要实现纸质地图到数字化地图的转变,就要涉及到地理信息系统数据的处理。通常地理信息系统(GIS)把要处理的数据分为两类,第一类是反映事物地理空间位置的信息,从计算机的角度称空间位置数据,也常称地图数据、图形数据;第二类是与事物的地理位置无关,反映事物其它特征的信息,可称为专题属性信息或专题属性数据,也称文字数据、非图形数据。为了进行有效的查询、分析和管理等,必须将这两类信息都输入到计算机GIS数据库中。首先我们要做的就是空间信息的获取。其途径通常为:野外测量、遥感、现场调查、已有资料等;属性信息的获取途径通常为:遥感、现场调查、社会调查、已有资料等。获取的数据经过分类、编码、转换等,输入到GIS数据库中,形成规范化、标准化的数据。
由于空间数据的来源不同,采集的仪器和方法也不同。目前有如下几种方法: 野外数据采集 GPS数据采集。GPS是全球定位系统的简称。GPS定位方法精度高,方便灵活。GPS定位技术在测绘中的应用和普及,是测绘科技的一个重大的突破性进展。随着GPS接收站的全面建成和发展,GPS技术在普通测量与工程测量中的应用将越来越广泛。我们可以通过接受站接受设备直接进行GPS数据的接受,并经过投影变换,输入到数据库中。 全站仪数据采集。用全站仪(或半站仪)进行实地测量,将野外采集的数据自动传输到电子手簿,磁卡或便携机内记录,并可在现场绘制地形(草)图,再到室内将数据传输到计算机中,人机交互编辑后由计算机自动生成数字化地图,并控制绘图仪自动绘制地形图。 原图(底图)数据采集 在已进行过测绘工作的测区,有存档的纸介质(或聚酯薄膜)地形图,即原图,也称底图。为了图的计算机存档和修测,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。数字化的方法主要有两种: 数字化仪数字化。通称的数字化仪实质是图形数字化仪,是-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(称手按数字化),将数据自动传输到计算机,处理成数字地图的过程。 扫描仪数字化。扫描仪实质是图像(含图形)数字化仪,图在扫描仪上走-遍,即完成图的扫描数字化,将数据输入计算机,存储、处理并可再回放成图。扫描数字化速度较快,但此时获得的仅为栅格数据。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,易于与遥感数据匹配应用和分析,因此在GIS中,它与矢量数据结构并用。在数字测图中,对原图(矢量图)扫描数字化,获得栅格图形数据后,还必须将栅格数据转换为矢量数据,即矢量化。 摄影测量与遥感。 这种方法是以航空摄影获取的航空像片作数据源,即利用测区的航空摄影测量获得的立体像对,在解析测图仪上或在经过改装的立体量测仪上采集地形特征点,自动传输到计算机内,经过软件处理,自动生成数字地形图,并控制绘图仪绘制地形图。在我国目前条件下,航测适于较大面积几年一次的测量工作,在城市利用新的航测数据建立GIS以后,只要用野外数字测图系统作为GIS地形数据的更新系统,用地面测绘的数字图作局部更新,即可保证GIS地形数据的现势性。 在空间数据采集完后,我们要进行与空间事物相关的属性数据的输入和管理工作属性数据输入与管理
属性数据是描述空间实体的特征信息,一般包括文字信息、图、表等。属性数据的输入通常有4种方法:键入法、使用光学的字符识别技术、在数字化或矢量化的过程中赋值以及人工编辑法。
在实际实现系统时,可以通过相应实体的属性输入界面逐个输入,但当数据量较大时,一般都与空间数据分开输入且分别存贮。在分开输入时,将属性数据通过数据库软件或者办公软件如Excel等输入。它不仅能表示常规类型的属性数据即表数据外,还可以表示报表、普通照片、录象资料、声音、动画等,从而更形象的表示实体内容。
目前市场上,可以用来进行矢量化处理的软件也很多,比如AUTOCAD、COREL TRACE、COREDRAW、FREEHAND、VPHYBRID MAP、WISEIMAGE、MAPINFO、SUPERMAP GIS等,都可以用来进行地图的矢量化处理。
这里就常用的使用扫描矢量化方法和MAPINFO软件工具,来完成数字化成地图制作的过程做具体介绍。一般来说,使用MAPINFO进行矢量化的步骤方法,可分别描述如下:
1首先将纸质地图用扫描仪扫描后,以图形格式存盘。然后在专业化图像处理软件中打开(例如PHOTOSHOP等),调用图像处理软件的功能进行图形拼接、降噪、细化等,以改善获取的栅格图象的质量,从而得到栅格地图。
2在MapInfo中打开栅格地图。根据显示的信息框,选择只要求简单显示还是要求进行配准。如果选择简单显示,则MapInfo自动生成一个与该栅格文件同名的TAB文件,并在地图窗口中显示。此时的图层被称为栅格图层。我们可以通过在栅格图层上覆盖新的图层来绘制我们需要的矢量化地图。如果要在软件中同时使用栅格图象与矢量图象,则必须选择后者进行图象配准,这样MapInfo才能在地图窗口中确切地放置图象。配准过程在图象配准对话框中进行,主要有两方面的工作,一是提供准确的控制点信息,二是指定栅格图象的投影。选择前者仅仅将栅格地图作为绘制矢量化地图的参考。
3在MapInfo中利用保存修饰层的方法建立一个新图层,并将该图层设为可见、可以编辑。利用修饰层来生成新图层可以保证各层尺寸等参数的统一。然后在新建的图层上参考栅格图层调用MapInfo提供的绘制点、线、折线、圆弧、多边形、矩形、文本、符号等工具进行描路径。实践表明,道路部分适合采用折线绘制,街区、河流、绿地等用多边形绘制比较方便。考虑到工作效率,还可以象Photoshop那样在MapInfo中生成多个图层,分别代表道路、绿地、河流、街区等,可以由多人分别在自己的计算机上绘制,最后在一台机器上总体合并。
4每个新图层都是我们绘制的多边形、折线等对象的集合,可以调用MapInfo提供的工具对各对象进行分割、合并、擦除、拖拉等操作,可以对每个对象设置属性信息(如路名、所属街区、GPS位置信息等)。
5将绘制好的图层汇总到一起。启动MapX的地图管理工具Geoset Manager,在该软件中打开所有图层,保存为一个GST文件(要存放在MapX的Maps目录下)。再将画好的地图注册。至此,矢量化地图的生成工作就结束了。
在做完矢量化地图的工作之后,我们就可以在其基础上通过编程完成一系列的界面设计、算法设计、查询窗口设计,最终完成完整的系统设计。
