基于mapgis的白銅尖子地形圖的數(shù)據(jù)采集與處理

基于mapgis的白銅尖子地形圖的數(shù)據(jù)采集與處理

0道、交通、規(guī)劃及土地管理等專業(yè)的應(yīng)用追蹤集是上海大學(xué)（武漢）在原地質(zhì)勘察技術(shù)部門的指導(dǎo)下開發(fā)和開發(fā)的第一個(gè)國內(nèi)gis軟件。適用于地質(zhì)、開采、地理、測(cè)量學(xué)、節(jié)水、石油、鐵路、交通、城市規(guī)劃、土地管理等專業(yè)領(lǐng)域。廣泛應(yīng)用于地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)管理、生態(tài)監(jiān)測(cè)、環(huán)境保護(hù)、土地管理、環(huán)境自然災(zāi)害評(píng)估、城市建設(shè)等領(lǐng)域。信息服務(wù)、資源開采和決策部門提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和先進(jìn)信息。MAPGIS軟件界面友好,制圖工具、手段新穎,運(yùn)用于各行各業(yè)。筆者利用MAPGIS制作了大量地形圖與地質(zhì)圖,這里以四川雅安地區(qū)白銅尖子地形圖為例,運(yùn)用它的制圖功能,矢量化有關(guān)白銅尖子的內(nèi)容,總結(jié)了它在數(shù)字化地形圖時(shí)的幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù),供GIS領(lǐng)域的研究者和制圖工作人員參考。1數(shù)據(jù)輸入1.1掃描算法的簡(jiǎn)介數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī),首先以柵格數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ),然后經(jīng)過矢量化使其轉(zhuǎn)化為矢量數(shù)據(jù),進(jìn)行編輯、輸出等。MAPGIS提供的數(shù)據(jù)輸入方式有三種:一是用數(shù)字化儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;二是用掃描儀輸入;三是GPS輸入和其它數(shù)據(jù)源的直接轉(zhuǎn)化。數(shù)字化儀采用直角坐標(biāo)系,人工扶游標(biāo)跟蹤,將底圖轉(zhuǎn)化為圖形數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)空間信息從模式到數(shù)字式轉(zhuǎn)化。其制圖精度取決于工作人員的熟練程度和責(zé)任心,人為因素較大,且工作量大,目前已不常使用。而掃描儀輸入法完全不同于數(shù)字化儀輸入法,它是通過掃描儀直接掃描原圖,以柵格形式存儲(chǔ)于圖形或圖像文件中,速度快、精度高、操作簡(jiǎn)單,是目前常用的輸入方式。作者在文中就是將兩幅1∶50000地形圖掃描輸入到計(jì)算機(jī),得到TIFF格式的二值圖像,直接用于矢量化。在掃描的過程中,掃描精度越高,文件就越大,運(yùn)行起來速度越慢,不利于操作。一般設(shè)置成300dpi,若圖件要求精度較高,則可選500dpi或800dpi。為了易于矢量化,掃描底圖時(shí)可采用以下措施:對(duì)一幅底圖,同時(shí)掃描彩色圖和黑白圖各一張(保持比例大小一致),盡量使圖紙掃描后所得掃描圖形的圖廓尺寸的變形降到最低或是等比例變形,而不是扭曲變形。1.2采用分布式佐尼沒有量化日本算法矢量化是把柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)的過程。無論采用哪種原稿圖,矢量化均要注意分層矢量化,即地物、地形、水系分別選不同的圖層。矢量化有兩種形式:全自動(dòng)矢量化和交互式矢量化。全自動(dòng)矢量化是系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行矢量追蹤,既省事,又方便,對(duì)于圖面比較整潔,線條比較分明,干擾因素比較少的圖件,跟蹤出來的效果比較好。但是對(duì)于那些干擾因素較大的圖(注釋、標(biāo)記特別多的圖)就顯得力不從心。