差

原始地圖數(shù)據(jù)信息載體介質(zhì)一般分為紙介質(zhì)、透明薄膜介質(zhì)和刻圖薄膜介質(zhì)3種。在3種信息載體中，紙介質(zhì)的變形最大，其次為透明薄膜介質(zhì)，刻圖薄膜介質(zhì)變形最小。紙介質(zhì)變形產(chǎn)生誤差的主要原因是折疊、褶皺以及氣候的影響，變形誤差一般在1.00mm～2.00mm。薄膜介質(zhì)產(chǎn)生變形的主要原因是在使用和保存過程中產(chǎn)生褶皺，溫度也會對薄膜形狀產(chǎn)生影響，其變形誤差小于等于0.20mm?？虉D薄膜產(chǎn)生誤差的主要原因是在翻印刻繪原圖時因設(shè)備精度的原因而引起的誤差，它的變形誤差一般小于等于0.15mm。

1.2地圖掃描矢量化產(chǎn)生的誤差

（1）用于掃描地圖的掃描儀本身精度不高或者在掃描過程中設(shè)置的掃描精度不夠產(chǎn)生的誤差，掃描過程中還可能由于光柵圖像變形而產(chǎn)生誤差。有些單位在沒有寬幅掃描儀的情況下，將地圖裁剪成數(shù)張掃描后拼接而產(chǎn)生的雙重誤差。（2）地圖矢量化時光柵圖像沒有配準就矢量化而形成的誤差。在矢量點、線過程中圖像放大倍數(shù)過小形成的誤差等。

1.3子圖庫和線型庫定位點（定位線）不精確形成的誤差

MAPGIS的系統(tǒng)庫包括子圖庫、線型庫、色庫、圖案庫。工作人員在矢量化地圖過程中往往把符號移動到與原圖相同的位置，當坐標點可見時，符號的定位點（定位線）和符號的坐標可見點不在同一點上，其圖上距離的誤差一般在0.10mm～0.50mm之間，圖件比例尺越小其誤差變形越大。

1.4誤差校正控制點分布不合理形成的誤差

MAPGIS誤差校正功能能把掃描矢量化的底圖通過誤差校正功能校正到理論圖廓中，形成用戶坐標系到大地坐標系之間的投影變換，使地圖各要素符號坐標通過系統(tǒng)自動計算得到大地坐標。誤差校正控制點的多少和分布位置決定了誤差校正的精確性。控制點越多，分布位置越合理，誤差變形越小。特別是國際分幅的圖幅中，南北圖廓用折線來表示，地圖比例尺越小，折線越多。在誤差校正過程中，如果僅取4個圖幅角點作校正依據(jù)是不足的，這樣有可能造成校正后的圖形不完全位于內(nèi)圖廓內(nèi)或者部分超出圖廓線，其圖上誤差大于0.50mm。

2.消除誤差的方法與校正

誤差的來源是各種各樣的。在利用MAPGIS做地圖矢量化的過程中必須盡可能地提高各個環(huán)節(jié)的精度，減小誤差，提高數(shù)字信息的質(zhì)量和精度。

2.1對矢量化底圖的預(yù)處理

對矢量化底圖因折疊或其他原因?qū)е碌鸟薨檰栴}，用電熨斗熨平。用高精度的日歷瓦尺量測內(nèi)圖廓邊長和對角線長度，精度控制在小于0.1的范圍內(nèi)，量測的長度（A1，A2，B1，B2，C1，C2）與圖幅理論值進行比較，大于理論值進行熱處理，用電熨斗均勻地熨一遍，但溫度應(yīng)控制在低溫狀態(tài)。小于理論值進行濕處理，用濕拖布把地拖濕，在地上鋪上一層紙，在紙上放上圖紙進行潮濕。熱處理或濕處理后，應(yīng)使內(nèi)圖廓邊長和對角線長度誤差控制在0.10mm～0.20mm，對于大比例尺地圖，工作底圖可適當放寬精度要求：圖廓點位誤差小于等于0.15mm；圖廓邊長誤差小于等于0.20mm；圖廓對角線誤差小于等于0.30mm；公里網(wǎng)點間距誤差小于等于0.20mm。

2.2掃描矢量化形成誤差的處理

掃描底圖掃描儀的分辨率一般不應(yīng)小于157點/cm。在地圖矢量化之前，首先利用MAPGIS圖像處理模塊提供的圖像鑲嵌配準功能對光柵文件進行誤差處理，對于國際分幅的圖幅，控制點除4個角之外，還應(yīng)包括南北內(nèi)圖廓線拐點的坐標，及圖內(nèi)分布均勻的方里網(wǎng)坐標。對于控制點數(shù)量的選擇，圖幅越大，選取的控制點應(yīng)越多；比例尺越小，選取的控制點也應(yīng)越多。一般不低于13個控制點。對線狀地物矢量化時，其轉(zhuǎn)彎處應(yīng)多加點，使其光滑、自然，以保證達到GB/T17160—1997規(guī)定的重復(fù)定位最大較差絕對值不超過0.16mm，線狀符號跟蹤中誤差不超過±0.25mm。

2.3子圖庫和線型庫定位點（定位線）形成誤差的處理

MAPGIS的子圖庫和線型庫是地圖矢量化的主要符號，它們位置的精確性決定了地物的空間分布特征。地圖符號的定位點（定位線）具有嚴格的規(guī)定。如綿陽市行政區(qū)劃圖矢量化過程中所涉及的子圖庫和線型庫的定位。在使用MAPGIS圖形處理模塊制圖的過程中，首先要檢查子圖庫、線型庫（定位點、定位線）的精確性，與制圖理論規(guī)定的定位點（定位線）不相符的符號利用MAPGIS編輯符號的功能，修改符號中心位置使符號的定位點（定位線）在編輯符號柜的中心位置。用雙線表示的地物符號（如公路、鐵路），其定位線在兩線的中心位置，以一側(cè)為基線的符號，其中心線在基線上（如不整合地層界線、陡坎等）。同時，在采點中的誤差亦不允許超過±0.20mm。

2.4誤差校正形成誤差的處理

誤差校正控制點的設(shè)置除圖幅的4個角點、圖內(nèi)分布均勻的方里網(wǎng)點外，還包括南北內(nèi)圖廓線拐點（一般情況下，1∶1萬～1∶10萬圖幅選2個，1∶20萬圖幅選6個，1∶50萬圖幅選10個）。這樣校正的圖形，不會出現(xiàn)小于或者超出圖廓的現(xiàn)象。對于圖面內(nèi)容不滿圖框的圖件，校正控制點選擇包含圖面所有要素，否則會出現(xiàn)各要素折曲現(xiàn)象。

3.結(jié)語

地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集和輸入是一項十分重要的基礎(chǔ)性工作，是建立地理信息系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵部分。在利用MAPGIS建庫的過程中，誤差的來源有多種多樣。在數(shù)據(jù)信息輸入的過程中應(yīng)盡量避免各個環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的誤差，以提高數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量，為數(shù)據(jù)空間分析和數(shù)據(jù)管理提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。

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