地图数字化

分为以下几个步骤：
地图定向 菜单定位 地形图数字化
手扶跟踪数字化法由于存在操作不便、劳动强度大、 效率低等缺点，现在已很少使用。目前的地图数字化主 要采用扫描屏幕矢量化方法。
地形图的数字化
图板菜单
地形图的数ຫໍສະໝຸດ Baidu化
地图符号的数字化 方法：将数字化仪游标对准图形的特 征点逐一数字化，得到这些点相应的 坐标数据，然后移动游标到菜单区， 对准刚刚数字化的地图符号所在的小 方格，按下游标键，便可以记下该要 素的代码。 注意： 数字化过程中图纸不能移动，若移动 应重新定位。
3.3.1
地图扫描矢量化工作步骤
扫描矢量化过按个程实质上是一个解译栅格 图像并用矢量元素替代的过程。 工 作 底 图 工 扫描图 像，生 成原始 栅格文 件
矢量化 图 像 预 处 理 细 化 处 理 地物、 注记、 识别和 输入 检 查 编 辑
输 出
扫描矢量化的作业流程
3.4 地图扫描矢量化方法的精度分析
四、图像细化误差
许多扫描数字化软件都能正确地获取线段的中心线， 即使在线段交叉处变形也是很小的，细化误差产生的点 位误差为1个像素点。 按300dpi计算，所产生的图上误差约为0.09mm,因此 图像细化误差可取为±0.1mm。
五、矢量化误差
在跟踪矢量化过程中，一般采用变步长保矢量化精 度跟踪法，用折线代替曲线所产生的最大点位误差约为 1个像素点。 用分辨率300dpi计算所产生的图上误差约为0.09mm, 可取矢量化误差为±0.1mm。
一、地图扫描矢量化地图的误差来源
地图扫描矢量化地图的误差来源较复杂，若不考虑 原图固有误差，仅就数字化过程产生的误差而言，主 要是扫描误差、图纸定位误差、采样误差和仪器误差。 二、图纸扫描误差 图纸扫描误差也称扫描仪响应误差，主要由扫描仪 的性能参数、扫描对象的均匀度、原图中线的粗细、 线划的密度、曲线复杂程度、图面洁净程度和处理扫 描图的软件所决定。 在图纸扫描误差中，扫描仪的几何分变率误差是该 项误差中的主要来源，要减小该误差，只有提高扫描 仪的几何分辨率。但必须对扫描仪分辨率的提高加以 限制。若按300dpi计，每个像素点相当于图上0.09mm, 一般取± 0.1mm作为图纸扫描误差。
3.3 地图扫描屏幕矢量化方法
一、概念
地图扫描屏幕矢量化，是先将图纸通过扫描仪录入 计算机，生成按一定分辨率并按行和列规则划分的栅 格数据，然后应用扫描矢量化软件，采用人机交互与 自动化跟踪相结合的方法来完成地图的矢量化。其中 栅格数据的文件格式有JPEG、TIF、BMP、PCX、 GIF、TGA等。 矢量化的方法有：一种是用鼠标对栅格图像逐一描 绘，另一种是使用专用的扫描矢量化的软件结合人工 干预对栅格图像进行矢量化。目前的扫描矢量化软件 都有自动识和自动跟踪功能，能大大提高矢量化作业 效率，是地图数字化成图的主要方法。
栅格数据运算与矢量化原理
一 线划跟踪是数字图像矢量化的基本方 法。 线划跟踪是一种根据数据组成线划的 各个像元之间固有的连续关系依序提 取线划的基本方法。 过程是：寻找线划起始点、然后按一 定的策略和算法依序寻找下一点。 线划跟踪是在二值图像上进行的。
3.2.1 栅格数据运算
栅格数据运算的方法有灰度值变、栅 格图像的平移、两个栅格图像的算术组合与逻 辑组合、加粗和减细。
数字化仪的工作方式
连续式：当送入连续式指令，从鼠标 接触数字化板开始计数，即将游标在 数字化板上的位置，以x,y坐标串的形 式连续送入计算机，当鼠标离开数字 化板时就停止工作。 步进式：当鼠标在数字化板上移动时， 数字化仪按一定的距离间隔向计算机 输入x,y坐标串，距离间隔可在 0.025mm-2.54mm之间选择。
三、地图数字化的方法
手扶跟踪数字化法 地图数字化的方法 扫描屏幕数字化法 手扶跟踪数字化是利用数字化仪和相应的图形 处理软件进的。 地图扫描屏幕法也称扫描矢量化，其数字化的 过程实质上是一个解译栅格图像并用矢量元素代替的 过程。 地图扫描矢量化方法是目前地形图数字化处理 的主要方法，与手扶跟踪数字化方法相，它有作业速 度快、精度高等优点。
