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摘要：本文结合EPSCAN对扫描矢量化地形图的方法及需要注意的问题进行了介绍，以便应用新技术快速获得数字地形图，满足用图需求。
关键词：扫描 矢量化 要素
中图分类号：P284 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
由于计算机的普及，使数字化图的应用越来越广。规划设计单位要想实现用微机出图，更科学地搞好城市规划，是离不开数字化图的，同时它也是建GIS的基础。我院在认识到这些后，先后购进了一些软硬件设备，为生产数字化图做了准备。生产数字化图方法主要有，利用原有地形图进行数字化、用全站仪等设备来实现内外业一体化直接生产数字化图、摄影测量等。对于已有地形图的地方，利用原有地形图进行数字化是获取数字化图的重要途径。因规划用图的需要，我们用这种方法先后对五百、一千及一万比例尺地形图进行了数字化并保存了对建GIS有用的数据，收到了良好效果。
二、矢量化方法及软件选择
为了图纸的计算机存储和修测，为了建立该区的GIS或进行工程CAD设计，就必须将原图数字化后，才能将图的有关数据输入到计算机中。常用的方法有两种：数字化仪数字化和扫描矢量化。图形数字化仪由电磁感应板和坐标输入控制器组成，是一种将图示坐标转换为数字信息的设备，数字化的过程,即用数字化仪对原图的地形特征点逐点进行采集（称手扶跟踪数字化），将数据自动传输到计算机，处理成数字地图的过程。扫描数字化是先用扫描仪把原图扫描成栅格数据再对其进行矢量化及编辑处理。扫描仪是直接把原图（如地形图）和图像（如遥感影像、照片）扫描输入到计算机中，以像素信息进行存储表示的设备。按其所支持的颜色分类，可分为单色扫描仪和彩色扫描仪；按所采用的固态器件又分为电荷耦合器件（CCD）扫描仪、MOS电路扫描仪、紧贴型扫描仪等；按扫描宽度和操作方式分为大型扫描仪、台式扫描仪和手动式扫描仪。
实践证明:：扫描数字化具有工作人员劳动强度大、工作周期长、受人为因素影响较大，无法采用半自动和全自动方式矢量化，为了检验输入的质量、是否有遗漏还要用绘图仪绘出已输入的数据和原始地图进行对照等缺点。近几年来，随着大幅面工程扫描仪技术性能的提高和价格的下降，扫描数字化方法得到越来越广泛的应用，并已逐步取代手扶跟踪数字化。为此选用了扫描数字化方法进行数字化。
对原图扫描后得到的是栅格数据。栅格数据结构比矢量数据结构简单，但图形数据量大，其空间数据的叠置和组合十分简便，一些空间分析也易于进行，图像表现比较真切。矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体。实际应用中更多用到的是矢量数据，为此需用软件将栅格数据转换为矢量数据。矢量化软件我们选用了EPSCAN，它推出的较早，功能不断完善，主要特点有：丰富的图像矢量化功能、可以处理海量的图形图像数据、实时开放式的属性管理机制、可对指定区域进行全自动矢量化等。
三、系统的配置
1、软件：WINDOWS操作系统、清华山维EPSCAN扫描矢量化软件及AUTOCAD、PHOTOSHOP、Microsoft Access等。
2、硬件：台式微机、ContexFSS8300扫描仪、ROLAND3700绘图仪、惠普绘图仪等。
四、作业方法
1、扫描原图
扫描时要先调好分辨率、门槛值、滤波值等参数。对于分辨率并不是越大越好，大了会使底图文件增大，矢量时运行速度变慢，小了会使图形精度降低，要根据不同比例尺地形图所要求的图形符号间最小间隔及基本线划宽度等情况来定，一般来说对于一比五百、一比一千图可选300 DPI，一比一万图可选稍大些。
2、图纸定向
图纸定向是矢量化中很关键的一步，经过此步才能将底图图像坐标转换为实际坐标。对底图进行旋转、切割、除污点等操作后，就要进行定向。先进行四点定向，用鼠标点图中有代表性的四个点（一般选内图廓的四个角点），之后点定向，会显示定向误差，如误差不在要求范围内，要查找原因重定向；如在要求范围内，先存盘，再把图放大，看自动生成的格网与图像格网差值是否符合要求，如符合要求可直接矢量化；如差值超限，应进行多点纠正，这时最好对每个方格点都进行纠正，合格后再进行矢量化。
