跟踪数字化

利用手扶跟踪数字化仪将地图图形转换成矢量数据的方法

地图数字化方法之一。利用手扶跟踪数字化仪，将地图图形转换成矢量数据的方法。数字化时随着标示器的移动，顺序、实时记录当前点的平面坐标值。

背景介绍

地图数字化是GIS的一种重要数据来源。数字化的方式主要有手扶跟踪数字化和扫描数字化。手扶跟踪数字化是地图输入空间数据较为广泛的方法，近年来，由于硬件以及软件技术的发展，扫描数字化的应用越来越广泛。对于手扶跟踪数字化的误差分析已有不少的研究，但对于扫描数字化的研究则相对较少。

试验分析

1) x, y方向上的手扶跟踪数字化坐标偏差间是不相关的，它们的分布与正态分布略有差异。

2)由手扶跟踪数字化引起的GIS位置数据误差与其他潜在的误差(例如缺乏独立地面控制点数据)相比是相当小的。地面控制数据是最大的误差源，然后依次是原图固有误差、地图套合误差和数字化误差。

3)点的一次数字化产生的误差较大，但重复数字化取均值的方法可使位置误差减小。

进一步的试验和分析：

为了消除数字化仪坐标系与地面坐标系不一致及图纸变形产生的误差，根据己知地面坐标的控制点和格网点采用相似变换和仿射变换消除系统误差后得到数字化点在地面坐标系统中的坐标，将这些点的解析坐标作为理论值，根据二者的差可以计算出数字化的中误差，试验结果表明，对于1:500的地图，手扶跟踪数字化的中误差在图上为0. 14，至0. 20mm之间。对于试验结果还进行了分布检验，经过分析认为手扶跟踪数字化的误差分布不服从正态分布，而可能是p=1. 6的P范分布或NL分布。

扫描数字化与手扶跟踪数字化的特点

手扶跟踪数字化是地图输入空间数据较为广泛的方法，是指将地图放置于数字化仪上，用鼠标跟踪每一个特征点，数字化设备精确量测鼠标的位置，产生数据形式的坐标数据。近年来，由于硬件以及软件技术的发展，扫描数字化的应用越来越广泛。扫描数字化采用高精度扫描仪将图形、图像等扫描并形成栅格数据文件，再利用扫描矢量化软件对栅格数据文件进行处理，将它转换为矢量图形文件。以下对扫描数字化与手扶跟踪数字化的作业特点作一比较。

1、对原图质量的要求

扫描数字化是对扫描得到的栅格图进行矢量化，由于目前矢量化技术在抗干扰性等方面的局限，对栅格图象的质量有较高的要求，扫描的原图应图面清洁，图象噪声较少。手扶跟踪数字化是由操作员选择特征点位进行数字化，可以有效的排除图像干扰，相对于扫描数字化来讲对原图质量要求较低。

2、对操作者的要求

手扶跟踪数字化的有效性与操作者的熟练程度有很大关系，精度也因人而异，同时操作者的劳动强度很大，而扫描数字化的精度受人为因素影响较小，操作者的劳动强度较小，对操作者的要求也相对较低。

3、对设备的要求

手扶跟踪数字化需要的设备为数字化仪与一般计算机，一台数字化仪只服务于一台计算机。扫描数字化需要的设备为扫描仪与较高档计算机，相比较前者而言设备成本较高，但一台扫描仪能服务于多台计算机。

4、作业效率

手扶跟踪数字化由操作者将所有图面信息输入计算机，作业效率较低，而扫描数字化可以采用半自动或全自动方式矢量化，相比前者具有较高的作业效率。

5、数据的可靠性

扫描矢量化后可以将原栅格图与矢量化图叠加做检查，能够较容易地发现数字化错误并及时改正，而手扶跟踪数字化则不易发现错误。

应用举例

数字化的方法主要包括手扶跟踪数字化、自动跟踪数字化，在对本研究中的建筑物粗提取结果进行修复时将结合使用三种数字化方法。

手扶跟踪数字化的方法主要针对建筑物提取结果中建筑物轮廓受损较严重的部分，以及在分割过程中破坏的建筑物轮廓，用此方法进行修复。自动跟踪数字化则是通过设定适当的阈值，实现对阈值为半径的范围内所有建筑物边缘节点的搜索与定位，主要是将在建筑物提取过程中建筑物轮廓完整的建筑物边缘矢量化，即将这些节点连接起来，组成多边形，实现建筑物轮廓的自动提取。而在进行植被提取过程中，由于植被的多样性，有些植被覆盖了部分建筑物轮廓，所以在进行掩膜处理过程中，容易破坏建筑物边缘，影响提取的效果。因此，采用前面两种数字化的方法修复破坏了的建筑物轮廓。

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