地形图的数字化技术

文/章洋 河北省煤田地质局第四地质队 河北张家口 075000



地形图的数字化技术

文/章洋 河北省煤田地质局第四地质队 河北张家口 075000

【摘要】数字地形图是在一定坐标系统内具有确定的坐标和属性的地面要素的离散数据，它是即构成地理信息系统的基本框架，也是各种工程建设不可缺少的基础资料，其精度将直接影响到工程设计及施工进度。将原有纸制的地形图扫描矢量化变成数字地形图有各种方法，本文通过某产业园区地形图数字化项目为例，对地形图扫描数字化的方法步骤进行分析总结，确保数字地形图的质量，从而保证满足工程建设的需要，使各项地图数据更为可靠。

【关键词】地形图；地形图数字化

纸质地图加工成的电子地图可分为两形式：栅格电子地图和矢量电子地图。本区内现有1:1万地形图，1978年调绘，此地形图存在年代久远，地物缺失严重等问题，所以必须将原纸质地图数字化处理，才能满足甲方对土地开发利用的需要。矢量化的电子地图具有在放大或缩小时，地图信息不会失真，能够方便地编辑各个地物等优点。

一、矢量化处理地形图

使用南方公司CASS软件进行矢量化地形图

1.地形图纠正

CASS 光栅图像工具可以直接对光栅图进行图形的纠正，图形纠正可以提高扫描图像矢量化的精度，将图像平移、旋转和拉伸，调整到其的实际坐标位置。选取图像控制点时尽量选择分布均匀的坐标格网交叉点，并且选取控制点数量最好不要大于4个（四点纠正无法满足精度需要时可对方格所有交叉点逐点校正）。值得注意的一点是纠正过程中将会对栅格图像进行重写，覆盖原图，自动保存为纠正后的图形，所以在纠正之前需备份原图。

2.图形矢量化

图像纠正完毕后，就可以进行图形的矢量化工作。矢量化等高线时，必须根据等高线特性，为连续、闭合曲线，无特殊地形不可相交或重合。工作时由于光栅的连接关系不理想，跟踪工作必须要由人工来干预和控制。

矢量化地物时特别要注意的是图式符号，根据规程规范，使用现有的图式符号，对于特殊地物以图例方式说明。

二、数字化图的检查及其校对

数字化精度是衡量数字制图工作的一个重要方面，既要保证原图的质量，又要求图纸变形小和图面清晰。数字化地形图中的跟踪误差比较复杂，它包括图纸的定位误差、采集误差、仪器误差等。定位误差受选取定位点本身的误差、定位点分布情况以及坐标变换模型等因素的影响。此次工程为了将定位误差降到最小，在选取图像控制点时采取选择分布在平面地形图四角的坐标格网交叉点，通过点位的均匀分布来实现图纸较小的变形。采样误差属于偶然误差，对原地形图上地物明显点的选取及选取点分布情况有极大的关系，此外内业及外业人员的工作经验也有一定的影响。仪器误差是扫描仪、绘图仪及测绘仪器引起的误差，属于系统误差。我们使用的扫描仪的分辨率为12点/mm,绘图仪分辨率为12 点/mm，动态GPS误差精度为±1cm + 1ppm ，可以满足数字化的精度要求。

对于矢量化地形图精度要求为数字化后点位误差不大于0.15mm，线划误差不大于0.2mm。采用的方法为对比法，将矢量化后的数字图通过绘图仪绘出后重新扫描，将扫描后图纸与原图叠加，选取明显的点、线进行量测。

原有地形图上变动的地物、地貌较多，所以必须对其进行修测和补测。修测与补测前要依据新的标准和实地情况对原有地形图数据进行判定，分析出需要更新的内容，绘制草图。地形图草图包括以下几个部分：

1.实地已经不存在的各种地物。

2.实地新增的地物。

3.位置改变但实际仍存在的地物。

4.检查和改正所有地物名称以及注记。

5.地形、地貌改变较大的地方。

修测与补测根据《全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范》使用动态GPS对地形地貌以及地物进行碎步点测量。

三、数字化地形图的修测与补测四、质量控制与精度检核

本工程中采用求取其中误差的方法进行精度评定，步骤为先量取采样点在原图和数字图中的坐标值（xi,yi）,(xi′yi′)；

再以式(1)计算同一采样点的点位偏差；以式（2）计算同一幅图点位中误差。

△si——源数据与采样点点位偏差

ms——源数据与采样点点位

n——同一幅图采样点个数

五、数字化技术的未来发展趋势

未来数字化测图中的测量数据不仅是简单的数字，还是组建地理信息系统最重要组成部分。数字化地图既可以非常方便的对普通地面的内容进行任意形式的要素组合，拼接，又是建立城市地图数据库和城市地理信息系统的决定性条件。空间基础数据的详细程度与地形图比例尺有关，我们可以简单的认为数字地图中的数据与实际地图数据是1:1的关系，所以可以考虑淡化比例尺的概念，用图单位只要根据实际的用途需要，提出具体的测绘内容即可，不必根据规范测绘依据比例尺所限定的测绘内容，从而节省大量人力、物力，对于提高作业效率，节省经费很有实际意义。

由于数字测图顺应了现代测绘技术的新潮流，与传统白纸测图相比，全数字地形测图不只在方法上有所改进，在技术上也有本质的飞跃。随着数字化测图的迅速发展，未来数字化测图的作业方法将由编码方法向无码方法转变，提高成图质量，也从对作业人员操作技能的要求转到提升作业人员的理论水平上。数字化地形图在计算机上应用时，也因不同比例尺数字图的差别仅仅区别于细致程度不同，而与精度无关。所以在未来的数字化测图中，应考虑淡化传统的比例尺概念,取而代之的是以更具体的地形、地物的表达要求，这将是未来数字测图的发展趋势。

参考文献：

[1] 宁永香，陈胜华《工程测量》，煤炭工业出版社.

[2] 刘瑾喻、常增亮，地形图矢量化成图的研究,岩土工程勘测，2011.

[3] 童小华，周德意,地图扫描的精度分析[J] ,同济大学学报，2010.

[4] 杨德麟,地形图的数字化[J]测绘通报,2005.

[5] 李园，大比例尺地形图检查的技术要点探析[J]，科技信息，2012年31 期.