12 图形矢量化及R2V使用方法简介

第三篇常用地质制图软件的使用方法

在地质领域使用较多的还是矢量图，为了将纸质的一些复杂图形（如地形图）输入计算机变为矢量图，过去一般采用数字化仪进行数字化的方法，但这种方法费时费力，且速度较慢。目前多采用扫描矢量化的方法，即通过扫描仪将纸质图件变为栅格图形，然后用专门的矢量化软件变为矢量图形。

可用于地质制图的软件较多，有通用制图软件，如AutoCAD、MicroStation，也有用于特定行业领域的专门开发的软件，本篇主要介绍矢量化软件R2V及常用地质制图软件的使用方法。

12 图形矢量化及R2V使用方法简介

前面已讲过，图形数据的数据结构分为矢量数据和栅格数据，虽然它们各有其自身的优势和不足，都能方便地被计算机存储、识别和处理，都可以作为数字化成图系统的数据源。然而，就目前实际使用的情况来看，可能是基于精度和存储量方面的考虑，在大比例尺数字化成图系统中，一般很少将栅格数据结构作为其内部数据结构，而是将其作为一种可以支持的外部数据源(例如，扫描仪产生的图像文件)。具体的作法是将栅格数据转化为矢量数据后导入系统之中。在数字化成图系统的外部，一般就需要实现矢量数据与栅格数据的转换。

12.1 栅格数据转化为矢量数据的基本方法

一般情况下，栅格数据到矢量数据的转换(常被称为矢量化)要经过三个过程：二值化、细化和跟踪。对于部分工程扫描仪，二值化过程一般是在扫描时完成的，这时矢量化的主要过程就是细化和跟踪。

（1）二值化

由于扫描后的图像是按从0~255的不同灰度值量度的不同灰度级存储的，为了进行栅格数据矢量化的转换，需将这种256级不同的灰阶压缩到2个灰阶，即0和1两级，这就称为二值化。

二值化的关键是在灰度级的最大值和最小值之间选取一个阈值，如下式所示，当灰度级小于阈值时取值为0，当灰度级大于阈值时取值为l。阈值可根据经验进行人工设定，虽然人工设定的值往往不是最佳阈值，但在扫描图比较清晰时是行之有效的。

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162 ⎪⎩⎪⎨

⎧≥=T j i G T j i G j i B ),(0),(1),(如果如果

式中：T —阈值

G （i ,j ）—灰度值

（2）细化

所谓细化就是将二值图像像元阵列逐步剥除轮廓边缘的点，使之成为线划宽度只有一个像元的骨架图形。细化后的图形骨架既保留了原图形的绝大部分特征，又便于下一步的跟踪处理。细化基本要求是：保持原线划的连续性；线宽只为一个像元；细化后的骨架应是原线划的中心线；保持图形的原有持征。

对于栅格线划的“细化”方法，可分为“剥皮法”和“骨架化”两大类。剥皮法的实质是从曲线的边缘开始，每次剥掉等于一个栅格宽宽一层，直到最后留下彼此连通的由单个栅格点组成的图形。因为一条线在不同位置可能有不同的宽度，故在剥皮过程中必须注意一个条件即不允许剥去会导致曲线不连通的栅格，这是该方法的技术关键所在。

“骨架化”法的细化的基本过程是：

①确定需细化的像元集合

②移去不是骨架的像元；

③重复①、②，直到仅剩骨架像元。

（3）跟踪

跟踪是将细化处理后的栅格数据，整理为从结点出发的线段或闭合的线条，并以矢量形式存储于特征栅格点中心的坐标。跟踪时，从图幅西北角开始，按顺时针或逆时针方向，从起始点开始，根据八个邻域进行搜索，依次跟踪相邻点。并记录结点坐标，然后搜索闭曲线，直到完成全部栅格数据的矢量化，写入矢量数据库。需注意的是，已追踪点应作标记，防止重复追踪。

