基于mapgis的白铜尖子地形图的数据采集与处理

基于mapgis的白铜尖子地形图的数据采集与处理

0道、交通、规划及土地管理等专业的应用追踪集是上海大学（武汉）在原地质勘察技术部门的指导下开发和开发的第一个国内gis软件。适用于地质、开采、地理、测量学、节水、石油、铁路、交通、城市规划、土地管理等专业领域。广泛应用于地质调查、矿产管理、生态监测、环境保护、土地管理、环境自然灾害评估、城市建设等领域。信息服务、资源开采和决策部门提供了强有力的技术支持和先进信息。MAPGIS软件界面友好,制图工具、手段新颖,运用于各行各业。笔者利用MAPGIS制作了大量地形图与地质图,这里以四川雅安地区白铜尖子地形图为例,运用它的制图功能,矢量化有关白铜尖子的内容,总结了它在数字化地形图时的几点关键技术,供GIS领域的研究者和制图工作人员参考。1数据输入1.1扫描算法的简介数据输入计算机,首先以栅格数据的形式存储,然后经过矢量化使其转化为矢量数据,进行编辑、输出等。MAPGIS提供的数据输入方式有三种:一是用数字化仪进行数据采集;二是用扫描仪输入;三是GPS输入和其它数据源的直接转化。数字化仪采用直角坐标系,人工扶游标跟踪,将底图转化为图形数据,实现空间信息从模式到数字式转化。其制图精度取决于工作人员的熟练程度和责任心,人为因素较大,且工作量大,目前已不常使用。而扫描仪输入法完全不同于数字化仪输入法,它是通过扫描仪直接扫描原图,以栅格形式存储于图形或图像文件中,速度快、精度高、操作简单,是目前常用的输入方式。作者在文中就是将两幅1∶50000地形图扫描输入到计算机,得到TIFF格式的二值图像,直接用于矢量化。在扫描的过程中,扫描精度越高,文件就越大,运行起来速度越慢,不利于操作。一般设置成300dpi,若图件要求精度较高,则可选500dpi或800dpi。为了易于矢量化,扫描底图时可采用以下措施:对一幅底图,同时扫描彩色图和黑白图各一张(保持比例大小一致),尽量使图纸扫描后所得扫描图形的图廓尺寸的变形降到最低或是等比例变形,而不是扭曲变形。1.2采用分布式佐尼没有量化日本算法矢量化是把栅格数据转换成矢量数据的过程。无论采用哪种原稿图,矢量化均要注意分层矢量化,即地物、地形、水系分别选不同的图层。矢量化有两种形式:全自动矢量化和交互式矢量化。全自动矢量化是系统自动进行矢量追踪,既省事,又方便,对于图面比较整洁,线条比较分明,干扰因素比较少的图件,跟踪出来的效果比较好。但是对于那些干扰因素较大的图(注释、标记特别多的图)就显得力不从心。作者在文中所述的白铜尖子地形图,线条复杂,而且白铜尖子地形较陡,好多地方在原纸图上等高线没法画出来,出现断断续续的等高线,只能用交互式矢量化。交互式矢量化可以人工干预,当矢量追踪到交叉地方停下来时,人工引导追踪的方向和路径。交互式矢量化是目前最常用的一种矢量化方式。矢量化是一个耗时耗力的繁琐工作,它的工作量占到总工作量的70%～80%。对于初学者来说,更显得吃力。为了提高矢量化的速度和精度,应注意以下几点:(1)为了保证线条的流畅,必须适当选取矢量化参数,该参数的选取应满足线条既圆滑又不跑线,即矢量化应走栅格中间,选择适当的“抽稀因子”和“最小线长”,以保证矢量化质量。要使线条圆滑,线类一般选择光滑曲线,而不选折线。对一些曲线(地形线等)矢量化后,在不偏离原栅格的条件下要进行线条光滑处理。光滑处理的类型有二次Bizer光滑、三次Bizer光滑、三次抽样插值、三次Bizer插值,根据实际情况选择加密光滑、光滑线、抽稀光滑等操作,通常选择三次Bizer插值,插值距离在0.5～0.8之间为宜。(2)矢量化水系时,一般要沿一个方向矢量化。或者从上游到下游,或者从下游到上游进行矢量化。这样有助于在编辑图形时,实现水系线宽渐变。倘若碰到水系就盲目矢量化,结果会导致河流倒流现象。若遇到规则的线状水系,矢量化时要走中线;反之,若是不规则的面状水系,则要走边线。(3)为了接图的方便,若两幅图有重叠部分,在矢量化前,需先定好基准线:小比例尺地形图大都有经纬线,一般以经纬线交叉点Tic点为基准;而大比例尺地形图,除了可用Tic点外,更多地采用公里网为界,矢量化到基准线即可,不必过于超出。