地形圖的數(shù)字化

1、第九章第九章 地形圖的數(shù)字化地形圖的數(shù)字化回顧回顧: 數(shù)字地圖數(shù)據(jù)獲取方式數(shù)字地圖數(shù)據(jù)獲取方式:野外數(shù)字化、野外數(shù)字化、底圖數(shù)字化底圖數(shù)字化、航、航片數(shù)據(jù)片數(shù)據(jù)手扶跟蹤數(shù)字化手扶跟蹤數(shù)字化 掃描屏幕數(shù)字化掃描屏幕數(shù)字化 數(shù)字化是數(shù)字化是將地圖上的空間特征轉(zhuǎn)化成將地圖上的空間特征轉(zhuǎn)化成為用數(shù)字形式表示數(shù)據(jù)的過程為用數(shù)字形式表示數(shù)據(jù)的過程。在計算機(jī)。在計算機(jī)中，把構(gòu)成一幅地圖的點、線、面各要素中，把構(gòu)成一幅地圖的點、線、面各要素轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為X X，Y Y 坐標(biāo)表示。單個坐標(biāo)代表一個坐標(biāo)表示。單個坐標(biāo)代表一個點，一串坐標(biāo)代表一條線，一條或多條線點，一串坐標(biāo)代表一條線，一條或多條線圍成一個區(qū)域（面或多

2、邊形）。所以數(shù)字圍成一個區(qū)域（面或多邊形）。所以數(shù)字化是化是獲取一系列點和線獲取一系列點和線的過程。的過程。引引: :什么是數(shù)字化（什么是數(shù)字化（digitize）？）？數(shù)字化設(shè)備種類數(shù)字化設(shè)備種類n手扶跟蹤數(shù)字化儀（數(shù)字化儀）手扶跟蹤數(shù)字化儀（數(shù)字化儀）n掃描數(shù)字化儀（掃描儀）掃描數(shù)字化儀（掃描儀）數(shù)字化儀，又稱數(shù)字化儀，又稱圖數(shù)圖數(shù)轉(zhuǎn)換器，是一種轉(zhuǎn)換器，是一種通過一定量測手段將圖形或圖像轉(zhuǎn)換成通過一定量測手段將圖形或圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息的裝置。常用的數(shù)字化設(shè)備有：數(shù)字信息的裝置。常用的數(shù)字化設(shè)備有：一、手扶跟蹤數(shù)字化儀一、手扶跟蹤數(shù)字化儀n簡稱數(shù)字化儀，是一種用來記錄和簡稱數(shù)字化儀，是一種用

3、來記錄和跟蹤地圖點、線位置的手工數(shù)字化跟蹤地圖點、線位置的手工數(shù)字化設(shè)備。數(shù)據(jù)以設(shè)備。數(shù)據(jù)以矢量形式矢量形式存儲。以矢存儲。以矢量數(shù)據(jù)表示的地形圖稱為量數(shù)據(jù)表示的地形圖稱為數(shù)字線劃數(shù)字線劃地形圖。地形圖。n（DLG，Digital Line Graphic）一、手扶跟蹤數(shù)字化儀一、手扶跟蹤數(shù)字化儀組成：組成：數(shù)字化板、鼠標(biāo)、與計算機(jī)的連線數(shù)字化板、鼠標(biāo)、與計算機(jī)的連線一、手扶跟蹤數(shù)字化儀一、手扶跟蹤數(shù)字化儀n1 1、原理：、原理：n 數(shù)字化平板的表層下有相互垂數(shù)字化平板的表層下有相互垂直的柵格線，鼠標(biāo)內(nèi)有一線圈可發(fā)直的柵格線，鼠標(biāo)內(nèi)有一線圈可發(fā)射交流信號，線圈發(fā)射信號射交流信號，線圈發(fā)射信號,

4、 ,柵格線柵格線接受信號接受信號, ,即可確定線圈中心在數(shù)字即可確定線圈中心在數(shù)字化板上的坐標(biāo)?；迳系淖鴺?biāo)。2 2、數(shù)字化儀的性能參數(shù)、數(shù)字化儀的性能參數(shù)n幅面：幅面：小型數(shù)字化儀小型數(shù)字化儀 (Tablet)(Tablet)：A A4 4，A A3 3，A A2 2； 大型數(shù)字化儀大型數(shù)字化儀( (Digitizer)Digitizer)：A A1 1，A A0 0，A A0000。n分辨率：分辨率：能區(qū)分相鄰兩點的最小間隔能區(qū)分相鄰兩點的最小間隔n精確度：精確度：圖紙基本幅面（mm）n幅面代號nA0 8411189nA1 594841nA2 420594nA3 297420nA4 210

