地形图的扫描屏幕数字化

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1、地形图的扫描屏幕数字化杨德麟(清华大学土木系100084)手扶数字化仪数字化，是目前国内(外)普遍采用的地(形)图数字化的方法，但手扶数字化的几何精度较低，速度较慢；劳动强度大，易疲劳。地图扫描则速度快，在保证底图质量的情况下，扫描精度也较高。图像扫描仪可以将图(黑白或彩色)数字化。线划地形图、航测照片都可以用扫描仪数字化后输入计算机，经过图像处理软件分析和人机交互处理，生成所需利用的数据。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网目前应用的扫描仪多数为电荷耦合器件(CCD)阵列构成的光电式扫

2、描仪。基本工作原理是用激光源经过光学系统照射原图，使反射光反射到CCD感光阵列，CCD阵列产生的电子信号经过处理得到原图的数字化信息，并传送给主机。对黑白图像，扫描仪可产生包含不同灰度等级信息的数字信号，对于彩色图像，一般是用三种颜色(红、绿、蓝)分别进行处理，得到包含三种颜色比例信息的结果。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网普通扫描仪的分辨率可达到300dpi~800dpi(DotPernch&mdash&mdash每英寸的点数)，高精度扫描仪分辨率可达到0.02mm~0.05mm，

3、自动化程度高。最大幅面的扫描仪，可扫描A0图纸。若对航摄像片(底片)直接进行扫描，一般应采用高精密的平台扫描仪(也有称显微密度计)，幅面只有254mm×254mm，它的位置精度很高，最小步距为2.5&mum,一般重复定位精度可达1&mum。将扫描数据转输到摄影测量工作站，可进行航片像对的全数字化测图。利用扫描仪，扫描得到的是地图的点阵图像数据，如图1所示。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网一幅数字图像可视为一个矩阵，矩阵中一个元素对应图像中的一个像点，而每个矩阵元素的值则对应于该点的灰

4、度级，这个数字阵列元素称为像素(Pixel)。图像数据存储的格式为栅格(Raster)或网格(Grid)数据格式。如果图像的所有像素仅有黑和白两个灰度级，则称为二值图像，否则称为灰度图像或彩色图像。常用的栅格数据标准文件格式有TIFF，PCX，BMP等。对数字图像的处理，可以变为对矩阵［Ｆ］进行的各种运算和解释。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网图像(栅格)与图形(矢量)是有区别的，例如：1.栅格图像是以点阵形式存储，它的基本元素是像素(像元)，它是以像素灰度的矩阵形式记录的，而矢量图

5、形是以矢量形式存储的，它的基本元素是图形要素，图形要素的几何形状是以坐标方式，按点、线、面要素(结构)记录的。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网2.栅格图像的显示是逐行、逐列、逐像地显示，与内容无关；矢量图形的显示是逐个图形要素依次显示，显示位置的先后没有规律。3.图像放大到一定的倍数时，图像信息会发生失真，特别是图像目标的边缘会出现阶梯形边界；图形的放大和缩小，其图形要素、目标不发生失真。4.表示相同的底图，一般栅格图像比矢量图形所占用的存储空间大得多。HTTP:WWW.OTHERM

6、AP.COM测绘信息网依据上述的分析，栅格数据的数据结构比矢量数据结构简单，但图形数据量大；空间数据的叠置和组合十分简便，一些空间分析也易于进行；图像表现比较真切，易于与遥感数据匹配应用和分析。但考虑到线划地形图中各类地物的表示，以及工程设计用图，或计算机辅助设计(CAD)等，都是利用的矢量数据和矢量算法；矢量数据还具有一些优势，如矢量数据精确度较高；数据结构严密、图形数据量小；图形显示、输出精确美观(从发展看，目前，市场上的喷墨绘图仪已是用栅格数据出图，也很美观)；此外，线形网络和多边形网络的生成和处

7、理分析，只有矢量数据结构模式才好实现，它有利于网络、路径选择等的分析(交通运输网络，上水、下水管网等)等。因此，在地形图扫描数字化，获得栅格图形数据后，一般都要将栅格数据转换为矢量数据。也就是说，要将扫描的栅格图像数据转换成矢量图形数据，即以坐标的方式和点、线、面结构，记录图形要素的几何形状，这个转换过程称为矢量化。矢量化后的图形，再经过编辑、修改、加注即可完成矢量化数字图。此外，人通过眼睛可以阅读复杂的地(形)图，这是由于人不仅具有视觉技能，而且还能自觉地利用大脑及各种专业知识来识别、理解地图的内容。

8、扫描仪相当于计算机的视觉器，但要通过计算机全自动识别地图的内容，并从栅格数据中提取各类地形要素、区别要素间不同的属性，这些目前还不能实现。因此，矢量化的工作一般还需要人机交互来完成，扫描屏幕数字化的一般原理框图如图2所示。扫描图像的输入，首先要保证原图的质量和扫描的质量。预处理是指由于图纸不净、线不光滑以及受扫描、摄像系统分辨率的限制，给扫描出的图像线划带来黑色斑点、孔洞和毛刺、凹陷等噪声。在细化前要采用消噪声和平滑的方法除去噪声平滑图像，