淺談CASSCAN5.0軟件在地形圖掃描矢量化中的應(yīng)用

摘 要：CASSCAN5.0軟件具有強(qiáng)大的圖像處理功能，支持全自動(dòng)矢量化和交互式自動(dòng)跟蹤，因此，本文介紹了如何利用CASSCAN5.0軟件對(duì)掃描地形圖進(jìn)行交互式矢量化。通過(guò)實(shí)例證明，使用CASSCAN5.0軟件進(jìn)行掃描矢量化，不僅能提高矢量化效率，而且能滿足精度要求。

關(guān)鍵詞：CASSCAN5.0；柵格圖像；矢量化

中圖分類號(hào)：TP391

隨著現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)、GPS技術(shù)以及遙感技術(shù)的發(fā)展，GIS數(shù)據(jù)來(lái)源更加廣泛，GIS數(shù)據(jù)采集手段更加多樣化，主要有常規(guī)的地形圖測(cè)繪、衛(wèi)星遙感、航空攝影測(cè)量、全數(shù)字化測(cè)圖和地圖掃描矢量化等。地圖掃描矢量化是獲取地理信息的一個(gè)重要手段。地圖掃描矢量化是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)把已有的紙質(zhì)地圖通過(guò)一系列處理轉(zhuǎn)換成能夠在屏幕上顯示的電子化地圖。

目前市場(chǎng)上比較流行的一款矢量化處理軟件南方CASSCAN5.0，支持全自動(dòng)矢量化和交互式自動(dòng)跟蹤，具有強(qiáng)大的圖像處理功能，在矢量化柵格圖同時(shí)可賦予該地物屬性，大大提高矢量化的效率。因此，本文簡(jiǎn)單介紹利用CASSCAN5.0軟件對(duì)掃描地形圖進(jìn)行矢量化處理的過(guò)程。

1 CASSCAN5.0軟件介紹

CASSCAN5.0是南方測(cè)繪公司掃描矢量化軟件CASSCAN4.0的升級(jí)產(chǎn)品，與4.0版相比，完全摒棄了Overlay R14平臺(tái)，并新增房屋提取、數(shù)字識(shí)別等強(qiáng)大功能；除了采用流行的CAD2002平臺(tái)，同時(shí)又沿襲了南方成圖軟件CASS5.0的精髓，界面友好、流程清晰、操控簡(jiǎn)單，可以精確捕捉，自動(dòng)跟蹤，結(jié)合小幅面掃描儀工作，方便快速地將掃描圖數(shù)字化[1]。

（1）CASSCAN5.0軟件可對(duì)掃描的圖紙、航攝照片或是衛(wèi)星圖片矢量化，支持全自動(dòng)矢量化、交互式自動(dòng)跟蹤、手動(dòng)屏幕數(shù)字化三種方式；（2）CASSCAN5.0軟件提供對(duì)柵格圖像兩點(diǎn)匹配和多點(diǎn)糾正兩種方式的幾何糾正功能；（3）CASSCAN5.0軟件具有強(qiáng)大的圖像處理功能，可以實(shí)現(xiàn)圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)、校正、修復(fù)和擦除、無(wú)縫拼接；（4）CASSCAN5.0軟件具有強(qiáng)大的矢量圖形編輯功能，能夠快速自動(dòng)跟蹤地物，直線曲線跟蹤均不跑線，始終保證矢量線在圖像的中間；（5）CASSCAN5.0軟件可以批量跟蹤等高線和等高線批量附高程；（6）CASSCAN5.0軟件具有房屋自動(dòng)識(shí)別快速提取功能，只需在地物內(nèi)部拾取一點(diǎn)即可自動(dòng)搜素并繪制邊界；（7）CASSCAN5.0軟件具有矢量化柵格圖同時(shí)賦予該地物屬性，大大提高矢量化的效率。

