地理信息系统应用 地图扫描矢量化 地图矢量化--教案.doc

模块三 空间数据采集 单元七 纸质地图扫描矢量化信息提取 知识点 地图数字化 地理信息系统的核心是地理数据库，所以建立GIS的第一步就将空间实体的几何数据和属性数据输入到地理数据库中，这就是GIS的数据采集。 将纸质地图转换成计算机能存储和处理的数字地图，这一过程称为纸质地图的数字化。 手扶跟踪数字化 手扶跟踪数字化是利用跟踪数字化仪和相应的图形处理软件进行的，其作业方法是：首先将数字化板与计算机正确连接，把准备数字化的工作底图放置于数字板上并固定，用手持定标设备（鼠标），对地形图进行定向和确定图幅范围，然后跟踪每一个地图特征，由数字化仪和相应数字化软件在工作底图上进行数据采集，将经过图纸定位后被数字化仪采集并由相关软件转换后的属于地形图坐标系的图形坐标数据（矢量数据）发送给计算机，经软件编辑后获得最终的矢量化数据即数字化地形图。 数字化仪是获取矢量数据的主要途径。数字化一幅复杂地图是十分艰苦的工作，它需要操作人员把图固定在数字化面上，然后用定标器对地图的各种区域边界和其它标志信息如道路、等高线等要素进行跟踪描绘。为了便于对输入数据建立拓扑关系，有些系统在输入面状（区域）边界时，还需要输入附加信息。 利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关。有些GIS 系统也支持用数字化仪输入非空间信息，如等高线的高度，地物的编码数值等。 手扶跟踪数字化仪是通过 RS-232 接口与计算机进行连接的，为了能够进行正确的数据发送和接收，需要进行通讯参数的设置，包括波特率、数据位、校验位、停止位等。数字化仪还包括坐标原点、分辨率、采点方式、数据格式等参数。数字化仪的参数通常可以利用数字化板上的开关和菜单确定。为了保证数据录入的正确，必须设置数字化软件的参数与数字化仪的一致。 在进行数字化之前，首先要确定需要数字化哪些信息。由于大多数 GIS 软件对空间数据采用分层管理，所以要确定输入哪些图层，以及每个图层包含的具体内容。由于数字化过程不可能一次完成，在两次输入之间地图的位置可能相对于数字化板发生错动，这样前后两次录入的坐标就会偏移或旋转。解决该问题的办法就是，在每次录入之前，先输入至少三个定位点（Tick Marks），或称为注册点（Register Points），这些点相对于地图的位置是固定的，这样两次输入的内容就可以根据定位点坐标之间的关系进行匹配。 数字化仪通常采用两种数字化方式：数字化的工作方式有点方式和流方式。点方式是当录入人员按下游标的按键时，向计算机发送一个点的坐标。输入点状地物要素时必须使用点输入方式；线和多边形地物的录入也可以使用点方式，在输入时，输入者可以有选择地输入曲线上的采样点，而采样点必须能够反映曲线的特征。 流方式录入能够加快线或多边形地物的录入速度。在录入过程中，当录入人员沿着曲线移动游标时，能够自动记录经过点的坐标。采用流方式录入曲线时，往往采集点的数目要多于点方式，造成数据量过大，一个解决的方案是对记录的点进行实时采样，即尽管系统接收到了点的坐标，但是可以根据采样原则确定是否记录该点。目前大多数系统采取两种采样原则，即距离流方式（Distance Stream），如图2.20(a)和时间流方式（Time Stream），如图2.20(b)所示。 = 1 \* GB3 ①距离流方式是当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点； = 2 \* GB3 ②采用时间流方式时，按照一定时间间隔对接收的点进行采样。 图2.20 图2.20 （a）距离流方式是当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点； （b）采用时间流方式时，按照一定时间间隔对接收的点进行采样。 采用时间流方式录入时，一个优点是当录入曲线比较平滑时，录入人员往往移动游标比较快，这样记录点的数目少；而曲线比较弯曲时，游标移动较慢，记录点的数目就多。而采用距离流方式时，容易遗漏曲线拐点，从而使曲线形状失真。所以在保证曲线的形状方面，时间流方式要优于距离流方式。 在实际的录入过程中，可以根据不同的录入对象选择不同的录入方式。例如，当录入地块图时，由于其边界多为直线，并且点的数据较少，可以采用点方式录入；录入交通线时，因为要保证某些特征点位置的准确性，也可以使用点方式；而等高线的录入由于数据量大，使用流方式可以加快录入速度。 影响数字化数据质量的因素主要有以下几点： = 1 \* GB3 ①数字化要素对象。地理要素对象本身的宽度、密度和复杂程度对数字化结果的质量有着较大的影响。例如，粗线比细线更易引起误差，复杂曲线比直线更易引起误差，密集的要素比稀疏要素更易引起误差等。 = 2 \* GB3 ②数字化操作人员。数字化操作人员的技术与经验不同，所引入的数字化误差也会有较大的差异。