地形圖的數(shù)字化技術(shù)

文/章洋 河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊 河北張家口 075000

?

地形圖的數(shù)字化技術(shù)

文/章洋 河北省煤田地質(zhì)局第四地質(zhì)隊 河北張家口 075000

【摘要】數(shù)字地形圖是在一定坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)具有確定的坐標(biāo)和屬性的地面要素的離散數(shù)據(jù)，它是即構(gòu)成地理信息系統(tǒng)的基本框架，也是各種工程建設(shè)不可缺少的基礎(chǔ)資料，其精度將直接影響到工程設(shè)計及施工進度。將原有紙制的地形圖掃描矢量化變成數(shù)字地形圖有各種方法，本文通過某產(chǎn)業(yè)園區(qū)地形圖數(shù)字化項目為例，對地形圖掃描數(shù)字化的方法步驟進行分析總結(jié)，確保數(shù)字地形圖的質(zhì)量，從而保證滿足工程建設(shè)的需要，使各項地圖數(shù)據(jù)更為可靠。

【關(guān)鍵詞】地形圖；地形圖數(shù)字化

紙質(zhì)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(qū)內(nèi)現(xiàn)有1:1萬地形圖，1978年調(diào)繪，此地形圖存在年代久遠(yuǎn)，地物缺失嚴(yán)重等問題，所以必須將原紙質(zhì)地圖數(shù)字化處理，才能滿足甲方對土地開發(fā)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(yōu)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(zhuǎn)和拉伸，調(diào)整到其的實際坐標(biāo)位置。選取圖像控制點時盡量選擇分布均勻的坐標(biāo)格網(wǎng)交叉點，并且選取控制點數(shù)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(jù)等高線特性，為連續(xù)、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(guān)系不理想，跟蹤工作必須要由人工來干預(yù)和控制。

矢量化地物時特別要注意的是圖式符號，根據(jù)規(guī)程規(guī)范，使用現(xiàn)有的圖式符號，對于特殊地物以圖例方式說明。

二、數(shù)字化圖的檢查及其校對

數(shù)字化精度是衡量數(shù)字制圖工作的一個重要方面，既要保證原圖的質(zhì)量，又要求圖紙變形小和圖面清晰。數(shù)字化地形圖中的跟蹤誤差比較復(fù)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(biāo)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(biāo)格網(wǎng)交叉點，通過點位的均勻分布來實現(xiàn)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(guān)系，此外內(nèi)業(yè)及外業(yè)人員的工作經(jīng)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(tǒng)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(tài)GPS誤差精度為±1cm + 1ppm ，可以滿足數(shù)字化的精度要求。

對于矢量化地形圖精度要求為數(shù)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(shù)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(jù)新的標(biāo)準(zhǔn)和實地情況對原有地形圖數(shù)據(jù)進行判定，分析出需要更新的內(nèi)容，繪制草圖。地形圖草圖包括以下幾個部分：

1.實地已經(jīng)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(jù)《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量（RTK）技術(shù)規(guī)范》使用動態(tài)GPS對地形地貌以及地物進行碎步點測量。

三、數(shù)字化地形圖的修測與補測四、質(zhì)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(shù)字圖中的坐標(biāo)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(shù)據(jù)與采樣點點位偏差

ms——源數(shù)據(jù)與采樣點點位

n——同一幅圖采樣點個數(shù)

五、數(shù)字化技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

未來數(shù)字化測圖中的測量數(shù)據(jù)不僅是簡單的數(shù)字，還是組建地理信息系統(tǒng)最重要組成部分。數(shù)字化地圖既可以非常方便的對普通地面的內(nèi)容進行任意形式的要素組合，拼接，又是建立城市地圖數(shù)據(jù)庫和城市地理信息系統(tǒng)的決定性條件?？臻g基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的詳細(xì)程度與地形圖比例尺有關(guān)，我們可以簡單的認(rèn)為數(shù)字地圖中的數(shù)據(jù)與實際地圖數(shù)據(jù)是1:1的關(guān)系，所以可以考慮淡化比例尺的概念，用圖單位只要根據(jù)實際的用途需要，提出具體的測繪內(nèi)容即可，不必根據(jù)規(guī)范測繪依據(jù)比例尺所限定的測繪內(nèi)容，從而節(jié)省大量人力、物力，對于提高作業(yè)效率，節(jié)省經(jīng)費很有實際意義。

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

參考文獻：

[1] 寧永香，陳勝華《工程測量》，煤炭工業(yè)出版社.

[2] 劉瑾喻、常增亮，地形圖矢量化成圖的研究,巖土工程勘測，2011.

[3] 童小華，周德意,地圖掃描的精度分析[J] ,同濟大學(xué)學(xué)報，2010.

[4] 楊德麟,地形圖的數(shù)字化[J]測繪通報,2005.

[5] 李園，大比例尺地形圖檢查的技術(shù)要點探析[J]，科技信息，2012年31 期.