2 CASSCAN5.0地圖掃描矢量化

2.1 柵格圖像預(yù)處理

（1）調(diào)入柵格圖像。打開CASSCAN5.0軟件，通過(guò)“繪圖處理”菜單打開圖幅整飾對(duì)話框，根據(jù)柵格圖像的圖幅大小，在圖幅整飾對(duì)話框中，輸入圖名和左下角坐標(biāo)。然后利用“工具”菜單下的“光柵圖像->插入圖像”項(xiàng)插入一幅掃描好的柵格圖，這時(shí)會(huì)彈出圖像管理對(duì)話框；選擇“附著（A）…”按鈕，彈出選擇圖像文件對(duì)話框；選擇要矢量化的光柵圖，點(diǎn)擊“打開（O）”按鈕，進(jìn)入圖形管理對(duì)話框；選擇好圖形后，點(diǎn)擊“確定”；（2）柵格圖像預(yù)處理。利用“工具”菜單下的“光柵圖像”工具，可以對(duì)圖像進(jìn)行賦予、圖像剪切、圖像調(diào)整、圖像質(zhì)量、圖像透明度、圖像框架等操作，用戶可根據(jù)自己的具體需要，對(duì)圖像進(jìn)行處理；（3）柵格圖像糾正。圖像糾正主要包括坐標(biāo)定位和幾何糾正。柵格圖像精確定位和形狀糾正可分成兩步完成：第一步：粗匹配，即采用較少的控制點(diǎn)和只進(jìn)行位置匹配而不糾正形狀的數(shù)學(xué)模型，使柵格圖框和矢量圖廓初步套合。插入圖形之后，用“工具”下拉菜單的“光柵圖像->圖形糾正”對(duì)圖像進(jìn)行糾正，命令區(qū)提示：選擇要糾正的圖像時(shí)，選擇掃描圖像的最外框，這時(shí)會(huì)彈出圖形糾正對(duì)話框。選擇四點(diǎn)糾正方法“線性變換”，點(diǎn)擊“圖面：”一欄中“拾取”按鈕，回到光柵圖，局部放大后選擇上下左右四個(gè)角點(diǎn)或已知點(diǎn)，此時(shí)自動(dòng)返回糾正對(duì)話框，在“實(shí)際：”一欄中點(diǎn)擊“拾取”，再次返回光柵圖，選取控制點(diǎn)圖上實(shí)際位置，返回圖像糾正對(duì)話框后，點(diǎn)擊“添加”，添加此坐標(biāo)。完成一個(gè)控制點(diǎn)的輸入后，依次拾取輸入各點(diǎn)，最后進(jìn)行糾正。此方法最少輸入四個(gè)控制點(diǎn)，糾正之前可以查看誤差大小，如圖1。第二步：精糾正，即采用盡可能多的控制點(diǎn)和能使形態(tài)得到糾正的糾正模型，使柵格圖上的每個(gè)局部點(diǎn)都與矢量中達(dá)到最大程度的吻合。與四點(diǎn)糾正方法類似，同樣依此局部放大后選擇網(wǎng)格定位點(diǎn)或已知點(diǎn)，添加各點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)值，最后進(jìn)行糾正。此方法不能少于四個(gè)控制點(diǎn)。