作者在文中所述的白銅尖子地形圖,線條復(fù)雜,而且白銅尖子地形較陡,好多地方在原紙圖上等高線沒法畫出來,出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)的等高線,只能用交互式矢量化。交互式矢量化可以人工干預(yù),當(dāng)矢量追蹤到交叉地方停下來時(shí),人工引導(dǎo)追蹤的方向和路徑。交互式矢量化是目前最常用的一種矢量化方式。矢量化是一個(gè)耗時(shí)耗力的繁瑣工作,它的工作量占到總工作量的70%～80%。對(duì)于初學(xué)者來說,更顯得吃力。為了提高矢量化的速度和精度,應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)為了保證線條的流暢,必須適當(dāng)選取矢量化參數(shù),該參數(shù)的選取應(yīng)滿足線條既圓滑又不跑線,即矢量化應(yīng)走柵格中間,選擇適當(dāng)?shù)摹俺橄∫蜃印焙汀白钚【€長(zhǎng)”,以保證矢量化質(zhì)量。要使線條圓滑,線類一般選擇光滑曲線,而不選折線。對(duì)一些曲線(地形線等)矢量化后,在不偏離原柵格的條件下要進(jìn)行線條光滑處理。光滑處理的類型有二次Bizer光滑、三次Bizer光滑、三次抽樣插值、三次Bizer插值,根據(jù)實(shí)際情況選擇加密光滑、光滑線、抽稀光滑等操作,通常選擇三次Bizer插值,插值距離在0.5～0.8之間為宜。(2)矢量化水系時(shí),一般要沿一個(gè)方向矢量化?；蛘邚纳嫌蔚较掠?或者從下游到上游進(jìn)行矢量化。這樣有助于在編輯圖形時(shí),實(shí)現(xiàn)水系線寬漸變。倘若碰到水系就盲目矢量化,結(jié)果會(huì)導(dǎo)致河流倒流現(xiàn)象。若遇到規(guī)則的線狀水系,矢量化時(shí)要走中線;反之,若是不規(guī)則的面狀水系,則要走邊線。(3)為了接圖的方便,若兩幅圖有重疊部分,在矢量化前,需先定好基準(zhǔn)線:小比例尺地形圖大都有經(jīng)緯線,一般以經(jīng)緯線交叉點(diǎn)Tic點(diǎn)為基準(zhǔn);而大比例尺地形圖,除了可用Tic點(diǎn)外,更多地采用公里網(wǎng)為界,矢量化到基準(zhǔn)線即可,不必過于超出。(4)矢量化封閉圈時(shí),可以直接選擇“封閉單元矢量化”。若柵格圖像顯示不清,在采用“交互矢量化”后,用“線結(jié)點(diǎn)平差”來封閉。2mapgis網(wǎng)絡(luò)編輯系統(tǒng)輸入計(jì)算機(jī)后的數(shù)據(jù),在入庫、輸出過程中常常要進(jìn)行數(shù)據(jù)校正編輯、圖形的整飾、坐標(biāo)變換等工作。MAPGIS通過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編輯子系統(tǒng)、圖形編輯子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)校正等來完成。MAPGIS編輯子系統(tǒng)區(qū)別于以往的計(jì)算機(jī)輔助繪圖系統(tǒng),它不僅為制圖提供了強(qiáng)有力的工具,而且能夠改善制圖的精度,更新圖形內(nèi)容,豐富圖形的表現(xiàn)力,實(shí)現(xiàn)圖形綜合,提高制圖質(zhì)量和工作效率。2.1等高線的編輯MAPGIS軟件圖形編輯功能強(qiáng)大,它可以對(duì)矢量結(jié)構(gòu)的點(diǎn)、線、面的空間位置及其圖形屬性進(jìn)行增加或刪除,使輸入的圖形更準(zhǔn)確、更豐富、更漂亮。在文中提到的兩幅1∶50000地形圖(有關(guān)白銅尖子),等高距為20m,而實(shí)際工作需1∶10000地形圖,于是將矢量圖通過比例縮放功能放大五倍,如圖1所示。這時(shí)覺得圖的內(nèi)容不夠詳盡,需要將MAPGIS的*WT、*WL、*WP文件轉(zhuǎn)換成*.dxf文件,經(jīng)ARCVIEW進(jìn)行加密等高線,等高距為4m,如圖2所示。在周邊均有黑壓壓的一片,那是在加密過程中產(chǎn)生的。因系統(tǒng)認(rèn)為任何等高線都是封閉的,于是加密時(shí)盡量封閉等高線,生拉硬扯地把南北斷頭線、東西斷頭線連接起來,那都是不必要的。