录和跟踪地图点、线位置的手 工数字化设备。
数字化仪
数字化仪是一种重要的图形输入装置，能方便 地实现图形数据的输入。包括三种：数字化板、 鼠标、与计算机的连线
数字化仪的工作方式
常有5种工作方式： 点式：按一下定标器的一个键，定标器十 字丝交点在数字化板上的位置（x,y)输入 计算机。 开关流式：按住鼠标的一个键不放，移动 鼠标，它在图板上移动的轨迹，将以x,y坐 标串的形式连续输入计算机，放开按键， 鼠标停止工作。
扫描矢量化
图像放大到一定倍数时，图 像信息会发生失真，其目标边 界会发生阶梯效应；图形不会 发生失真。 表示效果相同时，栅格图像 比矢量图形所占用的存储空间 多。
扫描矢量化
扫描矢量化的步骤：
地形图
扫描输入
欲处理
细化
矢量化
地物和注记的识别与输入
检查与编辑
输出
扫描矢量化
欲处理：由于图纸不干净、线不 光滑以及受扫描、摄像系统分辨 率的限制，使扫描出来的图像带 有黑色斑点、孔洞和毛刺等噪声。 采用噪声和边沿平滑的方法除去 这些噪声。 细化：指寻找扫描图像线条的图 形原骨架（中心线）的过程。
三、图幅定向误差
地图经扫描后得到的是栅格图像，矢量 化时要从栅格图像中对地图要素进行采集，首先 得到的是采样点在图像坐标系中的坐标，需要将 其转化成地图坐标系坐标这项工作是通过图幅定 向来完成。 工作底图定向误差由定向点误差和采样 点测量误差构成，定向点误差与扫描分辨率的大 小成反比提高扫描分辨率可以减小该项误差的影 响；采样点测量误差与点得量测精度有关，点的 量测精度可以通过量测过程中的一种称为自动对 中算法的方法来提高达到量测精度极限。 当用分辨率为300dpi的扫描仪扫描大比例 尺地形图时，其误差约为0.1mm，根据大量的实 验结果分析，图幅定向误差一般取±0.12mm.
一、赫尔默特变换
赫尔默特变换方法顾及到了坐标轴的平移、旋转 和尺度缩放系数，可以在进行坐标系变换的同时克 服地图图纸或栅格图像的均匀变形。
一赫尔默特变换
X
x
y
y
y0 O X0
O
p (X,Y)
a (x,y)
(X0 ,Y ) 0
y
x
Y
地图坐标系与数字化仪坐标系的关系
二、仿射变换
一般选择地图的四个图廓点作为仿射变换的定向 点，仿射变换在进行坐标转换的同时，可分纠正地图 图纸在X和Y方向的均匀变形，且允许X和Y方向的伸 缩系数不一样。
将纸质地形图转化成计算机能储存和处理的 数字地形图，这一过程称为纸质地形图的数字化， 简称地图数字化或原图数字化。 地图数字化书是将纸质载体上的图形转化为 计算机能识别和处理的数据。
二、地图数字化的误差
地图数字化的误差若不考虑原图本身的误差， 地图数字化的精度取决于原图载体的变形误差、数 字化过程中的设备误差和认为误差。
地图的数字化
主要内容：
地图的定向（图像纠正） 图形数字化（图像矢量化）
3.1.2 地图的定向
地图的定向或纠正一般包括坐标的平移、旋 转和尺度的缩放，而不是单纯的定向。 根据纸质图或扫描栅格图像的变形程度、变换参 数可以通过赫尔默特变换、仿射变换，双 线性变换、二次变换甚至三次变换等方法来 求定。
四、地图数字化的主要内容
地图数字化的主要内容包括地图定向（或图像纠 正）和图形数字化（图像矢量化)。
数字化设备
数字化仪，又称图数转换器，是 一种通过一定量测手段将图形或图 像转换成数字信息的装置。常用的 数字化设备有： –手扶跟踪数字化仪（数字化仪）
• 扫描数字化仪（扫描仪）
手扶跟踪数字化仪
• 简称数字化仪，是一种用来记
本章主要讲述了地图数字化,主 要掌握地图数字化的概念、内容 （地图定向和图形数字化）、地图 数字化的方法（手扶跟踪数字化法 和扫描屏幕数字化法即扫描矢量 化）。
10土管2班
组员
2组
胡正伟 梁旭超