圖1 圖像糾正對(duì)話框

2.2 柵格圖像矢量化

（1）點(diǎn)狀地物矢量化。對(duì)點(diǎn)狀地物矢量化時(shí)，需要找準(zhǔn)點(diǎn)狀地物的中心位置，比如高程點(diǎn)、獨(dú)立地物等。下面以獨(dú)立地物“飼養(yǎng)場(chǎng)”矢量化為例簡(jiǎn)要說(shuō)明點(diǎn)狀地物矢量化的步驟。用鼠標(biāo)單擊右側(cè)屏幕菜單中的“獨(dú)立地物”菜單項(xiàng)，單擊“農(nóng)業(yè)設(shè)施”菜單，彈出農(nóng)業(yè)設(shè)施對(duì)話框，選中“飼養(yǎng)場(chǎng)”，單擊“確定”。命令行提示“第一點(diǎn)<跟蹤T/區(qū)間跟蹤N>”，在柵格圖上用鼠標(biāo)點(diǎn)取飼養(yǎng)場(chǎng)，沿著光柵圖像的方向，移動(dòng)鼠標(biāo)點(diǎn)取下一點(diǎn)，直到整個(gè)飼養(yǎng)場(chǎng)跟蹤完畢，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵或者按下“回車鍵”命令結(jié)束；（2）線狀地物矢量化。對(duì)線狀地物矢量化需要沿著圖像線條灰度最大的地方進(jìn)行繪制，可以保證矢量化的精度[2]。下面以陡坎為例說(shuō)明線狀地物矢量化的具體步驟。用鼠標(biāo)點(diǎn)選屏幕菜單中的“地貌土質(zhì)”菜單項(xiàng)，彈出“坡坎”對(duì)話框，在該菜單中選取“未加固陡坎”菜單項(xiàng)，點(diǎn)擊確定，在命令行輸入坎高，命令行提示“第一點(diǎn)<跟蹤T/區(qū)間跟蹤N>”，用鼠標(biāo)點(diǎn)取光柵圖上的陡坎，沿著光柵圖像的方向，移動(dòng)鼠標(biāo)點(diǎn)取下一點(diǎn)，直到整個(gè)陡坎跟蹤完畢，跟蹤的過(guò)程和加屬性的過(guò)程在同一操作中完成；（3）面狀地物矢量化。面狀地物矢量化以“一般房屋”為例說(shuō)明其具體過(guò)程。首先用鼠標(biāo)點(diǎn)擊右側(cè)屏幕菜單“居民地”，選中“一般房屋”菜單項(xiàng)，彈出一般房屋對(duì)話框，選中“四點(diǎn)房屋”菜單項(xiàng)，單擊確定按鈕。點(diǎn)擊確定，命令行提示“1.已知三點(diǎn)/2.已知兩點(diǎn)及寬度/3.已知四點(diǎn)”三個(gè)選項(xiàng)，這里選擇默認(rèn)項(xiàng)1，按回車鍵，用鼠標(biāo)點(diǎn)取房屋光柵圖上的第一個(gè)角點(diǎn)，沿著光柵圖像的方向，移動(dòng)鼠標(biāo)依次選取第二個(gè)角點(diǎn)和第三個(gè)角點(diǎn)，當(dāng)選取第三個(gè)角點(diǎn)之后命令結(jié)束。

3 應(yīng)用實(shí)例

作者曾利用南方CASSCAN5.0軟件對(duì)某一地區(qū)基礎(chǔ)地形圖進(jìn)行掃描矢量化。采用上述方法，首先把所有紙質(zhì)圖像掃描成柵格圖像，然后利用南方CASSCAN5.0軟件的圖像處理功能進(jìn)行預(yù)處理，利用圖像糾正功能對(duì)圖像進(jìn)行圖像糾正，使得圖像標(biāo)稱坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)一致，保證了圖像矢量化的較高精度，最后對(duì)掃描圖像分類分層矢量化。通過(guò)實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)粗糾正后絕大部分圖像都能滿足精度要求，個(gè)別圖紙存在褶皺和破裂，變形較為復(fù)雜，可通過(guò)精糾正使其滿足精度要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]張信榮.基于AUTOCAD、CASScan5.0光柵地形圖矢量化的研究[J].工程建設(shè)，2012（02）：34-35.

[2]蔣金豹，張建霞，張健雄.CASS5.0在礦圖掃描矢量化中的應(yīng)用[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（06）：448-450.

作者簡(jiǎn)介：王麗（1987-），女，河南信陽(yáng)人，助教，碩士研究生，研究方向：地理信息系統(tǒng)應(yīng)用；通訊作者：薛志勤（1974-），女，漢，陜西榆林人，實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)員，助教，碩士研究生，研究方向：地理信息系統(tǒng)應(yīng)用。

作者單位：信陽(yáng)師范學(xué)院華銳學(xué)院，河南信陽(yáng) 464000；楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西楊凌 712100