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GIS应用中的地图扫描 [摘要] 光学资料扫描系统的必威体育精装版改进，大大增加了人们将这一技术作为一种有效花费工具以满足对具有现代地理信息系统（GIS）特征的信息的强烈需要的吸引力。但是，要有效地使用这一技术就必须对不同的扫描仪类型、功能状况、数据格式以及扫描仪输出文件的信息内容作基本的了解。本文对扫描仪做了总体描述，介绍了它们在GIS输入中信息数字化方面的应用，以及处理输入GIS的扫描数据的一些可操作的软件工具。 引 言 地理信息系统（GIS）为存贮某一地区大量的位置定义信息，取出并使用这些存储数据来解决各种问题，并按表格或地图以及地图叠合形式把结果绘制出来提供了一种便利的手段。然而，在使用这一技术中遇到的主要障碍之一就是数据的输入花费太高（Cobb 和 Williamson 1985）。 对资料进行编码历来都使用数字化桌，数字化桌上一连串点中每一个点的输出结果都是X，Y坐标。对每一点或一连串点都追加一个属性码以标明正在数字化的是线条、点或是多边形。然而，按这种方式进行数字化，无论时间上还是金钱上花费都是比较大的，具体视编码资料幅面及其复杂性而定（Williamson 和Britsch 1989）。 目前市面上的扫描仪和扫描伺服系统对于图形输入板编码来说具有可选择性。对一幅15’的梯形图幅进行编码，扫描仪所需要的时间不到10分钟，高达每英寸1000个点（象素）或者更高的分辨率是比较普遍的。有些扫描仪还可以对彩色进行识别（Williamson 1985）。 因此，当代的扫描仪和扫描伺服系统相对于由人工方法进行制图信息编码这些花费较大的过程来讲是一种花费合理的选择。下面针对GIS应用方案中有关最佳编码方法的选择做些讨论。但是决不能认为这些系统可以穷尽一切，因为这一波动性很大的技术几乎天天都会在软件和硬件方面得到新的改进。 扫 描 仪 操 作 任何类型的扫描仪，其主要的功能都是把量测到的光量转换成电模拟量。当扫描胶片是透过的时候，量测光是透过材料发射出来的，它也可以是从地图或像片上反射来的。对于GIS和其他计算机应用来讲，电模拟量随后要转换成适合计算机处理的二进制形式。 如果扫描仪的输出是用作GIS输入的，那么要注意保持扫要素的空间完整性。这一工作一般是将扫描资料表示成格网桩的单元方格（栅格阵）。每一格网单元表示一个瞬时视场，扫描仪在该视场中进行量测。对格网单元进行定义的方式取决于专用的扫描仪，然而从总体上讲扫描仪不外乎这三种类型：飞点式、推扫式或滚筒式。 2.1 飞点式扫描仪 图1是一台典型的飞点式扫描仪，它安装在一个架子上以便其光学系统能够观察到放在它下面平台上的资料。扫描仪到资料间的距离可以根据不同资料的大小进行调节，操作员可以通过扫描仪上的取景器来观察资料，并在开始编码前对扫描仪作适当的调准。 当光敏点（瞬时视场）在资料上作系统性的偏转时，编码开始，来自资料上的反射光被诸如影像摄像管、光导摄像管或电荷藕荷器件（CCD）探测器阵列所探测。扫描过程中，将资料表示成一个象素彼此相邻的矩阵，依据探测到的反射光量对矩阵中每个象素赋给一个数值。 照明源通常由两个或多个照明灯组成，可以由人工操作把它们安放在能够为扫描几何图形提供最佳的总体照明的位置上。 具有代表性的是，飞点扫描仪把要编码的资料表示成512×512或1024×1024个象素的格网阵列，能够进行编码的资料大小以及每一格网单元（分辨率单元）覆盖的面积取决于扫描仪到文件的距离。 如果扫描仪上带有合适的滤光镜，那么可以从扫描数据中做彩色分色，但是必须要明白，一般飞点扫描仪上使用的探测器对蓝光和绿光的光谱敏感性都低于其它光，因此，针对这一特征要采取某些类型的补偿对它进行改正。 飞点式扫描仪的基本输出是栅格形式，但是有些型号在输出数据前在内部就把栅格数据转换成了矢量数据（或弧—结点格式）。多年来，由飞点扫描仪输出的数据一直用语图象处理和遥感软件系统的数据输入，最近它又用到了GIS中。 2.2 推扫式扫描仪 图2是一台典型的推扫式扫描仪，它由安装在距一狭缝某一固定距离的一个线性阵列CCD探测器组成，探测器通过这一狭缝对资料进行数字化。照明和数字化的几何位置固定，操作员不能改变它。在编码过程中，资料在光孔上由一组挤压滚筒带着它按固定的速度向前移动。 一台典型的推扫式扫描仪可处理26英寸宽的资料，资料的最大长度取决于控制扫描过程的计算机的容量。扫描完成以后，把资料按数字形式表示成格网单元栅格矩阵。有些型号在把输出提供给用户使用前先将栅格数据转换成矢量形式。一般推扫式扫描仪的分辨率为每英寸200或400个点。 与许多光敏探测器一样，推扫式扫描仪上使用的CCD对蓝光、绿光不敏感而对红光和近红外这些长波光敏感。目前出现的推扫式扫描仪中还没有能够对彩色进行分色的。 2.3 滚筒式扫描仪 图3是一台典型的