遥感解译成果图件矢量化方法技术研究＊

宋艳茹，刘 琦，付钰莹，周树英

（中国自然资源航空物探遥感中心，北京100083）

中国地质调查局航空物探遥感中心自1957年成立以来，大力发展航空物探及遥感调查等方面的业务。经过几十年的积累，获取了基本覆盖中国大陆和海域的航空物探、卫星遥感资料以及大部分国土的航空遥感资料，在区域地质调查、矿产资源勘查、生态文明建设、防灾减灾等国家重大战略方面取得了一系列重要成果，为国民经济建设和发展作出了重要贡献。

其中，遥感解译成果图件是遥感专业相关项目解释的重要成果，是科研人员进行综合应用研究的基础资料。由于信息技术的限制，在20世纪90年代之前，遥感解译成果图件多为专业技术人员在宽幅图面上清绘所得，并以纸介质形式在资料室库房归档保存，纸介质的保存方式使得项目成果信息与计算机处于隔离状态，数据利用率很低，而且纸介质容易老化和使用磨损，如果不及时拯救，珍贵的历史地质资料将慢慢成为“死资料”。“十二五”以来，国家大力发展信息化建设，航遥中心依托信息化项目，自2011年开始启动了遥感解译纸质成果图件的扫描数字化、矢量化工作，即通过扫描纸质成果图件，再利用MapGis等平台对图件进行地理位置校正，并按照点、线、面的方式来记录图件成果信息，使得历史资料成为可分析、有价值的重要数据。经过近10年的推进，航遥中心目前的遥感解译成果图件包括电子图片约1 500余幅已全部实现矢量化，矢量化数据以信息产品的形式集中存储于遥感解译成果数据库系统，该系统实现了对遥感解译成果数据的有效管理，大大提高了遥感解译成果数据的价值。

遥感解译纸质成果图件扫描矢量化是通过扫描仪直接扫描原图，以栅格形式存贮于图像文件中（如.tif等），然后使用MapGIS软件对图件进行矢量跟踪，转换成矢量数据，存入到线文件（.wl）或点文件（.wt）中。主要过程包括扫描、校正、矢量化、属性采集、质量检查等步骤。

1 图件预处理

1.1 图件扫描

扫描之前，首先对图件进行初步判断，对于无法扫描或矢量化的图件（包括超宽图件、薄膜、照片等无法扫描或图件无坐标信息导致无法校正、无解译信息导致无法矢量化的图件）不予处理。对于满足扫描条件的图件，依照规定程序进行扫描。扫描方法如下：①采用VIDAR SD XD大幅面扫描仪，通过“Nextimage”扫描软件，手动设定输入尺寸、分辨率（300dpi）、输出文件路径。规范命名，扫描图件保存为“档案号+存放位置.jpg”格式，如“Y11-1-7.jpg”，其他参数保持默认。②对于有漏洞、撕裂、折痕的图件，需进行修补、低温隔层熨烫、清洁等前期处理工作，最大限度地减少扫描图件的误差。③扫描仪扫描图件时，需手扶图件下缘，直到扫描仪平稳扫描完毕整幅图件。④扫描完毕后，及时检查扫描图件是否信息完整，包括图框内解译信息和图件上的印章，若不完整，则重新扫描。检查扫描图件是否足够清晰，若不够清晰则需重新设定分辨率，重新扫描。⑤按照年份和项目名称整理所有扫描文件到相应的文件夹内并按照规范命名，所有图件作为扫描原图使用。

图件进行矢量化之前应根据具体图件的情况进行必要的前期处理，如扫描图件有明显倾斜时，应将整幅图件旋转至水平；扫描图件外边界留有大幅空白或者边缘杂乱时，应裁剪有效区域等。