(4)矢量化封闭圈时,可以直接选择“封闭单元矢量化”。若栅格图像显示不清,在采用“交互矢量化”后,用“线结点平差”来封闭。2mapgis网络编辑系统输入计算机后的数据,在入库、输出过程中常常要进行数据校正编辑、图形的整饰、坐标变换等工作。MAPGIS通过拓扑结构编辑子系统、图形编辑子系统和数据校正等来完成。MAPGIS编辑子系统区别于以往的计算机辅助绘图系统,它不仅为制图提供了强有力的工具,而且能够改善制图的精度,更新图形内容,丰富图形的表现力,实现图形综合,提高制图质量和工作效率。2.1等高线的编辑MAPGIS软件图形编辑功能强大,它可以对矢量结构的点、线、面的空间位置及其图形属性进行增加或删除,使输入的图形更准确、更丰富、更漂亮。在文中提到的两幅1∶50000地形图(有关白铜尖子),等高距为20m,而实际工作需1∶10000地形图,于是将矢量图通过比例缩放功能放大五倍,如图1所示。这时觉得图的内容不够详尽,需要将MAPGIS的*WT、*WL、*WP文件转换成*.dxf文件,经ARCVIEW进行加密等高线,等高距为4m,如图2所示。在周边均有黑压压的一片,那是在加密过程中产生的。因系统认为任何等高线都是封闭的,于是加密时尽量封闭等高线,生拉硬扯地把南北断头线、东西断头线连接起来,那都是不必要的。因此,需要在MAPGIS编辑子系统中处理,先将那些线一根根全部剪断,然后删除多余线。但这样处理后,还不够完善,因加密的等高线全是折线,且线宽为0,需统改参数,使其成为光滑曲线,并且具有一定的宽度。另外,还需要用“线上移点”、“线上删点”工具处理线的弯曲度,使线变得光滑,符合实际,得到图3。矢量化时,还会出现以下一些人为错误,无法用误差校正来处理,必须进行编辑处理。(1)“不及”和“过头”。矢量化时很容易出现这些现象,作者在加密后的等高线中,当“剪断线”、“删除线”后,“不及”和“过头”尤其明显,如图4所示。遇到这种情况,需用MAPGIS的“线上移点”和“线上删点”工具处理,最终等到与实际地物相符的矢量图。(2)伪节点。这是由于没有一次录入完一条线,使一条完整的线变成两段。故需用“联接线”工具处理,如图5所示。(3)“碎屑”多边形或“条带”多边形,这是前后两次录入同一条线引起的,需删除其中一条,如图6。2.2高程赋值高程数据的输入编辑属于属性数据的输入编辑,既可在图形编辑子系统中编辑,也可在属性管理子系统中输入编辑。在编辑子系统中,有两种途径:一是通过选择“修改线属性”编辑属性数据;二是根据“参数赋属性”,可通过属性或图形参数作为条件给属性赋值。高程赋值有两种方法:(1)给出等高线独立赋值,即一根一根地赋。(2)快速等高线赋值法,即“高程自动赋值”。用鼠标拖出一条橡皮线,凡与该橡皮线相交的等高线,系统根据已设置的“当前高程”为基值,自动逐条按“高程增量”递增赋值。这样,既省时省力,又可提高工作效率。2.3线型渐变加渐变为了适应水系渐变特征,在水系参数设置时,系数应选X≤0,使线型拉长,实现线宽渐变。至于X系数、Y系数的大小,则取决于河流的渐变幅度。2.4生成标准图框用数字化仪或扫描仪输入图件和交互式矢量化时,难免出现误差,甚至有时底图本身也存在一定的误差,或在扫描时也会扭曲。为了更好地控制输出比例,需利用MAPGIS提供的误差校正和镶嵌配准功能进行处理。首先,作一标准图框,MAPGIS提供自动生成标准图框和交互式绘制投影经纬网两种功能,从两幅1∶50000雅安地区图中裁剪白铜尖子,白铜尖子的经、纬度范围并没严格遵循标准分幅的图幅范围,若使用交互式绘制投影经纬网的方法,工序复杂,且易出错,笔者选择自动生成标准框的功能,生成相邻两幅1∶50000的标准图框,分别进行校正。矢量化时标定的四个经纬线交点作为控制点(理论值),再自动采集所对应的实际值,输入理论值,然后生成校正文件,系统自动对点、线、面文件进行精度校正。最后通过MAPGIS图幅拼接功能,把两幅图拼接成一幅完整的白铜尖子地形图。3空间分析与数据库管理功能MAPGIS系统是具有国际先进水平的完整的地理信息系统,它不仅具有强有力的制图功能(区别于MAPCAD),而且