5、2973 3、操作方式、操作方式n點方式：點方式：按一下定標(biāo)器的一個鍵，定按一下定標(biāo)器的一個鍵，定標(biāo)器十字絲交點在數(shù)字化板上的位置標(biāo)器十字絲交點在數(shù)字化板上的位置（x,y)x,y)輸入計算機(jī)。輸入計算機(jī)。n開關(guān)流式開關(guān)流式 ：按住鼠標(biāo)的鍵不放，移動按住鼠標(biāo)的鍵不放，移動鼠標(biāo)，它在圖板上移動的軌跡，將以鼠標(biāo)，它在圖板上移動的軌跡，將以x,yx,y坐標(biāo)串的形式連續(xù)輸入計算機(jī)，放開按鍵，坐標(biāo)串的形式連續(xù)輸入計算機(jī)，放開按鍵，鼠標(biāo)停止工作。鼠標(biāo)停止工作。3 3、操作方式、操作方式n連續(xù)流式：連續(xù)流式：當(dāng)送入連續(xù)式指令，從鼠當(dāng)送入連續(xù)式指令，從鼠標(biāo)接觸數(shù)字化板開始，將游標(biāo)在板上的位標(biāo)接觸數(shù)字化板開始，將

6、游標(biāo)在板上的位置，以置，以x,yx,y坐標(biāo)串的形式連續(xù)送入計算機(jī)，坐標(biāo)串的形式連續(xù)送入計算機(jī)，當(dāng)鼠標(biāo)離開數(shù)字化板時就停止工作。當(dāng)鼠標(biāo)離開數(shù)字化板時就停止工作。n步進(jìn)式：步進(jìn)式：當(dāng)鼠標(biāo)在數(shù)字化板上移動時，當(dāng)鼠標(biāo)在數(shù)字化板上移動時，數(shù)字化儀按一定的距離間隔向計算機(jī)輸入數(shù)字化儀按一定的距離間隔向計算機(jī)輸入x,yx,y坐標(biāo)串。坐標(biāo)串。3 3、操作方式、操作方式增量式：增量式： 送入一條增量式指令后，便將鼠標(biāo)送入一條增量式指令后，便將鼠標(biāo)在數(shù)字化板上的位置，以當(dāng)前位置向?qū)υ跀?shù)字化板上的位置，以當(dāng)前位置向?qū)τ谏弦稽c位置的坐標(biāo)增量形式送入計算于上一點位置的坐標(biāo)增量形式送入計算機(jī)。機(jī)。4 4、手扶跟蹤數(shù)字化方

7、法、手扶跟蹤數(shù)字化方法連接數(shù)字化儀和計算機(jī)連接數(shù)字化儀和計算機(jī), ,圖紙固定在數(shù)字化圖紙固定在數(shù)字化平板上平板上地圖定位地圖定位( (地圖與數(shù)字化儀坐標(biāo)轉(zhuǎn)換地圖與數(shù)字化儀坐標(biāo)轉(zhuǎn)換) )u圖廓點進(jìn)行定位圖廓點進(jìn)行定位 先輸入圖幅左下角和右上角的地圖坐標(biāo)。先輸入圖幅左下角和右上角的地圖坐標(biāo)。然后由數(shù)字化儀的游標(biāo)分別對準(zhǔn)左上角、然后由數(shù)字化儀的游標(biāo)分別對準(zhǔn)左上角、左下角、右上角和右下角圖廓點，輸入四左下角、右上角和右下角圖廓點，輸入四個圖廓點的數(shù)字化坐標(biāo)。個圖廓點的數(shù)字化坐標(biāo)。地圖定位地圖定位注意：為了保證地圖定位的正確性，需定位兩次，兩次定位結(jié)果符合限差要求，則定位結(jié)束，否則重新定位。u按控制點定

8、位在圖幅內(nèi)選擇35個控制點，控制點應(yīng)均勻分布，將數(shù)字化儀游標(biāo)十字絲對準(zhǔn)控制點輸入其數(shù)字化坐標(biāo)，同時由鍵盤輸入該控制點的地圖測量坐標(biāo)，也要進(jìn)行兩次。菜單定位菜單定位(菜單區(qū)代碼輸入定位菜單區(qū)代碼輸入定位)定向點一般取菜單的左上、左下和右下三點，其在菜單系中的坐標(biāo)為：左上角：x=L，y=0左下角：x=0，y=0右下角：x=0，y=wL為菜單的豎向長度，w為橫行長度，單位為毫米。 菜單定位菜單定位-圖板菜單圖板菜單地圖符號的數(shù)字化地圖符號的數(shù)字化方法：將數(shù)字化儀游標(biāo)對準(zhǔn)圖形的特征點方法：將數(shù)字化儀游標(biāo)對準(zhǔn)圖形的特征點逐一數(shù)字化，得到這些點相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，逐一數(shù)字化，得到這些點相應(yīng)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后移動