因此,需要在MAPGIS編輯子系統(tǒng)中處理,先將那些線一根根全部剪斷,然后刪除多余線。但這樣處理后,還不夠完善,因加密的等高線全是折線,且線寬為0,需統(tǒng)改參數(shù),使其成為光滑曲線,并且具有一定的寬度。另外,還需要用“線上移點(diǎn)”、“線上刪點(diǎn)”工具處理線的彎曲度,使線變得光滑,符合實(shí)際,得到圖3。矢量化時(shí),還會(huì)出現(xiàn)以下一些人為錯(cuò)誤,無法用誤差校正來處理,必須進(jìn)行編輯處理。(1)“不及”和“過頭”。矢量化時(shí)很容易出現(xiàn)這些現(xiàn)象,作者在加密后的等高線中,當(dāng)“剪斷線”、“刪除線”后,“不及”和“過頭”尤其明顯,如圖4所示。遇到這種情況,需用MAPGIS的“線上移點(diǎn)”和“線上刪點(diǎn)”工具處理,最終等到與實(shí)際地物相符的矢量圖。(2)偽節(jié)點(diǎn)。這是由于沒有一次錄入完一條線,使一條完整的線變成兩段。故需用“聯(lián)接線”工具處理,如圖5所示。(3)“碎屑”多邊形或“條帶”多邊形,這是前后兩次錄入同一條線引起的,需刪除其中一條,如圖6。2.2高程賦值高程數(shù)據(jù)的輸入編輯屬于屬性數(shù)據(jù)的輸入編輯,既可在圖形編輯子系統(tǒng)中編輯,也可在屬性管理子系統(tǒng)中輸入編輯。在編輯子系統(tǒng)中,有兩種途徑:一是通過選擇“修改線屬性”編輯屬性數(shù)據(jù);二是根據(jù)“參數(shù)賦屬性”,可通過屬性或圖形參數(shù)作為條件給屬性賦值。高程賦值有兩種方法:(1)給出等高線獨(dú)立賦值,即一根一根地賦。(2)快速等高線賦值法,即“高程自動(dòng)賦值”。用鼠標(biāo)拖出一條橡皮線,凡與該橡皮線相交的等高線,系統(tǒng)根據(jù)已設(shè)置的“當(dāng)前高程”為基值,自動(dòng)逐條按“高程增量”遞增賦值。這樣,既省時(shí)省力,又可提高工作效率。2.3線型漸變加漸變?yōu)榱诉m應(yīng)水系漸變特征,在水系參數(shù)設(shè)置時(shí),系數(shù)應(yīng)選X≤0,使線型拉長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)線寬漸變。至于X系數(shù)、Y系數(shù)的大小,則取決于河流的漸變幅度。2.4生成標(biāo)準(zhǔn)圖框用數(shù)字化儀或掃描儀輸入圖件和交互式矢量化時(shí),難免出現(xiàn)誤差,甚至有時(shí)底圖本身也存在一定的誤差,或在掃描時(shí)也會(huì)扭曲。為了更好地控制輸出比例,需利用MAPGIS提供的誤差校正和鑲嵌配準(zhǔn)功能進(jìn)行處理。首先,作一標(biāo)準(zhǔn)圖框,MAPGIS提供自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)圖框和交互式繪制投影經(jīng)緯網(wǎng)兩種功能,從兩幅1∶50000雅安地區(qū)圖中裁剪白銅尖子,白銅尖子的經(jīng)、緯度范圍并沒嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)分幅的圖幅范圍,若使用交互式繪制投影經(jīng)緯網(wǎng)的方法,工序復(fù)雜,且易出錯(cuò),筆者選擇自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)框的功能,生成相鄰兩幅1∶50000的標(biāo)準(zhǔn)圖框,分別進(jìn)行校正。矢量化時(shí)標(biāo)定的四個(gè)經(jīng)緯線交點(diǎn)作為控制點(diǎn)(理論值),再自動(dòng)采集所對(duì)應(yīng)的實(shí)際值,輸入理論值,然后生成校正文件,系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)點(diǎn)、線、面文件進(jìn)行精度校正。最后通過MAPGIS圖幅拼接功能,把兩幅圖拼接成一幅完整的白銅尖子地形圖。3空間分析與數(shù)據(jù)庫管理功能MAPGIS系統(tǒng)是具有國際先進(jìn)水平的完整的地理信息系統(tǒng),它不僅具有強(qiáng)有力的制圖功能(區(qū)別于MAPCAD),而且