山东省水道-冯家幅信息成矿预测如图1所示。

图1 山东省水道-冯家幅信息成矿预测图（1989年编制）

1.2 打印图件

为了更清晰地对成果图件进行解读和必要的坐标演算，有必要将扫描图件通过绘图仪完整打印出来。打印前，将图件用Photoshop打开，查看其图像大小，根据图像的高度和宽度以选择相应尺寸的卷纸。为了有效利用纸张，一般选择图像的高度和宽度中最小的值；安装好卷纸后，调整打印方向即可正确打印。为了提高打印效率，一般将同等规格大小的一批图件一次打印完毕，更换纸张，再打印另一批同等规格大小的图件。打印完毕之后将所有的图件分别卷起，并在图件边缘标注其档案号。

1.3 图框制作

首先，确定坐标。在实际工作过程中，部分图件没有四角坐标，部分图件坐标标注有误，因此在进行地理坐标配准前必须查阅相关资料，或者进行同名点推断演算，保证图件坐标的正确性；根据比例尺和投影参数等信息在MapGis中按步骤和参数要求制作标准或非标准图框；有些图件图框不规则且一套多幅图件应做相应的外边框，方便裁剪。首先按照“单点投影”方法绘制外边框，将该外边框与投影变换后的标准图框做交集作为其固有图框。

在MapGis“系列标准图框”菜单中，按照所需要的比例尺填入所需参数即可生成标准图框，如图2所示。

在MapGis“绘制投影经纬网”命令中，输入起始经纬度和间隔等参数，然后依次设置好“角度单位”和“投影参数”中的坐标系类型、椭球参数和坐标单位、投影类型、比例尺、投影中心点经度等参数，选择“绘经纬网”或者“绘公里网”即可生成所需的非标准图框，如图3所示。图框的命名方式为：“投影的缩写+比例尺_中央经线”，如GS100W_105.WL。

图2 生成标准图框

图3 生成非标准图框

1.4 图像校正

图件校正一方面是纠正扫描后的图形变形，另一方面是给栅格图像赋以坐标信息。一般情况下，标准分幅图件控制点选择方里网交点和边界交点进行校正；非标准分幅图件采用几何校正方法，MapGis软件可以针对不同的图件要求，输入相应的地图投影参数来制作非标准图框，然后将扫描图件校正、配准，从而套合到相应的图框中，然后在此基础上进行矢量化。图件校正后，按照规范命名保存，同时保存控制点文件。

2 图件矢量化

2.1 创建环境

对图件进行矢量化之前，首先需进行下述准备工作：①建立工作目录；②读图、分层；③新建工程文件，并导入图框文件和msi校正后影像文件；④新建编辑图层，并正确命名；⑤创建图例板，类似创建参数表；⑥关联工程图例，打开图例板；⑦制作接图表。

2.2 矢量化要求

要求如下：①矢量化的内容与底图保持一致；②光栅面上的线条只能矢量化一次；③矢量化要求采点密度至少每1 mm两个点，屏幕需放大到至少50倍进行跟踪，线跟踪时，应与原图件的位置形状吻合，在平滑处可适当使采点密度稀疏，在弯曲处应加密采点，确保跟踪线的平滑过渡。

2.3 矢量化线跟踪

首先选中将要输入数据的层，将其设为当前编辑状态；在图例板上选中要输入的线型；移动光标，选择需要跟踪的矢量线段，使用鼠标在屏幕上不断点击，就显示出所跟踪出来的线条。

当一条线跟踪完后，鼠标右键终止一条线，此时可以开始下一条线的跟踪，CTRL+右键可以自动封闭选定的一条线。

2.4 线拓扑错误检查

矢量化完毕之后，应及时进行线拓扑错误检查。针对常见的线段重叠、自相交、悬挂线段等错误进行检查并修改。

2.5 矢量化点图元

选中要矢量化的点文件，设为当前编辑；在图例板上选中要矢量化的点图例；启动输入相应点的功能；在地图窗口点击鼠标输入点元素。

2.6 拓扑造区

将线图层中封闭的线要素转成区要素存到区文件。操作步骤具体如下：①将线图层状态修改为当前编辑；②单击菜单栏“其他→线转弧段”，系统自动生成.wp区文件，在工程窗口右键“添加项目”加载该文件，并使其处于“当前编辑”状态；③单击菜单“其他→区拓扑错误检查”命令，如果有拓扑错误要反复修改，直到没有错误；④单击“其他→拓扑重建”命令，系统会自动为每个区填充不同的颜色，形成不同的区，根据图例和经验，选择“区编辑→修改区参数”，来对所造的区规范赋颜色及赋图案参数。