3、图中主要要素的矢量化
（1）点状符号：选点加功能，执行加点功能后，任务列表窗的下部增加一个任务项按钮--加点，并且加点功能处在激活状态。选择编码等属性（有的只选择编码就可以了）；选择点类型，点类型有五个选项：标注、建模、实测、转向及断点，这五个选项对应五个按钮，按下某个按钮，就表示选中该项。例如，按下标注按钮时，则表示新加点带高程注记，不按下标注按钮，则新加点不带高程及点名注记。完成以上准备之后，将输入光标精确对准要矢量化的点，先按鼠标左键，再按鼠标右键或按回车键，就完成了一个点状地物的矢量化。
（2）房屋：对于内外部无干扰线（物）的房屋，选中矢量化菜单中的单线（方向法）来矢量化；对于内部有阴影线的房屋、外部有干扰线（物）的房屋等线状地物进行矢量化时，可采用单线搜边进行跟踪。
（3）道路、水系等简单线状地物：在任务列表框中输入或选择待矢量化线状地物的有关属性。然后，将光标对准待矢量化线状地物上的某个点，按鼠标左键，系统就会沿此地物的某个方向自动跟踪。跟踪停止后，移动鼠标，再在跟踪的前进方向上单击另一个点，继续向前跟踪。当跟踪到这个方向的终点时，按字母Z键，跟踪点回到第一个点，再按相反的方向继续跟踪，直到另一个终点。最后，按鼠标右键确认，就完成了这个地物的矢量化操作。
（4）铁路、围墙、陡坎等复杂线状地物：上述线状地物的矢量化方法也适用于有些复杂线状地物，如依比例的围墙、陡坎、一般铁路等的矢量化。但是，有些复杂线状地物，如地面上的输电线、地面上的通讯线等，则不能用上述方法进行矢量化。这是因为这些符号中的附加符号是需要精确定位的。这些符号要用‘加线’功能进行矢量化。
（5）斜坡、台阶等特殊线状地物：可用单线方向法进行矢量化，也可用加线功能进行矢量化，但要指定转向点。
（6）面填充类地物：使用“绘图”菜单下的‘加面’功能可以完成面填充类地物的矢量化。选择填充类符号及线型之后，按加线功能相同的操作方法在图形编辑区画出一个闭合图形，确认后，即可生成具有特定图案的填充面。
（7）注记：普通注记可按两种方式进行矢量化。一种方式是用注记功能进行矢量化。另一种方式是用文字识别功能进行矢量化，因图像质量问题一般文字识别效果不好。在对注记进行矢量前，要先设好所用字体、字大小等项。对字数少及重复用的注记，如苹、厕等字，可用更方便快捷的注记字典来注记。
（8）等高线：等高线也可以看作是线状地物。一般选择单线方向法对等高线进行矢量化跟踪，方法与矢量道路及水系方法基本一致，但矢量后还要对等高线进行赋高程，对记曲线进行注记。
五、精度
精度是衡量一幅图扫描矢量化质量的一项重要指标。影响精度主要因素有：图纸变形误差、、扫描误差、矢量化过程中产生的误差、其它误差等。对这些误差应根据具体情况，分别采取措施来控制。我们在曾经矢量化过的一批一比五百图中随机选了其中的十分之一，根据城市测量规范中关于原图数字化精度的要求，对这几张图的精度进行了检查。虽然矢量时对每幅图的定向精度都做了检查，但为了说明问题，对定向精度重新进行了统计，检查点的数字化坐标值与理论坐标值进行了比较，结果均在0.3mm内。把这几张图经适当编辑处理后，转为DWG格式，进入CAD后，经绘图仪输出，取明显地物点（为了更好反映精度情况，这些点要分布均匀，保证每张图中都有点），对其回放点位中误差进行了检查，结果也在0.2mm内。
六、几个应注意的问题
1、扫描前，要将原图中不清楚的地方，人为进行加工及去掉脏物，并根据用图需要制定出合理的方案，如需分多少层等。
2、对建城市GIS系统有用的图，扫描时应注意多用捕捉功能，避免过头和欠头点的产生，以便生产出符合GIS要求的图。如只是为出图而进行的矢量化，在保证图面美观的情况下，可适当放低要求，提高速度。
3、矢量時要多用插点、牵点、回退点等功能，避免跑线，对于跑线要及时处理，以便提高图的精度。
4、铁路、围墙、陡坎等符号是有方向的，矢量化时要注意方向。
5、一幅图矢量完后，要检查是否有漏掉的地物、地形要素。
参考文献
1 杨德麟.地形图的扫描屏幕数字化.测绘通报,1998（2）.
