梁宇輝
(甘肅省蘭州市水電勘測設(shè)計院,甘肅 蘭州 730030)
數(shù)字制圖技術(shù)的發(fā)展以及地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,使得地理信息的需求空前擴(kuò)展,同時遙感技術(shù)、GPS技術(shù)及現(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展,使得地理信息的來源也更加廣泛,但已有的地圖作為過去許多年測繪的成果,對其進(jìn)行數(shù)字化仍然是獲得地理信息的重要手段。隨著全球地理信息系統(tǒng)技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)字地球的提出,空間數(shù)據(jù)在諸如航空、遙感、地質(zhì)、測繪、通訊、交通、水電、軍事、旅游、商業(yè)等不同領(lǐng)域展現(xiàn)出日益強大的生命力??臻g數(shù)據(jù)的采集已成為建立我國基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)業(yè)的一項重要基礎(chǔ)工作。在信息技術(shù)日新月異的今天,空間數(shù)據(jù)采集的手段也日趨成熟和多樣化。主要有航測、遙感、攝影測量、各種比例尺常規(guī)地形圖測繪、全數(shù)字化測圖、地圖掃描矢量化等。掃描矢量化因充分利用了現(xiàn)有的大量紙地圖,將繪圖人員從傳統(tǒng)的數(shù)字化儀描圖板前解放出來,同時利用了計算機(jī)高速智能化處理能力,已成為目前國際上流行的一種全新的數(shù)據(jù)采集手段。但是在地圖掃描矢量化的過程中仍存在諸多問題有待解決。
掃描矢量化是我國制作基本比例尺數(shù)字地形圖的主要方式之一。掃描矢量化是指先用掃描儀對傳統(tǒng)的紙制地形圖進(jìn)行掃描得到柵格數(shù)字圖像,然后借助矢量化軟件進(jìn)行處理,得到數(shù)字化信息的電子地形圖的過程。但是,未經(jīng)處理的掃描圖像只有圖像坐標(biāo),而不具有地理坐標(biāo),給掃描地形圖的使用帶來了很大的不便,所以必須對掃描后的圖像進(jìn)行糾正使之具有地理坐標(biāo)。
地形圖糾正就是對掃描圖像進(jìn)行配準(zhǔn)、糾正、使之具有地理坐標(biāo)的過程。隨著地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和GIS建庫的需要,為了對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行及時、有效的更新與管理,特別是設(shè)計單位CAD的廣泛應(yīng)用,需要將傳統(tǒng)的紙圖轉(zhuǎn)化為數(shù)字化地圖,掃描矢量化就成為數(shù)據(jù)采集與獲取的一項主要途徑。針對原始資料存在變形和掃描過程中引起的誤差,實際工作中,通常采用幾何糾正來減少材料變形誤差和掃描過程中產(chǎn)生的隨機(jī)誤差,有很多軟件解決了矢量化的這一問題,下面就CASS軟件的糾正做簡單的分析。
CASS利用柵格圖象來進(jìn)行幾何糾正,一般的大比例尺地形圖都是標(biāo)準(zhǔn)的矩形圖幅,采用一般的四點及多點糾正即可。
根據(jù)圖形大小在“繪圖輸出”菜單下插入一個標(biāo)準(zhǔn)圖幅;在“工具”菜單下的“光柵圖象→插入圖象”項插入一幅掃描好的柵格圖,點擊“打開”按鈕,見圖1、圖2。
圖1 插入圖像圖示
圖2 打開文件圖示
插入圖形后,在“工具”菜單下的“光柵圖象→圖形糾正”項對圖象進(jìn)行糾正,選擇要糾正的圖象最外框,按五點糾正方法點擊“圖面”一欄中的“拾取”按鈕,回到光柵圖,局部放大后選擇角點和已知點,此時自動返回糾正對話框,在“實際”一欄中點擊“拾取”,再次返回光柵圖,選取控制點圖上的實際位置,返回圖象糾正對話框后,點擊“添加”添加此坐標(biāo),見圖3。完成一個控制點的輸入后,依次拾取各點,檢查無誤后,最后點擊“糾正”,見圖4,至少要輸入5個點。
圖3 添加圖示
圖4 糾正圖示
圖象五點糾正完畢后,進(jìn)行四點糾正,同樣依次局部放大后選擇各角點或已知控制點,添加各點實際坐標(biāo)值,最后進(jìn)行糾正,次方法最少4個控制點。經(jīng)過兩次糾正后,柵格圖象應(yīng)該能達(dá)到數(shù)字化所需的精度。然后利用右側(cè)的屏幕菜單,就可以進(jìn)行圖形的矢量化工作。
CASS對于1∶5000,1∶10000的梯形圖幅,一般采用“二點定向”功能調(diào)整圖象的位置及比例。先按正方形假設(shè)坐標(biāo)輸入,然后利用已知控制點進(jìn)行“二點定向”后,同樣利用右側(cè)的屏幕菜單,對圖形進(jìn)行矢量化工作。
在實際工作中,“二點定向”時有時并沒有已知控制點,而是利用方格網(wǎng)的十字絲進(jìn)行糾正,這樣得到的圖形往往誤差比較大。在掃描之前用鉛筆給梯形的長底邊做兩條垂線,形成以長底邊為長的矩形,重復(fù)幾次,掃描完成后用五點或四點糾正進(jìn)行糾正,誤差相對小很多。
在矢量化過程中,有時還碰到兩張圖接圖的情況,大比例尺圖分開掃描或粘貼后掃描都行,對小比例尺圖而言,最好粘貼后再進(jìn)行掃描,做到粘貼精準(zhǔn)。
以矢量化這種方式形成的數(shù)字化地圖的精度比后來內(nèi)外業(yè)一體化所測繪的數(shù)字化地圖精度偏低。但它的優(yōu)點就是利用了原有的圖紙,是原有測繪成果向數(shù)字化成果轉(zhuǎn)換的必經(jīng)之路。在工程領(lǐng)域,在地形變化不大的情況下,矢量化成圖既節(jié)約了成本,又縮短了工期,給施工單位提高一定的經(jīng)濟(jì)效益。
矢量化已成為各個領(lǐng)域特別是測繪行業(yè)的一個很重要的工作,為盡快解決矢量化中存在的一系列問題,使矢量化逐步社會化,一方面需要各個行業(yè)盡快制定相關(guān)規(guī)范、程序及檢驗標(biāo)準(zhǔn);另一方面各軟件開發(fā)商應(yīng)調(diào)整各自的開發(fā)策略,使矢量化軟件能具備以下特點:功能的開放性,用戶能自定義功能模塊;數(shù)據(jù)的可交換性,實現(xiàn)矢量化軟件與GIS、數(shù)字測圖系統(tǒng)及其它系統(tǒng)等各種數(shù)據(jù)的交換;圖式符號編碼的科學(xué)性、統(tǒng)一性;圖式符號的開放性,用戶能對圖式符號進(jìn)行編輯和再生成。
[1]鄧耀坤,吉緒發(fā).CASS 5.0成圖軟件用戶手冊[R].武漢:南方測繪儀器有限公司,2002.
[2]國家技術(shù)監(jiān)督局.GB/T17160-1997.地形圖數(shù)字化規(guī)范[S].北京:國家技術(shù)監(jiān)督局,1997.