地質(zhì)圖矢量化誤差分析與精度控制探究

姚曉燕 魏北清

【摘 要】我國是一個地域廣闊的國家，不同省市地區(qū)的地質(zhì)條件存在明顯的差異，這就需要做好地質(zhì)勘測工作。地質(zhì)圖矢量化則是獲取矢量地質(zhì)數(shù)據(jù)的主要方法，矢量地質(zhì)數(shù)據(jù)質(zhì)量高低將對系統(tǒng)分析準(zhǔn)確性產(chǎn)生十分深遠(yuǎn)的影響，同時也是系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵所在。通過對矢量地質(zhì)圖矢量化數(shù)據(jù)誤差分析和精度控制，促使所獲得的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息同實(shí)際值相符，有針對性去分析地質(zhì)數(shù)據(jù)誤差進(jìn)行校正成為當(dāng)前地質(zhì)勘查工作首要內(nèi)容之一，具有十分深遠(yuǎn)的影響。由此，文章主要就地質(zhì)圖矢量化誤差分析與精度控制進(jìn)行研究，提出合理的改善措施。

【關(guān)鍵詞】地質(zhì)圖；矢量化；誤差分析；精度控制

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多先進(jìn)技術(shù)涌現(xiàn)，在地質(zhì)勘查中計算機(jī)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用和普及，在一定程度上促進(jìn)我國地理空間信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。通過地質(zhì)勘查技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的整合，有助于大范圍推動地質(zhì)圖矢量化，對于地質(zhì)數(shù)據(jù)收集、分析和處理具有十分重要的作用，保證地質(zhì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和全面，盡可能降低地質(zhì)圖矢量化誤差問題。作為地理信息系統(tǒng)中重要組成部分，地質(zhì)圖矢量化數(shù)據(jù)質(zhì)量高低直接影響到系統(tǒng)可靠性，影響到數(shù)據(jù)分析結(jié)果質(zhì)量。由此看來，加強(qiáng)地質(zhì)圖矢量化誤差分析與精度控制研究是十分有必要的，對于后續(xù)理論研究和實(shí)踐工作開展具有一定參考價值。

一、地質(zhì)圖矢量化誤差來源

地質(zhì)圖矢量化數(shù)據(jù)誤差受到系統(tǒng)誤差影響較大，更多的是來自柵格圖像糾正后誤差和矢量化的誤差，從中不難看出矢量化誤差控制關(guān)鍵作用。地質(zhì)圖矢量化誤差主要來源于地質(zhì)圖件矢量化制作過程中，地質(zhì)圖紙可能由于折疊變形產(chǎn)生誤差，也可能是在地質(zhì)圖掃描矢量化中出現(xiàn)誤差，通過對這些誤差現(xiàn)象進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，其本質(zhì)由系統(tǒng)誤差、粗差和偶然誤差幾種情況。地質(zhì)圖內(nèi)部各個要素矢量化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖像時可能由于多種誤差，導(dǎo)致無法套合，矢量化成果無法有效聯(lián)結(jié)在一起，需要進(jìn)一步修改和完善。

（一）地質(zhì)圖載體介質(zhì)不同產(chǎn)生誤差

地質(zhì)圖數(shù)據(jù)信息載體介質(zhì)中包括紙介質(zhì)、透明薄膜介質(zhì)和刻圖薄膜介質(zhì)三種，就三種介質(zhì)來看，其中當(dāng)屬紙介質(zhì)的變形幾率最大，紙張經(jīng)過反復(fù)折疊、揉搓，或是受到氣候因素影響很容易造成數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象；其次為透明薄膜介質(zhì)，在使用過程中可能出現(xiàn)不同程度上的褶皺，同樣會受到溫度的影響產(chǎn)生變形；刻圖薄膜介質(zhì)變形情況最小，主要是由于制作時所使用的設(shè)備精度高，所以產(chǎn)生的誤差小，能夠更有效的保證地質(zhì)圖生成質(zhì)量