9、游標(biāo)到菜單區(qū)，對準(zhǔn)剛剛數(shù)字化然后移動游標(biāo)到菜單區(qū)，對準(zhǔn)剛剛數(shù)字化的地圖符號所在的小方格，按下游標(biāo)鍵，的地圖符號所在的小方格，按下游標(biāo)鍵，便可以記下該要素的代碼。便可以記下該要素的代碼。注意：注意：u數(shù)字化過程中圖紙不能移動，若移動應(yīng)重數(shù)字化過程中圖紙不能移動，若移動應(yīng)重新定位。新定位。5 5、地形圖的數(shù)字化、地形圖的數(shù)字化-注意事項注意事項u一般按地圖分層分層進(jìn)行數(shù)字化。u閉合圖形，數(shù)字化時也要求閉合。取點方法：u無方位的獨立地物（點狀地物）：數(shù)字化符號的定位點。（如三角點）u有方位的獨立地物：需在定位點兩側(cè)對稱位置數(shù)字化兩個點。u折線狀符號：數(shù)字化各轉(zhuǎn)折點5 5、地形圖的數(shù)字化注意事項、地形

10、圖的數(shù)字化注意事項u曲線狀符號：數(shù)字化曲線的特征點（明顯轉(zhuǎn)折點）u半依比例尺的平行雙線直線：數(shù)字化其中心線兩端點u非平行雙線直線：當(dāng)作單直線數(shù)字化u平行雙線曲線：數(shù)字其中心線的特征點u非平行雙線曲線：當(dāng)作單線曲線數(shù)字化5 5、地形圖的數(shù)字化注意事項、地形圖的數(shù)字化注意事項u有方向性的線狀符號（圍欄、欄桿、陡坎等）：數(shù)字化母線，前進(jìn)方向右側(cè)為短線u面狀符號：如輪廓線是直線，數(shù)字化輪廓線上的拐角點；輪廓線是曲線，數(shù)字化輪廓線上的特征點u圓形符號：沿圓周數(shù)字化均勻分布的三點。u文字注記：不進(jìn)行數(shù)字化，由圖形編輯時加入地形圖的數(shù)字化如下圖：二、掃描數(shù)字化儀二、掃描數(shù)字化儀n簡稱掃描儀，它是一種將地圖或

11、圖像按一定的分辨率轉(zhuǎn)換成柵格格式數(shù)據(jù)的裝置。n以柵格數(shù)據(jù)表示的地形圖稱為數(shù)字柵格地形圖（DRG，Digital Raster Graphic）1、柵格圖像與矢量圖形的區(qū)別：、柵格圖像與矢量圖形的區(qū)別： n柵格圖像以點陣的形式存儲，其基本元素柵格圖像以點陣的形式存儲，其基本元素是是像素像素；矢量圖形以矢量形式存儲，基本；矢量圖形以矢量形式存儲，基本元素是元素是圖形要素圖形要素，其幾何形狀是以坐標(biāo)方，其幾何形狀是以坐標(biāo)方式按式按點、線、面點、線、面結(jié)構(gòu)記錄。結(jié)構(gòu)記錄。 n柵格圖像的顯示是逐行、逐列、逐像元地柵格圖像的顯示是逐行、逐列、逐像元地顯示，與內(nèi)容無關(guān)；矢量圖形顯示是逐個顯示，與內(nèi)容無關(guān)；矢

12、量圖形顯示是逐個圖形要素按順序顯示。圖形要素按順序顯示。1、柵格圖像與矢量圖形的區(qū)別：、柵格圖像與矢量圖形的區(qū)別： n圖像放大到一定倍數(shù)時，圖像信息會發(fā)生失真，其目標(biāo)邊界會發(fā)生階梯效應(yīng)；矢量圖形不會發(fā)生失真。 n表示效果相同時，柵格圖像比矢量圖形所占用的存儲空間多。數(shù)數(shù)字字線線劃劃圖圖數(shù)數(shù)字字柵柵格格圖圖像像數(shù)數(shù)字字柵柵格格圖圖像像2 2、掃描儀的種類、掃描儀的種類n按輻射分辨率劃分：按輻射分辨率劃分： 二值掃描儀、灰度掃描儀和彩色掃描儀；二值掃描儀、灰度掃描儀和彩色掃描儀；n按結(jié)構(gòu)劃分：按結(jié)構(gòu)劃分： 滾筒掃描儀、平臺掃描儀和筆式掃描儀。滾筒掃描儀、平臺掃描儀和筆式掃描儀。2 2、掃描儀的種類