遥感解译成果图件矢量化成果示例如图4所示。

3 属性管理

属性由属性结构和属性数据两部分内容构成。属性结构为属性的数据结构，它描述实体的特性分类，与相应数据库的表结构、字段相当，具有字段名、数据类型、长度或小数位数等特性。属性数据，指的就是实体特征的描述，它与数据库表中的数据记录相当。属性结构编辑如图5所示。

图4 遥感解译成果图件矢量化成果示例

图5 属性结构编辑

首先，根据图件专业内容编辑属性结构名称，设置字段类型、字段长度等参数。编辑好属性结构之后，根据图面及图例内容对点、线、面文件进行属性采集。填充属性值时有两种方法，第一种是属性采集，可通过直接输入属性值或者以注释点文件赋为属性，运行label点与区合并；第二种是属性联接，对于大批量属性值，可以利用Mapgis能够联接的数据库文件（如DBASE、Acess、Excel等）记录相应的属性文件，然后选择关键字段进行属性联接。属性值采集分类如图6所示。

图6 属性值采集分类

4 制作快视图

为了方便用户快速浏览或查阅所需图件的信息及数据库系统数据管理的需要，应在矢量化完毕后，通过工程出图，制作快视图。快视图包含图名、图例，规范快视图名称，命名规则为：

例如对Y126项目的1-13文件名进行更改，更改后的文件名为Y126-1-13.MPJ或Y126-1-13_植被.MPJ。

5 元数据采集

元数据表是对整个成果图件的信息记录汇总，包括档案号、图幅号、图件名、图件编号、图件类型、图件分类、经纬度值、比例尺、坐标系、坐标投影、坐标投影参数、象元大小、编图人、制图单位、制图日期、资料来源、图件文件名、图件文件夹名、快视图名、采集时间、采集人员、备注等具体信息。

6 数据入库

所有成果图件需入“遥感解译成果图件数据库”。首先将mapgis格式转换为shapefile格式，然后对遥感解译图件成果数据以下列入库模式入库。

批量资料入库：对于MapGis图件成果进行批量入库，包括对Mapgis图件文件、快视图文件、元数据进行统一管理。

MapGis图库管理：将MapGis图库文件（SlibClib）进行入库统一管理。

7 结语

遥感解译成果纸质图件通过矢量化，形成了标准的地理信息产品，统称为遥感解译成果图件信息服务产品。该产品具有统一的数据格式、属性分类和分层模式，由点、线、面空间图层组成，不但保留了原图件的整饰符号化特征，而且可以与专业信息要素叠加。遥感解译成果图件内容丰富，根据自然资源部信息分类编码标准，成果图件可分为十大类：地质遥感填图、矿产资源遥感调查、区域国土资源遥感调查、城市遥感调查、工程地质遥感调查、水文地质遥感调查、地质灾害遥感调查、环境生态遥感调查、土地资源遥感调查、海洋及海岸带遥感调查。按照该分类将遥感解译成果信息产品存储于遥感解译成果数据库，可以实现元数据、快视图浏览、图件查询、要素分类展示等功能，该系统目前不但存储管理纸质图件矢量化成果1 500余幅，而且存储了近年来航空物探遥感中心遥感项目中涉及山、水、林、田、湖、草等自然资源遥感调查矢量成果1 800余幅，具有重要的社会研究价值。目前该系统已为专业人员提供数据服务百余次，实现了遥感解译成果数据的共享和服务，大大提高了遥感解译成果数据的价值。

碎石山幅遥感地质解译如图7所示。

图7 碎石山幅遥感地质解译图