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地形图扫描数字化中的误差来源分析
黄文华胡绪清(湖南省国土测绘管理局410004)
【摘要】本文对于地形图扫描数字化的过程中，影响数据质量的因素作了详细的分析描述，并就在生产过程中怎样减少误差和提高成果质量提出了一些建议。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网近几年来，随着各地GIS的开展，很多地方已开始了GIS建库工作。而数据输入则是GIS建库的关键之一，因为采集数据的质量直接影响GIS应用。在对深圳市龙岗区145幅1∶1000地形图进行扫描数字化、分层、建库的工作中，我们对影响数据精度的因素进行了多次实验，并得出了一些结论。空间数据的质量取决于位置精度、属性精度、逻辑连续性和完整性等。对于以地形图作原始资料的地形数据的质量，我们只讨论位置精度和属性精度。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网一、影响位置精度的因素1.原始资料的误差这次所用的原始资料不是用平板仪测绘的地形原图，而是原图经过照像反转后的二底图，其成果包含了平板仪测图的误差、手工描绘整饰误差、图纸变形等误差。理论上讲，二底图的4条边长应均为500mm，但由于图纸变形误差的存在，二底图上4条边长大多有所变化。我们利用1m坐标格网尺对本次任务中121幅1∶1000地形图的二底图进行了量测，一共量测了484条边，242条对角线，统计数据如表1所示。
表1
边长/mm边数/条比例/%500.024550.6499.981.6500.18417.3500.27114.6500.3377.6500.4377.6500.520.4
虽然上述数据不能用来精确地评定原始资料的精度，但是可以看到其误差的存在和趋势。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网2.扫描过程中产生的误差扫描过程是逐行逐块进行的，而行与行之间、块与块之间有拼接误差，仪器的稳定性也是影响影像精度的一个因素。以FPS系统为例，系统提供了一种检测扫描数据质量和校正其系统误差的方法，测量扫描影像4条图廓边的长度，与测量二底图4条边的长度做比较，系统保证4条边相差均小于0.2mm，这种“正”或“负”的统计虽然直观但比较粗略。考虑到扫描过程中会有某些偶然的局部误差，我们曾做过下列试验：每幅图有36个方格网点(包括4个图廓点)，在扫描影像中采集36个方格网点，看看这些点的影像坐标与理论坐标差多少，同时与二底图资料进行比较，找出其分布规律。我们选取图号为08447的地形图，其二底图上4条边的长度如图1所示。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网
图1
两次采集的4条边长与二底图上4条边长之差均小于0.2mm，但36个方格网点中却存在坐标差大于0.2mm的点，其值如表2所示。将上述坐标差的方向标在图2中。图2(a)描述了第一次测试的结果，一共有11个点的坐标差大于0.2mm。图2(b)描述了第二次测试的结果，一共有7个点的坐标差大于0.2mm。把图2(a)和图2(b)加以比较，规律就很明显了，北图廓线上坐标差与二底图上误差基本一致，而其他点的坐标差与二底图上是不一致的，这种局部误差可能是原图纸中存在的，可能是操作中产生的，也可能是扫描过程中引起的。我们通过多次操作和检测原图纸，断定是由于扫描过程中引起的。
表2
第一次第二次X/mmY/mmΔΧ/mmΔY/mmX/mmY/mmΔΧ/mmΔY/mm121999.699832000.3003-0.30.30122000.000132000.29990.29122100.300331499.97970.30122100.260131499.97970.26122100.260231599.99970.26122100.260131599.91970.26122100.220131699.91990.22122100.260031699.91980.26122100.000032000.27990.27122100.260132000.17970.26122300.000032000.24000.24122300.180132000.23980.23122300.200231500.03970.20122400.040032000.21990.21122400.000032000.22000.22122499.899932000.20010.20122200.260231599.97970.26122199.899932000.26010.26
图2
3.矢量化过程产生误差扫描影像矢量化是一种单调乏味、劳动强度大、容易出错的工作，手和眼所引起的坐标误差随操作员和时间而变化。常见的错误有线连接处的空隙、过头线、折线等。这些问题不仅导致图形编辑工作量的增加，而且也会影响数据精度。HTTP:WWW.OTHERMAP.COM测绘信息网4.数