13、、掃描儀的種類n滾筒式掃描儀滾筒式掃描儀一般使用光電倍增管一般使用光電倍增管PMT（Photo Multiplier Tube)，因此它的密度因此它的密度范圍較大，而且能夠分辨出圖像更細(xì)微的范圍較大，而且能夠分辨出圖像更細(xì)微的層次變化。層次變化。n缺點缺點 ：使用不如平面掃描儀方便，掃描速：使用不如平面掃描儀方便，掃描速度比較慢，價格偏高。度比較慢，價格偏高。2 2、掃描儀的種類、掃描儀的種類n平面掃描儀平面掃描儀使用的則是光電耦合器件使用的則是光電耦合器件CCD（Charged-Coupled Device)故其掃描的密故其掃描的密度范圍較小。度范圍較小。 n優(yōu)點：優(yōu)點：1.掃描速度快使用方

14、便掃描速度快使用方便 2.對原稿的適應(yīng)性強，價格低廉對原稿的適應(yīng)性強，價格低廉n缺點：缺點：1.對圖像的暗調(diào)部分表現(xiàn)能力較差對圖像的暗調(diào)部分表現(xiàn)能力較差 2.掃描透射原稿效果不夠理想掃描透射原稿效果不夠理想 3.分辨率和清晰度不如滾筒掃描儀高分辨率和清晰度不如滾筒掃描儀高滾筒掃描儀小型平面掃描儀Colortrac 380大幅面彩色掃描儀n采用36位彩色進(jìn)行掃描，對彩色圖中極其密集的等高線、邊界線的陰影等都能清晰的掃描出來。n最大進(jìn)紙寬度為102cm，最大掃描寬度為100cmColortrac 380大幅面彩色掃描儀 基本參數(shù)基本參數(shù) n掃描方式： CCD n光學(xué)分辨率： 800 dpi （Do

15、t Per Inch）n介質(zhì)類型： 透明, 不透明介質(zhì) n掃描速度： 1.5ips (33秒/AO 8411189) n掃描幅面： 1000mm n色彩轉(zhuǎn)換： 36位 n掃描儀尺寸： 1320510980mm n重量： 65kg概念注解概念注解nDpi: Dot Per Inch，每英寸所打印的點數(shù)或線數(shù)，用來表示打印機(jī)打印分辨率。一般來說，該值越大，表明打印機(jī)的打印精度越高。1 英寸= 2.539999918 厘米(公分)。n掃描速度：指掃描儀從預(yù)覽開始到圖像掃描完成后，光頭移動的時間。n掃描儀掃描的速度與系統(tǒng)配置、掃描分辨率設(shè)置、掃描尺寸、放大倍率等有密切關(guān)系。補充：掃描系統(tǒng)補充：掃描系統(tǒng)

16、n掃描儀掃描儀n連接掃描儀和計算機(jī)的連接掃描儀和計算機(jī)的SCSI訊號線；訊號線；n控制掃描儀的控制掃描儀的工作軟件工作軟件，它是建立于掃描，它是建立于掃描儀和應(yīng)用程序之間的橋梁；儀和應(yīng)用程序之間的橋梁；n圖像編輯軟件、光學(xué)文件識別軟件和印制圖像編輯軟件、光學(xué)文件識別軟件和印制板圖形自動識別板圖形自動識別軟件軟件等；等；n顯示彩色或灰色圖像的顯示彩色或灰色圖像的顯示器顯示器；n輸出設(shè)備：輸出設(shè)備：黑白或彩色激光打印機(jī)、熱升黑白或彩色激光打印機(jī)、熱升華打印機(jī)，圖文輸出機(jī)或其它彩色打印設(shè)華打印機(jī)，圖文輸出機(jī)或其它彩色打印設(shè)備。備。 掃描儀驅(qū)動軟件掃描儀驅(qū)動軟件 Colortrac Scan Mana

17、gern Colortrac 系列彩色大幅面掃描儀均由系列彩色大幅面掃描儀均由ScanMan軟件控制，它可以方便、快捷地對掃描模式和掃軟件控制，它可以方便、快捷地對掃描模式和掃描質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，可自動控制掃描速度；還可以描質(zhì)量進(jìn)行調(diào)整，可自動控制掃描速度；還可以對掃描圖像進(jìn)行傾斜校正、旋轉(zhuǎn)、鏡像、塊操作對掃描圖像進(jìn)行傾斜校正、旋轉(zhuǎn)、鏡像、塊操作及去斑點等操作。文件格式除了常用的及去斑點等操作。文件格式除了常用的TIFF，PCX，BMP，CALS，TIFF CCITT G3&G4，JPEG等格式外，在二值掃描時還可以直接存儲為打印等格式外，在二值掃描時還可以直接存儲為打印機(jī)接受的繪圖文件格