2 北京市测绘设计研究院主编.城市测量规范.1999.
关键词：扫描 矢量化 要素
中图分类号：P284 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
由于计算机的普及，使数字化图的应用越来越广。规划设计单位要想实现用微机出图，更科学地搞好城市规划，是离不开数字化图的，同时它也是建GIS的基础。我院在认识到这些后，先后购进了一些软硬件设备，为生产数字化图做了准备。生产数字化图方法主要有，利用原有地形图进行数字化、用全站仪等设备来实现内外业一体化直接生产数字化图、摄影测量等。对于已有地形图的地方，利用原有地形图进行数字化是获取数字化图的重要途径。因规划用图的需要，我们用这种方法先后对五百、一千及一万比例尺地形图进行了数字化并保存了对建GIS有用的数据，收到了良好效果。
二、矢量化方法及软件选择
为了图纸的计算机存储和修测，为了建立该区的GIS或进行工程CAD设计，就必须将原图数字化后，才能将图的有关数据输入到计算机中。常用的方法有两种：数字化仪数字化和扫描矢量化。图形数字化仪由电磁感应板和坐标输入控制器组成，是一种将图示坐标转换为数字信息的设备，数字化的过程,即用数字化仪对原图的地形特征点逐点进行采集（称手扶跟踪数字化），将数据自动传输到计算机，处理成数字地图的过程。扫描数字化是先用扫描仪把原图扫描成栅格数据再对其进行矢量化及编辑处理。扫描仪是直接把原图（如地形图）和图像（如遥感影像、照片）扫描输入到计算机中，以像素信息进行存储表示的设备。按其所支持的颜色分类，可分为单色扫描仪和彩色扫描仪；按所采用的固态器件又分为电荷耦合器件（CCD）扫描仪、MOS电路扫描仪、紧贴型扫描仪等；按扫描宽度和操作方式分为大型扫描仪、台式扫描仪和手动式扫描仪。
实践证明:：扫描数字化具有工作人员劳动强度大、工作周期长、受人为因素影响较大，无法采用半自动和全自动方式矢量化，为了检验输入的质量、是否有遗漏还要用绘图仪绘出已输入的数据和原始地图进行对照等缺点。近几年来，随着大幅面工程扫描仪技术性能的提高和价格的下降，扫描数字化方法得到越来越广泛的应用，并已逐步取代手扶跟踪数字化。为此选用了扫描数字化方法进行数字化。
对原图扫描后得到的是栅格数据。栅格数据结构比矢量数据结构简单，但图形数据量大，其空间数据的叠置和组合十分简便，一些空间分析也易于进行，图像表现比较真切。矢量数据结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线和多边形等地理实体。实际应用中更多用到的是矢量数据，为此需用软件将栅格数据转换为矢量数据。矢量化软件我们选用了EPSCAN，它推出的较早，功能不断完善，主要特点有：丰富的图像矢量化功能、可以处理海量的图形图像数据、实时开放式的属性管理机制、可对指定区域进行全自动矢量化等。
三、系统的配置
1、软件：WINDOWS操作系统、清华山维EPSCAN扫描矢量化软件及AUTOCAD、PHOTOSHOP、Microsoft Access等。
2、硬件：台式微机、ContexFSS8300扫描仪、ROLAND3700绘图仪、惠普绘图仪等。
四、作业方法
1、扫描原图
扫描时要先调好分辨率、门槛值、滤波值等参数。对于分辨率并不是越大越好，大了会使底图文件增大，矢量时运行速度变慢，小了会使图形精度降低，要根据不同比例尺地形图所要求的图形符号间最小间隔及基本线划宽度等情况来定，一般来说对于一比五百、一比一千图可选300 DPI，一比一万图可选稍大些。
2、图纸定向
图纸定向是矢量化中很关键的一步，经过此步才能将底图图像坐标转换为实际坐标。对底图进行旋转、切割、除污点等操作后，就要进行定向。先进行四点定向，用鼠标点图中有代表性的四个点（一般选内图廓的四个角点），之后点定向，会显示定向误差，如误差不在要求范围内，要查找原因重定向；如在要求范围内，先存盘，再把图放大，看自动生成的格网与图像格网差值是否符合要求，如符合要求可直接矢量化；如差值超限，应进行多点纠正，这时最好对每个方格点都进行纠正，合格后再进行矢量化。
