道桥专业纸质地形图数字化方法的研究

李 静 白 云

（云南交通职业技术学院 云南昆明 650500）

道桥专业纸质地形图数字化方法倡导综合运用地图地形图编辑软件矢量化软件道路设计软件来对纸质的地形图数字方法进行实际的操作，对于纸质地形图数字化的程序将误差来降到最低。

1 数字化仪和扫描仪的概述

数字化仪是一种图形数据采集的设备，是数字测绘系统中的一项，主要是来获取数据，从地图上找到空间位置的数据，数字化仪工作就是把图上的位置转换成数字化的坐标信息，并且存入网络计算机。图形的感应板是一个面板，里面有等距离的平行网络线，扫描仪测图是一项重要的输入系统，主要是来获得栅格数据，删格数据也就是将图转换成数据结构的图像数据，然后存入网络计算机。扫描仪是机电一体的产品，主要有光学的部分，将机械传动部分和电路部分进行转换。传统的纸制地形图存在着许多的缺陷，因长时间的储存会造成磨损以及数据的丢失，不利于保存，所以需要进行数字化的存档，如果通过人力来抄写和手绘对于纸质版地形图的精准程度不能达到完全统一，同样在人力方面也需要耗费许多时间，开展设计案例的教学和项目教学需要有许多的数字地形图来作为参考资料，对于许多高校来说这一方面的资料相对较少，而且购买的资金成本相对来说比较高，所以纸质地形图数字化的方法，在实际操作中有很重要的作用。对于土木专业的学生来说应该在记录的时候，充分考虑到路桥专业的特征，路桥专业的学生再进行测量学基础测绘专业课和道路设计软件时要进行相应的研究。

2 纸质地形图数字化程序和方法

扫描之前要做好各项准备工作，要选择清晰和质量好的底图来操作扫描。地形图需要多方面使用，如果保存不善就会使底图留下折痕，那么出现折痕的区域，由于底图的拉伸可能会形成一定的变形，会造成一部分区域的空间不准确，所以在整体扫描之前要准备质量好的底图，并将地图在平整的台面上使用玻璃或者重物来进行压屏放置一段时间，如果地图变形比较严重，还需要将需要改变的区域进行局部的调整。

扫描之前还需要添加一些标记和边框，因为地形图在扫描之后还需要进行进一步的矫正，对于地形图添加地理标记以及边框来说是十分有必要的，扫描的纸质地形图中如果遇到大区域扫描仪的底图，这时需要将整个地形图进行分版块扫描，版块间要留有搭接部分以便于后期整图拼接。要保证扫描图像的清晰度图像的面积越大，它的分辨率会变得越高，也就是说扫描之后的目标图像就更大，一般扫描图像大小为100%和300DPI，在选择储存格式时扫描的图像可以通过不同的格式来存储，但是为了保证扫描图像的真实性一般会采用TIF和BMP格式来作为存储的扫描图像。

地图上的图形有点线面三个要素组成，数据格式有栅格数据和矢量数据，相对来说栅栏里栅格数据结构简单，在对于效果比对时栅格数据数量较大，在放大时会出现失真的情况，所以矢量数据比较精确，并且有严密的数据结构，在显示和呈现的时候图形相对来说比较精美，对于数据特点也比较利于整体的分析。运用地形图定位的方法，在图幅之内没有得到控制点时一般会用四个涂点来当成已知点，进行整体的图形定位，四个点的坐标可以通过地图来直接获取，当控制点进行地图定位的时候，要将控制点的图上点位标明，之后对应的控制点坐标进行输入，菜单区内按照列和行来分成形状，相同的小方格，每个格内以图形或者文字的形象来进行b型的图片符号处理。利用手扶跟踪数字化流程地形图数字化，要对地形的每一个特点进行坐标收集，录入属性和信息来连接网络，在地形图的分层过程中，对于点号层、图廓层等方面也需要按照其特定的分成方法进行数字化，完成的两幅地形图，如果这两幅地形图分别具有数字化，为了避免误差将产生的拼接误差值控制在允许范围之内，通过移动第五点的方式来连接，并且要改正数据中的错误，保证连接处的地物完整。