18、式機(jī)接受的繪圖文件格式HP RTL格式。件還可以格式。件還可以隨時對掃描儀進(jìn)行色彩校準(zhǔn)。隨時對掃描儀進(jìn)行色彩校準(zhǔn)。scan軟件操作n打開程序：打開程序：n 開始-程序-colorstra-scanmann參數(shù)調(diào)整：參數(shù)調(diào)整：n Justi-sidecentren Width-n Length-n掃描命令：掃描命令：n Scan菜單或F9功能鍵打印拷貝軟件打印拷貝軟件Colortrac CopyWorks & CopyWorks Plusn是一個可選的軟件，它能夠?qū)崿F(xiàn)從掃描儀是一個可選的軟件，它能夠?qū)崿F(xiàn)從掃描儀到繪圖機(jī)的直接打印。該軟件能夠控制掃到繪圖機(jī)的直接打印。該軟件能夠控制掃描儀實

19、現(xiàn)自動檢測介質(zhì)的尺寸、自動優(yōu)選描儀實現(xiàn)自動檢測介質(zhì)的尺寸、自動優(yōu)選分辨率、多份拷貝、分辨率、多份拷貝、1 1500%500%的縮小及放大的縮小及放大、拼圖和分圖、拼圖和分圖、CMYKCMYK輸出色彩調(diào)整、可以輸出色彩調(diào)整、可以加圖標(biāo)及文字等功能。該軟件配有加圖標(biāo)及文字等功能。該軟件配有ICCICC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，支持多種打印輸出設(shè)備，可以直接控制，支持多種打印輸出設(shè)備，可以直接控制兩臺不同型號的輸出設(shè)備。兩臺不同型號的輸出設(shè)備。 地 形 圖輸 出矢 量 化欲 處 理細(xì) 化掃 描 輸 入地 物 和 注 記 的 識 別 與 輸 入檢 查 與 編 輯3 3、掃描矢量化的步驟、掃描矢量化的步驟3 3、掃描矢

20、量化的步驟、掃描矢量化的步驟欲處理：欲處理：由于圖紙不干凈、線不光滑以及由于圖紙不干凈、線不光滑以及受掃描、攝像系統(tǒng)分辨率的限制，使掃描受掃描、攝像系統(tǒng)分辨率的限制，使掃描出來的圖像帶有黑色斑點、孔洞和毛刺等出來的圖像帶有黑色斑點、孔洞和毛刺等噪聲。采用噪聲和邊沿平滑的方法除去這噪聲。采用噪聲和邊沿平滑的方法除去這些噪聲。些噪聲。細(xì)化：細(xì)化：將掃描圖中的線劃減細(xì)為分辨單元將掃描圖中的線劃減細(xì)為分辨單元寬的線劃。寬的線劃。3 3、掃描矢量化的步驟、掃描矢量化的步驟矢量化：矢量化：將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。據(jù)。斷線修復(fù)：斷線修復(fù)：由于掃描質(zhì)量的影響或由于掃描質(zhì)量的影響或刪除了

21、某些符號造成一些矢量線不刪除了某些符號造成一些矢量線不連續(xù)，連接斷線即為斷線修復(fù)。連續(xù)，連接斷線即為斷線修復(fù)。 3 3、掃描矢量化的步驟、掃描矢量化的步驟要素提取：要素提?。哼x擇需要的要素，剔選擇需要的要素，剔除不需要的要素和噪聲。除不需要的要素和噪聲。符號識別：符號識別：提取出符號的特征。提取出符號的特征。屬性賦值：屬性賦值：對矢量化的要素賦予對矢量化的要素賦予屬性特征值。屬性特征值。用掃描儀將圖紙掃描存于TIFF文件有必要時進(jìn)行圖像校正，為了顯示速度可存RBM格式 (圖象鑲嵌模塊)讀圖、分層編輯層名字點裝入光柵文件設(shè)置當(dāng)前層設(shè)置缺省參數(shù)設(shè)置矢量化參數(shù)交互矢量化保存文件設(shè)置矢量化范圍矢量化流程圖矢量化流程圖 4 4、掃描矢量化誤差分析、掃描矢量化誤差分析誤差來源：誤差