第四章 地图的数字化.ppt

§4.3 地图扫描屏幕矢量化方法 扫描屏幕数字化方法的误差可由下式计算： 五、扫描屏幕数字化方法的的精度估算 扫描屏幕数字化方法 的 误差为： * * 第四章 地图数字化 §4.1 地图数字化概述 §4.2 栅格数据运算与矢量化原理 §4.3 地图扫描屏幕矢量化方法 §4.4 地图扫描矢量化方法的精度分析 §4.1 地图数字化概述 一、地图数字化概念 地图数字化：把纸质地形图通过图形数字化仪或扫描仪等设备输入到计算机，再用专业软件进行处理和编辑将其转换成计算机能存储和处理的数字地形图。 实质：将图形转化为数据。 数字化方法有： 手扶跟踪数字化 地图扫描屏幕数字化 注：地形图数字化后，地形要素的位置精度不会高于原 地形图的精度。 图纸定位：将数字化仪坐标系转换成地形图坐标系的过程或将图纸坐标转换成测量坐标的过程。 实质：坐标变换（确定坐标系间的变换参数） 二、地图定向 平移 旋转 缩放 坐标变换 1.赫尔黙特变换 设XOY为地图坐标系， xoy为数字化仪坐标系，两坐标系的坐标轴之间的夹角为a。地图西南角图廓点O的地图坐标为X0和Y0 ，数字化仪坐标为x0和y0，即O点相对于xoy坐标原点o的平移距离为x0，y0 。 式中：l为尺度因子。 令 ， ， 和 ，则 上式即赫尔黙特变换模型，a，b，c1，c2 共4个参数，坐标转换时至少需要两个定向点。实际作业中，一般选取4个图廓点作为定向点。 特点：坐标平移、旋转和X、Y 相同缩放 2.仿射变换 与线性变换相比，仿射变换还顾及到了X，Y 两个方向比例变化的不一致性，其数学模型为 6个变换参数，至少需要3个定向点，一般采用3个以上的定向点采用平差的方法求解。实际作业中，通常选择地图的4个图廓点作为定向点。 特点：坐标平移、旋转和X、Y 方向 不同缩放 3.双线性变换 与赫尔默特和线性变换相比，双线性变换还考虑到了地图图纸的不均匀变形，其数学模型为 8个变换参数，至少需要4个定向点，实际作业中，通常选择地图的4个图廓点和若干个方里网线交叉点作为定向点。 特点：坐标平移、旋转和地图图纸的不均匀变形 4.二次变换 当地图图纸的变形不均匀时，还可采用二次曲线方程，称为二次变换，其数学模型为 12个变换参数，至少需要6个定向点，实际作业中，通常选择地图的4个图廓点和若干个方里网线交叉点作为定向点。 特点：坐标平移、旋转和地图图纸的不均匀变形 三、手扶跟踪数字化方法简介 1.地图定向 2.菜单定位 3.地形图数字化 §4.2 栅格数据运算与矢量化原理 一、栅格数据运算 1.灰度值变换 “临界值操作”是指凡低于(或高于)某一个临界值的灰度值都被置成一种新灰度值(例如0)，其余的也可均置为另一种不同的灰度值常量 。 2.栅格图像的平移 3.栅格图像的算术组合与逻辑组合 算术运算：将两个栅格图像互相叠置，使它们对应像元的灰度值相加、相减、相乘等 。 A B A+B 逻辑组合：将两个图像相对应的像元，利用逻辑算子“或”、“异或”、“与”和“非”进行逻辑组合。 用集合运算的符号表示: A“或”B的结果是 A∪B={x：x∈A或x∈B}； A“非”B的结果即为A集与B集的差： A或B A与B A异或B A非B A“与”B的结果是 A∩B={x：x∈A且x∈B}； A“异或”B的结果是 4.加粗和减细 加粗：将原图向上、右、下、左平移得到私服新图与原图进行“或”运算。 减细：加粗0像元就是减细1像元。 二、线状栅格数据的细化 为了便于线状影像的自动跟踪矢量化，应进行线状栅格数据的细化，即提取线状栅格的中轴线。 1.最大值计算法 细化原理：计算原始栅格数据格线交点的V值，每点的V值是该点左上、右上、左下、右下四个栅格灰度值的和，其中要素栅格灰度为“1”，背景栅格灰度为“0”。因为每点周围至多为四个“1”，所以Vmax＝4，Vmin＝0，然后选取最大V值的点。显然，最大V值点不可能位于线划边缘，而位于线划内部。如果经一次细化仍嫌太粗，还可以将所有最大V值点的灰度值重新赋为“1”，而将其它V值点的灰度值重新赋为“0”，进而再选取最大V值点,……。 2.边缘跟踪剥皮法 细化原理：先寻找到一个位于线划影像边缘上的像元，接着以此像元为中心，按一定顺序(例如，顺时针方向)检测其八个邻域的灰度值。