12.2 矢量化软件R2V 简介

目前，矢量化软件非常多，如R2V ，VP 、CASS 等，另外，基础地理信息系统软件一般都具有矢量化功能。本节简要介绍R2V 软件的矢量化操作方法。

R2V （Raster2V ector ）是Windows 环境下一款高级光栅图矢量化软件系统。该软件系统将强有力的智能自动数字化技术与方便易用的菜单驱动图形用户界面有机地结合到 Windows 环境中，为用户提供了全面的自动化光栅图像到矢量图形的转换，它可以处理多种格式的光栅（扫描）图像，是一个可以用扫描光栅图像为背景的矢量编辑工具。由于该软件的良好的适应性和高精确度，加之具有图形校正、输出格式多样的特点，其非常适合于 GIS 、地形图、CAD 及科学计算等应用。

12.2.1 R2V 的用户界面

R2V 的用户界面如图12.2.1所示，主要包括：

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图12.2.1 R2V 用户界面

（1）菜单

R2V 的菜单主要包括文件（图12.2.2a ）、编辑（图12.2.2b ）、查看（图12.2.2c ）、图像（图12.2.2d ）、矢量（图12.2.2e ）、窗口、帮助等。主要子菜单如图12.2.2所示。

(a) (b) (c)

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(d)

(e)

图12.2.2 R2V 的主要菜单 除了下拉式菜单外，当鼠标在用户工作区时，点单击右键会

弹出快捷菜单（图12.2.3）。

(2)工具栏 图12.2.3 R2V 的快捷菜单 除了菜单外，R2V 提供了大量的工具栏，利用这些工具可完成图纸矢量化的大部分操作。

(3)工作区

屏幕中间的部分为用户的工作区，在此工作区显示栅格图件，并进行矢量化工作。 12.2.2 R2V 的矢量化步骤

第一步，双击R2V 图标起动程序。

第二步，选择File/Open Image or Project

（打开图像或工程文件）打开一光栅图像文件，

在打开文件对话框中输入图像文件名（*.TIF、*.JPG或*.BMP等）。原始光栅图像文件显示在图像窗口中。

第三步，通过拖动鼠标调整图像窗口尺寸，图像会按正确的纵横比缩放。

功能键：选定一个矩形区域后按F2键可放大窗口，按F3键则缩小显示。

光标键及PgUp及PgDn键可用于在图像的不同部位移动放大的窗口。

第四步，改善图像质量。如果光栅图像为1位黑白图像，你可以通过“查看”/“设置图像颜色”选项调整图像显示颜色。如果是灰度图像，则使用Adjust Contrast选项来改变图像显示质量。

可通过图像处理功能来去除图像上的“噪点”等，改变图像的分辨率等。

可通过图像处理功能来提高矢量化的质量，也可通过以使用图像菜单下的“旋转”选项旋转图像等。

第五步，图层设计。根据矢量化图件的类型和用途，做好图层设计，不同的对象要存放在不同的图层上，这样会对以后图形的编辑、应用带来极大的方便。

使用“编辑”菜单/“图层定义”选项可完成图层的定义（图12.2.4），定义图层时，线编辑功能应处于关闭状态，否则，图层定义功能不可选。所需层定义好后，选择一层作为当前层来保存自动或手动矢量化的数据。该层数据矢量化完成后，选择其他层作为当前层，在其上作其他的矢量化工作。矢量化时，建议仅仅打开当前层而关掉所有的其他层，这样在编辑或处理时，仅有当前层的数据才被处理而不致影响到其他层的数据。

如果在矢量化时，矢量化的对象存储的图层不对，可采用R2V的图层管理功能修改图层（图12.2.5）。

图12.2.4 R2V图层管理对话框

第六步，矢量化。如果扫描图像质量够好，且内容较单一（以线条为主），你也可以选择“矢量化”/“自动矢量化”功能直接进行全自动矢量化。系统会显示一对话框供设置矢

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