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内容简介：

地形图数字化 地形图数字化 武汉大学测绘学院 潘正风 数字地形图除采用地面数字测图方法外，也可采用地形图数字化方法。采用常规测图方法测绘 的图解地形图通过地形图数字化，可转换成计算机能存储和处理的数字地形图，但其地形要素的位 置精度不会高于原地形图的精度。地形图数字化方法按采用的数字化仪不同分为手扶跟踪数字化和 扫描屏幕数字化。 一手扶跟踪数字化 一手扶跟踪数字化 1跟踪数字化仪 数字化仪输出的数据是数字化仪坐标系的坐标。 2数字化仪坐标转换成地形图测量坐标 ()() ()() += += cossin sincos 0 0 vyuxYY vyuxXX 经变换后为： += += y x QaybxY QbyaxX 齪運 式中， x Q 、 y Q、a和b为待定换算系数。 3手扶跟踪地形图数字化方法 地形图定位 进行地形图定位，计算坐标转换系数。 菜单定位 菜单定位完成后，菜单区内某一位置的行号和列号都可由数字化仪坐标换算出来。在地图数字 化系统程序中，每一对行号和列号都和方格所对应的代码或程序功能已联系起来，因此,只要在数 字化地形图要素之前或之后，将数字化仪游标移到菜单区相应的地形图图式符号的小方格内，这样 就把该地形图要素的代码和图形的坐标（几何位置）连在一起，形成一个规定格式的数据串储存在 计算机内。数字化菜单除用于输入图形要素代码外，还可输入程序执行命令，进行数字化数据的处 理和屏幕图形的编辑，作为人机交互系统中的一个输入设备。 地形图符号的数字化 4利用数字化仪在地形图上量算面积 ()() = + += n i iiii yyxxP 1 11 2 1 或 () = + = n i iiii yxyxP 1 11 2 1 式中，n 为多边形顶点的个数， 11 xxn= +，11 yyn= +。 二地形图扫描屏幕数字化 二地形图扫描屏幕数字化 1数字图像 将连续的光强图像进行离散化为一幅数字图像。利用一定的成像设备，如数码相机、扫描仪等， 将函数 f(x,y )在空间上按一定方式离散划分为小区域（ i x, i y）(i = 0,1,m-1; j = 0,1,2,n-1 ),该区域称为图像元素，简称为像素或像元。m 和 n 是图像分别在 x 和 y 两个方向 齪運 的像素个数。 经过离散后的数字图像从数学形式上看，就是一个 m n 的数学矩阵。该数学矩阵的元素排 列的位置代表对应像素点在图像上的空间位置，矩阵中元素值对应于像素点的灰度值，这种以像素 灰度值组成矩阵形式的数据称为栅格数据。 如果一个图像灰度值只有两种（通常用 1 表示前景，用 0 表示背景） ，则这个图像也称二值图 像。 2坐标变换 地形图扫描后，栅格的位置以像素坐标行号和列号表示，因此栅格数据变转成矢量数据就要将 像素坐标变换成地形图测量坐标。扫描屏幕数字化坐标变换可采用在手扶跟踪数字化中讲述的相似 变换和仿射变换方法外，一般按双线性变换公式计算： += += xybybxbbY xyayaxaaX 3210 3210 式中，a0、a1、a2、a3 和 b0、b1、b2、b3 为 8 个坐标转换系数。x、y为像素坐标，X、Y 为地 形图测量坐标。 为求得坐标转换系数，需要有 4 个已知点，一般以 4 个图廓点作为已知点。 3线状栅格数据的细化 线状栅格影像一般具有一定的粗度，并呈现粗细不均的形状，因此，栅格数据矢量化应先进行 线状栅格数据的细化，即提取线状栅格的中轴线。细化的方法很多，下面介绍最大数值计算法。 最大数值计算法是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，其中要素栅格灰度值为 1，背景栅格灰度值为 0。因为每点周围至多有 四个 1，所以最大 V 值为 4。然后保留最大 V 值的点，并将哪些消除后不破坏连通性的点消除，否 则也保留。 4栅格数据矢量化 栅格数据自动跟踪矢量化 齪運 经过细化的栅格线划影像，已是单网格宽的影像，矢量化处理通常采用跟踪方法，其步骤如下： （1）从第 1 列起从上到下寻找起始中心栅格； （2）以所找到的栅格为中心，从上一邻居开始顺时针方向判别其八方向邻居（上、右上、右、 右下、下、左下、左、左上）的内容，把首先搜索到有 1 值的邻居作为前进方向上的下一个中心栅 格； （3）把判别中心移至新找到的中心栅格，然后计算上一中心栅格的中心点坐标，记入数组，接 着将该栅格值冲零； （4）重复执行第（2） 、 （3）步，当八邻居都无值或已到边界时，则整条曲线（无交叉）或部分 曲线（有交叉）追踪完毕； （5）重复执行（1）