杨丽菊 王晓静 陈美熙
按扫描方式划分：
栅格扫描仪、矢量扫描仪
扫描矢量化
栅格图像与矢量图形的区别： 栅格图像以点阵的形式存储，其基本 元素是像素；矢量图形以矢量形式存 储，基本元素是图形要素，其几何形 状是以坐标方式按点、线、面结构记 录。 图像的显示是逐行、逐列、逐像元地 显示，与内容无关；图形显示是逐个 图形要素按顺序显示，其先后顺序没 有规律。
数字化仪的工作方式
增量式： 送入任何一条增量式指令后，便将 鼠标在数字化板上的位置，以当前 位置向对于上一点位置的坐标增量 形式送入计算机。
数值化仪的性能指标
有效工作幅面：一般有A0-A4几种规格。 分辨率：能识别的最小间距，有两种 单位，毫米和英寸。 波特率：异步通讯的数据传输速度， 有1200、2400、4800、9600和 19200b/s,常用9600b/s。
六、地图扫描估矢量化方法的精度估算
根据误差传播规律，地图扫描矢量化方法的综合精 度可由下式计算:
M扫 =√m²＋ m² m² m² ＋ ＋ s y d x
My为图纸扫描误差 Md为图幅固定误差
Mx为图像细化误差 Ms为矢量化误差
根据上述分析，将各项式取值带入上式：
M扫=±0.21mm
上述计算是在扫描光学分辨率为 300dpi的情况下，对地图扫描矢量 化方法做出的精度估算。 地图数字化完成后，需要对数 字化成果进行必要的检查验收。检 验一般是在每幅图中随机选取20～ 50个均匀分布的明显地物和地貌点， 用野外实测法比较其平面点位及高 程的精度。
1 什么是数字化？
数字化是将地图上的空间特征转化
成为用数字形式表示数据的过程。在计 算机中，构成一幅地图的点、线、面各 要素转化为X，Y 坐标表示。单个坐标代
表一个点，一串坐标代表一条线，一条
或多条线围成一个区域（面或多边形）。
所以数字化是获取一系列点和线的过程。
第一节 地图数字化概述
3.1.1地图数字化的概述 一、地图数字化的概念
地形图的数字化
一般按地图分层进行数字化。 闭合图形，数字化时也要求闭合。 取点方法： 无方位的独立地物（点状地物）：数 字化符号的定位点。（如三角点） 有方位的独立地物：需在定位点两侧 对称位置数字化两个点。 折线状符号：数字化各转折点
地形图的数字化
曲线状符号：数字化曲线的特征点 （明显转折点） 半依比例尺的平行双线直线：数字化 其中心线两端点 非平行双线直线：当作单直线数字化 平行双线曲线：数字其中心线的特征 点 非平行双线曲线：当作单线曲线数字
地形图的数字化
有方向性的线状符号（围栏、栏杆、陡坎 等）：数字化母线，前进方向右侧为短线 面状符号：如轮廓线是直线，数字化轮廓 线上的拐角点；轮廓线是曲线，数字化轮 廓线上的特征点 圆形符号：沿圆周数字化均匀分布的三点。 文字注记：不进行数字化，由图形编辑时 加入
地形图的数字化
如下图：
3.2
3.2.1 线状栅格数据的细化
线状栅格数据的细化方法有最大数值计 算法和边缘跟踪剥皮法。
3.2.3 栅格数据自动跟踪矢量化
栅格数据自动跟踪矢量化的方法有细 化线的跟踪和区域边线的跟踪两种。
扫描矢量化
扫描仪
它是一种将地图或图像按一定的 分辨率一般转换成栅格格式数据的
装置。
扫描矢量化
扫描仪的分类 按辐射分辨率划分： 二值扫描仪、灰度扫描仪和彩色扫描仪； 按结构划分： 滚筒扫描仪、平台扫描仪和CCD摄像机
三、双线性变换
变形双线性变换还考虑了地图图纸的不均匀一般 选取4个图廓点和若干方格网线交叉点作为双线性变 换的定心向点。
四、二次变换
二次变换是较常用的出来非线性变形的模型，一 般是选取4个图廓点和若干个方格网线交叉点。
3.13 手扶跟踪数字化法的简介
手扶跟踪数字化法就是用手持数字仪的定标器， 利用定标器的十字丝交叉点，跟踪固定于数字化平板上 的地图图形，对其图形的特征点逐一数字化，得到这些 点的数字化仪坐标数据，然后通过计算机将图解的数字 化仪坐标数据直接转化成矢量格式的数字地形图。