全自动矢量化制图在地质制图中的应用

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全自动矢量化制图在地质制图中的应用

摘要:本文首先对全自动矢量化制图技术做了概述,然后详细阐述了全自动矢量化制图在地质制图中的应用。

关键词:全自动;矢量化制图;地质制图;图件扫描

1.

全自动矢量化制图技术概述

对于工程类的项目而言,在进行地质矿产进行研究的过程中,需要使用到传统地形图,将各种钻孔、矿产的位置、插入到地形图中,用MAPGIS、CAD对其进行修改与编辑,可达到工程项目所需要的标准精度。如何对所需要的传统的地形图进行扫描,使得图上信息能够完整准确展现出来,以及运用哪种CAD格式进行数据的转换更加便捷,对于工程顺利实施具有重要意义,这也成为目前亟待解决的一个问题。

运用矢量化的形式,将相关的、传统的地形图中的相关信息转化为直线、圆弧、文字等相关图形进行储存的过程称为矢量化。近些年以来随着CAD、MAPGIS的广泛普及,地形图矢量化这一研究方法也得到了快速发展。矢量化研究方法已经形成了基于细化原理、轮廓跟踪、稀疏像素等集众多方法于一体的算法,也相继推出了一系列与图纸识别相关的系统。但在这过程中,仍然存在许多的问题。比如,工程项目的应用背景都是复杂的,需求也是相对多样化的,针对目前的研究成果而言,普遍都会存在反应速度慢、智能化程度较低、环境适应力较差等问题,同时在运用矢量化的方法时,不能很好地自动识别以及不能满足不同项目的需求,这些造成了矢量法应用推广普及的困难。

二、全自动矢量化制图在地质制图中的应用

(一)图件预处理

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VIDARSDXD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.TIF”格式,如“Y11-1-7.TIF”,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。

1.

图片处理

通过photoshop、MAPGIS对图片进行二值化处理,所谓的二值化处理其实就是把图片上的颜色处理成2种颜色白色和黑色,通过亮度、对比度、灰度处理图片,让图片黑白分明,处理成二值图。

1.

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。

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。

1.

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。

1.

图件全自动矢量化

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。

1. 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1mm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。

3、全自动矢量化处理

通过一些具有全自动矢量化功能的软件MAPGIS、ARCGIS等让计算机自动识别图片上的元素,自动生成线。相同属性的元素分离在不同的层里,点选相同图例元素把他们放在单独的新层里面。依次打开各层,进行统改操作,把每一层变成每一个相同属性的图例,删除多余的或者没用的元素,保存文件。

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。

1.

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。

1.

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。

结语

综上,针对工程项目所需要的扫描地形图,提出一种能够在地形图扫描图像中地形线快速矢量化的方法。采用使得地形线变宽储存以及在有效的像素点中选择合适的图元,这一种方式可以提高了原本计算的速度。所采用的优先算法也可以将搜索的线路变的最短化。通过对地形线的线路进行线宽的计算以及像素等文件优化方法可以体现出原本的地形图的基本特征,又能在一定的程度上面提高矢量化之后的质量。这一系列的方法对于地形图数据的分析具有较好的效果。

参考文献

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张琪,叶颖.基于对象图例及其拓扑关系识别的二维工程CAD图纸矢量化方法[J].计算机与现代化,2018(11)

2.

夏波,雷刚,冯玉全.基于机载激光雷达航测技术的地形图矢量化方法研究[J].工程建设与设计,2019(24)

3.

张振军,杨松,唐磊.基于Android的河道测绘移动终端设计与实现[J].北京测绘,2018(8)