3 扫描屏幕数字化

对于手扶数字化的采用最早是利用纸质地图数字化的方法来进行，但是几何精确度比较低，人工劳动强度较大，并且速度缓慢，这一系列的问题都不利于工作的展开。地形图扫描数字化则改进了以上问题，精准度比较高，而且在速度方面也有所提高，地形图扫描屏幕数字化，会利用扫描仪将地图的整体图形进行全面扫描，来形成一定的栅格数据，地形图的扫描数字化是利用扫描仪来使纸质地图转变为栅格文件，通过栅格的数据来将软件变为失量数据。

扫描的过程中扫描仪的分辨率以及失真度，还有操作人员对于工作的熟练程度等方面，都对扫描图像的准确产生了影响，对于扫描的均匀和处理图像的软件都要进行严格控制，对于扫描图像的处理，纸张的变形和误差都可以通过几何矫正来进行处理，对于扫描前的地理标志可以通过图形的四个点进行纠正，对于二维删格图像进行细化，保证扫描图像的质量。还需要将矢量化的误差进行修正以及拼图进行接边，因为失量化软件和操作人员之间的熟练程度以及时间的延长会出现一部分的误差，这时就需要矢量误差的修正在形成校正文件的同时，通过计算的平移缩放旋转等系数，将所需要的矢量化图形矫正进行系统修正，整张图运用分块扫描的方法使得每一幅图在完成之后都会和周边的图进行连接处理，来确保矢量后的整体图形的准确，因为纸张的变形以及矢量化的误差，有些部分的图线会出现错位，所以需要进行整体检查。

在图像经过扫描的处理之后会得到光栅图像，对于光栅图像进行细化和处理，图像扫描时扫描仪如果出现图纸有污渍，不光滑，出来的图像会有斑点以及噪音，所以光栅文件必须进行完整的全面处理之后才能进行矢量化的编辑。在处理之前要对原始图像中的噪声进行消除，以防图片的失真修正图纸的坐标偏差。然后将光栅图像进行细化，进行细化处理也是寻找扫描图像的过程，在处理时要对于图像中出现的线段进行连贯的联通，图像中如果出现毛刺和断点的情况，要进行毛刺剔除，以及及时的补救措施。光栅图像及时纠正，利用纸质图在打印保管过程当中产生的问题，对于图幅坐标的大小、网格、方向等比例的标准进行纠正，再利用数字化软件的操作进行完整的改进。最后要将数字化图纸进行准确的检查质量，提高重视坐标的精细程度，必须进行严格的检验，发现误差及时分析原因，并且改正对于点位的坐标显示位置和真实位置之间的差距进行实际测量第五点，对于相邻的控制点的误差不得超过标准范围，利用扫描图的矢量化数据已偏离中心位置来衡量误差不得高于标准。

4 建立DTM

地形图数字化完成后保存成DWG或DXF文件，为了满足后期公路路线辅助设计的需求，可以利用纬地道路设计软件建立DTM。具体操作如下：①数模——新数模。②三维数据读入——DWG和DXF格式，通过浏览选定数字地形图。③选中地形图中等高线图层，数据类型选“约束线”，SPLINE搜索：圆滑点；选中高程点图层，数据类型选“地形点”，SPLINE搜索：控制点，点击开始读入。④依次进行数据预检、三角构网、网格显示、三角网优化、优化数模边界（自动搜索参数）等操作最后保存数模，就建立好数字地面模型，即DTM。

5 结语

纸质地形图可以经过扫描三维矢量化和底图的处理这些方面来建立DTM，这些处理软件对于开展道路设计工作提供了便利，并且DTM数据的精准会影响到后面设计的整体效果，在获得高质量的数字化图形的基础上，还要做到对于地图的分块扫描图像的比例进行精准的记录。在扫描图像处理的时候，对于复杂图像的识别细化功能相对来说较为困难，对于有效特征的提取要加以重视，在提高矢量化软件的基础之上来提高矢量化算法的适应性，使得各类技术的高效成果，与扫描图像失量化进行结合，并加以改进。

[1]陈定章，高松，孙立霞.道桥专业纸质地形图数字化方法的研究[J].科技风，2012（04）：213.

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