（二）地質(zhì)圖掃描矢量化誤差

地質(zhì)圖在掃描過程中，由于部分掃描儀自身設(shè)備分辨率不高，或者在掃描過程中的設(shè)置不夠精確導(dǎo)致誤差出現(xiàn)，還可能受到光柵圖像變形影響出現(xiàn)誤差問題。如果在不具備先進(jìn)掃描設(shè)備條件下，設(shè)備掃描寬度不夠，如果將地質(zhì)圖裁剪成數(shù)張后再進(jìn)行掃描，可能會造成部分區(qū)域重疊帶來誤差。與此同時，由于矢量化是一種十分枯燥、單調(diào)的工作，需要工作人員長時間的保持手和眼睛的協(xié)調(diào)配合，很容易受到人為因素影響造成地質(zhì)圖掃描矢量化誤差現(xiàn)象出現(xiàn)。

二、誤差校正方法

將傳統(tǒng)紙質(zhì)地質(zhì)圖件數(shù)字化，主要是通過位置坐標(biāo)來表示，所以在校正過程中主要是調(diào)整圖形坐標(biāo)，促使其無限接近實(shí)際值坐標(biāo)，公式如下：

x′=fx（x，y）

y′=fx（x，y）

此外，由于誤差來源是多樣化的，所以在地質(zhì)圖矢量化過程中應(yīng)該盡可能保證每一個環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)度，確保各項(xiàng)工作落實(shí)到實(shí)處，降低誤差程度，提升地質(zhì)圖生成質(zhì)量。

（一）矢量化底圖的前處理

為了能夠有效提高地質(zhì)圖掃描精度，在掃描之前應(yīng)該充分考慮到載體存在的折疊變形、溫度變化以及天氣因素，盡可能將圖像折疊處展平，通過高精度的儀器設(shè)備測量內(nèi)圖廓邊常和對角線長度，精度<0.1。通過兩側(cè)長度和圖幅理論值對比后，對于部分大于理論值的部分采用熱處理，將溫度控制在低溫狀態(tài)下，通過電熨斗將誤差區(qū)域熨平；小于理論值的則采用濕處理，將平地充分擦濕，在平地上鋪蓋一層紙，將地質(zhì)圖放在紙上進(jìn)行潮濕處理。處理完畢后，盡可能的將數(shù)據(jù)誤差控制在0.1～0.2mm范圍內(nèi)。

（二）矢量化產(chǎn)生誤差的處理

在地質(zhì)圖矢量化前，通過ARCGIS專業(yè)圖像處理軟件對光柵文件誤差進(jìn)行處理，除了控制地質(zhì)圖四個角意外，還需要增加南北內(nèi)圖廓線拐點(diǎn)坐標(biāo)和圖內(nèi)均勻分布的方里網(wǎng)坐標(biāo)。參數(shù)的選擇根據(jù)選取控制點(diǎn)變化而變化。如果空點(diǎn)在4～7個之間，采用雙線性變化公式：

X=a1+a2x+a3y+a4xy

Y=b1+b2x+b3y+b4xy

如果控制點(diǎn)在8～19個之間采用二次多項(xiàng)式，控制點(diǎn)在20～49個之間采用三次多項(xiàng)式，控制點(diǎn)在50個以上時，則采用四次多項(xiàng)式進(jìn)行計算。

三、結(jié)語

綜上所述，在掃描地質(zhì)圖數(shù)據(jù)時，矢量化地圖定向和矢量化操作可能產(chǎn)生不同程度上的數(shù)據(jù)誤差，這些誤差數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，不通過時期的地質(zhì)圖矢量化所得到的結(jié)果無法精確聯(lián)結(jié)在一起，拼接多幅圖件，所以在地質(zhì)圖制作中需要充分考慮到這一問題，提升地質(zhì)圖生成質(zhì)量。

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