3、图中主要要素的矢量化
（1）点状符号：选点加功能，执行加点功能后，任务列表窗的下部增加一个任务项按钮--加点，并且加点功能处在激活状态。选择编码等属性（有的只选择编码就可以了）；选择点类型，点类型有五个选项：标注、建模、实测、转向及断点，这五个选项对应五个按钮，按下某个按钮，就表示选中该项。例如，按下标注按钮时，则表示新加点带高程注记，不按下标注按钮，则新加点不带高程及点名注记。完成以上准备之后，将输入光标精确对准要矢量化的点，先按鼠标左键，再按鼠标右键或按回车键，就完成了一个点状地物的矢量化。
（2）房屋：对于内外部无干扰线（物）的房屋，选中矢量化菜单中的单线（方向法）来矢量化；对于内部有阴影线的房屋、外部有干扰线（物）的房屋等线状地物进行矢量化时，可采用单线搜边进行跟踪。
（3）道路、水系等简单线状地物：在任务列表框中输入或选择待矢量化线状地物的有关属性。然后，将光标对准待矢量化线状地物上的某个点，按鼠标左键，系统就会沿此地物的某个方向自动跟踪。跟踪停止后，移动鼠标，再在跟踪的前进方向上单击另一个点，继续向前跟踪。当跟踪到这个方向的终点时，按字母Z键，跟踪点回到第一个点，再按相反的方向继续跟踪，直到另一个终点。最后，按鼠标右键确认，就完成了这个地物的矢量化操作。
（4）铁路、围墙、陡坎等复杂线状地物：上述线状地物的矢量化方法也适用于有些复杂线状地物，如依比例的围墙、陡坎、一般铁路等的矢量化。但是，有些复杂线状地物，如地面上的输电线、地面上的通讯线等，则不能用上述方法进行矢量化。这是因为这些符号中的附加符号是需要精确定位的。这些符号要用‘加线’功能进行矢量化。
（5）斜坡、台阶等特殊线状地物：可用单线方向法进行矢量化，也可用加线功能进行矢量化，但要指定转向点。
（6）面填充类地物：使用“绘图”菜单下的‘加面’功能可以完成面填充类地物的矢量化。选择填充类符号及线型之后，按加线功能相同的操作方法在图形编辑区画出一个闭合图形，确认后，即可生成具有特定图案的填充面。
（7）注记：普通注记可按两种方式进行矢量化。一种方式是用注记功能进行矢量化。另一种方式是用文字识别功能进行矢量化，因图像质量问题一般文字识别效果不好。在对注记进行矢量前，要先设好所用字体、字大小等项。对字数少及重复用的注记，如苹、厕等字，可用更方便快捷的注记字典来注记。
（8）等高线：等高线也可以看作是线状地物。一般选择单线方向法对等高线进行矢量化跟踪，方法与矢量道路及水系方法基本一致，但矢量后还要对等高线进行赋高程，对记曲线进行注记。
五、精度
精度是衡量一幅图扫描矢量化质量的一项重要指标。影响精度主要因素有：图纸变形误差、、扫描误差、矢量化过程中产生的误差、其它误差等。对这些误差应根据具体情况，分别采取措施来控制。我们在曾经矢量化过的一批一比五百图中随机选了其中的十分之一，根据城市测量规范中关于原图数字化精度的要求，对这几张图的精度进行了检查。虽然矢量时对每幅图的定向精度都做了检查，但为了说明问题，对定向精度重新进行了统计，检查点的数字化坐标值与理论坐标值进行了比较，结果均在0.3mm内。把这几张图经适当编辑处理后，转为DWG格式，进入CAD后，经绘图仪输出，取明显地物点（为了更好反映精度情况，这些点要分布均匀，保证每张图中都有点），对其回放点位中误差进行了检查，结果也在0.2mm内。
六、几个应注意的问题
1、扫描前，要将原图中不清楚的地方，人为进行加工及去掉脏物，并根据用图需要制定出合理的方案，如需分多少层等。
2、对建城市GIS系统有用的图，扫描时应注意多用捕捉功能，避免过头和欠头点的产生，以便生产出符合GIS要求的图。如只是为出图而进行的矢量化，在保证图面美观的情况下，可适当放低要求，提高速度。
3、矢量時要多用插点、牵点、回退点等功能，避免跑线，对于跑线要及时处理，以便提高图的精度。
4、铁路、围墙、陡坎等符号是有方向的，矢量化时要注意方向。
5、一幅图矢量完后，要检查是否有漏掉的地物、地形要素。
参考文献
1 杨德麟.地形图的扫描屏幕数字化.测绘通报,1998（2）.
2 北京市测绘设计研究院主编.城市测量规范.1999.