[科普中国]-地图数字化

简介

即将传统的纸质或其他材料上的地图（模拟信号）转换成计算机可识别图形数据（数字信号）的过程，以便进一步计算机存储、分析和输出。是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程1。

分类其主要种类有手扶跟踪数字化和扫描数字化。

手扶跟踪数字化跟踪数字化是一种地图数字化方式，是通过纪录数字化板上点的平面坐标来获取矢量数据的。利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关。

手扶跟踪数字化的方式：

(1)点方式（Point Mode）每按下游标(Puck)一次，向计算机发送一个点的坐标信息。

(2)流方式（Stream Mode）:流方式又分距离流方式和时间流方式。

距离流方式（Distance Stream）：当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点；

时间流方式（Time Stream）：按照一定时间间隔对接收的点进行采样。

手扶跟踪数字化的作用，可以直接获取矢量数据。用数字化仪跟踪纸介质图形中的点、线等信息，通过数字化软件实现图形信息向数字化信息的转换。

扫描数字化扫描图为栅格数据，要进行屏幕跟踪矢量化。故在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的运算称为扫描矢量（数字）化2。

扫描屏幕数字化就是利用数字化扫描仪将地图图形或图像转换成栅格数据的方法。
扫描屏幕数字化基本步骤：纸质地图→扫描转化→拼接子图块→几何校正→屏幕跟踪矢量化→矢量图合成接边→矢量图编辑→存入空间数据库。

二者优缺点手扶跟踪数字化方法需要作业人员逐点，逐线地在数字化板上采集数据，存在劳动强度大，工作效率低等问题，因此，目前手扶跟踪数字化成图方法已经较少使用。而地图扫描屏幕数字化方法亦称扫描矢量化，其矢量化软件通过人机交汇结合自动跟踪的方式，对扫描所得的影像地形图进行数据采集化，经过编辑整理，得到失量格式的数字化地图。

地图扫描矢量化方法是目前地形图数字化处理的主要方法，它与手扶跟踪数字化方法相比，具有以下优点：作业速度快、精度高、工作效率高、所需劳动力少等。

手扶跟踪数字化方法的步骤1.地图定向将数字化仪与计算机通过RS-232C标准串行线连接进行地图定向。其定向类型可分为图廓点定位和控制点定位两种。实际作业时，一般首选4个内图廓点作为定向点进行图纸定位，而采用控制点定位，应确定好控制点的图上坐标，然后输入对应的控制点坐标。

利用手扶跟踪数字化仪进行地图数字化时，数字化仪输入到计算机的坐标属于数字化仪坐标系统，要将该坐标转换成要数字化的地图采用的坐标系统，就必须确定两个坐标系之间的转换参数。
在地图扫描屏幕数字化方法中，地图扫描后成为以像元坐标行和列表示的栅格数据，将其矢量化，也就是建立栅格数据行列与矢量数据坐标之间的对应关系，对应关系的建立也必须事先确定它们之间的变换参数。

确定坐标间的变换参数其实质就是地图定向或栅格图像纠正。
地图定向或栅格图像纠正一般包括坐标的平移，旋转和尺度缩放，并非单纯的定向。
根据纸质图和扫描栅格图像的变形程度，变换参数可以通过以下几种方法来求定：赫尔默特变换、仿射变换、双线性变换、二次变换以及三次变换。

2.菜单定向地形图数字化除需要给出地形图要素的地形图坐标外，还必须输入地形图要素的类别，用规定的代码来表示，而代码输入通常采用菜单输入，菜单亦称代码清单，它是一张栅格表，表中各个方格用图形或文字表明了各种地形图符号和图形处理功能，每一个符号或功能通过软件与其代码相对应。

图板菜单在使用前，须先进行定位，一般将其定位在地形图的右边。
图板菜单定位完成后菜单区内某一位置的行号和列号就可以用数字化仪坐标换算出来。在数字化软件中，每一行号和列号都已和方格所对应的代码或程序功能联系起来。因此，只要在数字化地形图要素时，将数字化仪定标器移动到菜单区相应的地形图符号的小方格内，就把该地形图要素的代码和图形坐标连在一起，形成一个规定格式的数据串存储在计算机内。操作菜单除用于输入图形要素代码外，还可以输入程序执行命令，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。

3.地形图数字化将数字化仪定标器十字丝对准图形的特征点逐一数字化，得到相应点的坐标数据，再移动定标器到菜单区并选择相应地形图符号，按下定标器，它会自动记录下该要素的代码，并与图形坐标保存在一起。并依次完成其他地形图符号的数字化，直至完成所有3。