地形圖掃描矢量化質量控制方法

摘要：分析地形圖掃描數字化誤差來源，針對各種誤差提出質量控制，并結合實例對誤差作精度分析。可以為地形圖掃描數字化減小誤差、進行質量控制提供一定的借鑒。

關鍵詞：GIS地形圖掃描數字化 誤差 質量控制

中圖分類號：P5 文獻標識碼：A

數據是地理信息系統最基本和最重要的組成部分，數據質量的好壞，直接影響著系統應用分析結果的可靠程度和系統應用目標的真正實現。地形圖掃描數字化作為基礎地理信息的數據來源的重要手段，已成為地圖數字化的主流，它取代傳統的手扶跟蹤數字化已經成為一種必然趨勢。掃描矢量化的過程一般可分為原圖的掃描、掃描柵格圖像的糾正、糾正后柵格圖像的矢量化、圖像編輯與處理等步驟。本文就掃描矢量化引起的誤差作一探討。

一、地圖掃描誤差

1 原圖誤差來源。

（1）地圖固有誤差。

地圖固有誤差包括測量誤差m測、采用的投影方法誤差m投、坐標格網繪制誤差m網、控制點展點誤差m控、碎步點展點誤差m碎、制圖綜合誤差m制、圖紙繪制誤差m繪等等。這些誤差的關系很難確定，所以很難對其綜合誤差做出準確評價。若綜合誤差與各類誤差之間存在線性關系，可用誤差傳播定律來計算其綜合誤差m綜，即

（2）紙張變形產生的誤差。

由于圖紙受濕度和溫度的變化產生的，在溫度不變的情況下，若濕度由0%增至25%，則圖紙的尺寸可能改變1.6%，紙的膨脹率和收縮率不同，因此即使溫度和濕度恢復到原來的狀態，圖紙也不可能恢復到原來的尺寸，如對于5×5格網圖幅寬度為500mm的白紙地圖來說，因濕度而產生的誤差可達到8.0mm。此外在印刷過程中，紙張先隨溫度的升高而變長變寬，又由于冷卻，而產生的收縮，最后，圖紙在長寬方向的凈增長約為1.25%～0.48mm。基于聚酯薄膜的二底圖與紙質圖相比，材料變形產生的誤差相對較小，因此建議最好采用聚酯薄膜作為掃描底圖。

2 圖紙處理過程中的誤差。

（1）儀器誤差。

由于光學誤差、電信號傳輸過程中造成的輻射誤差、沿導軌掃描過程中由于機械運動、數字不均勻或其他原因造成的直線性誤差、線陣方向與掃描方向不垂直所引起的CCD線陣的直線性誤差、隨機性誤差等諸多因素的影響，掃描所得到的圖形存在旋轉或者扭曲。影響其精度的主要因素是掃描分辨率，掃描時最大點位誤差是掃描的相應誤差。它受掃描儀的幾何分辨率、原圖中線劃的粗細、線劃的密度、曲線復雜程度、圖面潔凈程度等多種因素影響。

（2）圖像的幾何糾正誤差。

在矢量化前必須進行圖像的幾何糾正，該過程包括圖像映射關系的建立和重采樣兩個步驟。

有時僅用4個圖廓點與部分分格網點進行整幅定向糾正，難以有效消除掃描誤差的影響。為有效的消除掃描誤差的影響，通常在掃描帶有公里格網的地形圖時，采用仿射變換模型或雙線性變換模型，采集所有已知理論坐標的圖廓點、格網點的圖上坐標，按三角形網法或矩形網法對地圖掃描圖像進行分塊幾何精糾正，采用最近像原法或雙線性內插法進行灰度重采樣。