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扫描矢量化图件的操作流程与经验
作者(来源)：（云南东源镇雄煤业有限公司）罗丽华&&&&【
――以MAPGIS软件操作平台为例进行阐述
【摘要】在科学技术飞速发展的今天，数据采集已成为人们获取信息的一种重要方式。而对图形进行扫描矢量化又是室内数据采集的主要方式，当今市场上能对扫描图件进行矢量化的软件非常多。虽然各种软件的矢量化步骤等等不一，但它们的基本操作流程大致相同，本文主要是以MAPGIS软件操作平台为例对图件扫描矢量化的操作流程进行阐述。MAPGIS是一个集当代先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学为一体的高效大型中文智能GIS软件系统，它广泛应用于城市规划、测绘、土地管理、电信、交通、环境、公安、国防、教育、地质勘查、资源管理、房地产、旅游等领域。
【关键词】矢量化　操作流程　经验
随着科学社会的不断发展和进步，人们对各种物质文化的要求越来越高，就工程图也不列外。他们要求工程图中的图像信息在任何比例下都不失真，图件储存空间小，并且能对图像进行点、线、面、坡度、断面等计算、分析、统计。而利用扫描仪扫描得到的图像只是光栅图，光栅图放大到一定的倍数时，图像信息会失真，并且它的储存空间大，不能进行点、线、面、坡度、断面的计算、分析、统计，很难满足人们的要求，所以这就需要我们要把光栅图像转换成易存储的矢量图像，即把纸上数据换成电子数据。而具有这种转换功能的软件也随着科学技术的发展大量涌出，其中有南方CASS成图软件，南方CASS.CAN矢量化软件，AUTOCAD和MAPGIS等。经实际操作使用，我个人认为MAPGIS软件矢量化的速度和精度要比其它软件快、高。下面我就以MAPGIS软件操作平台为例，做简要的介绍。
一、MAPGIS的主要优点和用途
（一）主要优点
（1）图形输入操作比较简便、可靠，能适应工程需要吗，它能自动进行线段跟踪、结点平差、线段结点裁剪与延伸，多边形拓扑结构的自动生成，图纸变形的非线性校正，以及对于错误的自动检测。
（2）可以编制制作具有出版精度的地图，能够正确处理地图要素的压盖避让以及河流线的渐变，可以方便地进行地图文字排版，注释，能够自动生成标准的图框，进行各种地理坐标的换算，方便地设计定义线型、图符、填充花纹与色谱，我们可以“所见即所得”地向各种不同的图形设备输出图形。
（3）图形数据与应用数据的一体化管理。
（4）可实现多达数千幅的地图无缝连接。
（5）高效的多媒体数据库管理系统（内置数据库）数据结构可动态定义，数据类型允许是图像、地图、声音、视频。
（6）图形与图像的混合结构（两者都可处理）。
（7）具有功能较齐全的空间分析与查询功能，还可生成彩色等值线图，网状立体图，等值立体图，叠加分析图等各种三维图形。
（8）具有很好的数据可交换性，它可接收AUTOCAD、ARC/INFO、INTERGRAPH等常用的GIS软件数据文件，同时又能提供明码格式的数据交换文件。
（9）提供开发函数库，可方便地进行二次开发。
（10）可在网络上应用，我们可以一起访问多个空间数据，也可以许多人同时访问一个空间数据。
（二）用途
MAPGIS的用途十分广泛，根据它的功能及技术特点，它在多源地学数据的采集与集成，数字地图的编辑制作与出版、图形数据与专业属性数据库有机连接（地图信息系统的建立）、多源地学信息的综合分析（信息集在一起，统一数据库管理）、地学过程的模拟、分析预测等方面有较大作用。除此之外，MAPGIS还有其它方面的用途，比如：勘查设计、规划布局、成矿预测、资源评估、城镇规划、管网设计、邮电管理、洪水淹没分析、大坝选址、大地测量、地图制作、地图管理、旅游咨询、景观布局、地籍管理、国土规划、地震洪水、泥石流灾害的救援、道路设计、交通网络管理、人口管理、金融、投资分析，军事作战指挥、商业布局、环境监控检测。随着人类经济活动的快速增长，资源与环境成为人们最为关注的问题。资源与环境的评估、预测、管理、利用和保护都要依赖于地理信息系统。专家预言，到不久的将来，地理信息系统将会有爆炸性的发展，地理信息系统将成为各个行业不可缺少的工具，发挥越来越大的作用。
二、光栅图像的来源
MAPGIS输入的基础数据来自于光栅图像，光栅图像是利用扫描仪将存储在纸张，胶片等物理介质上的信息转换成计算机文件（数据信息）。但是这种光栅图像的格式在MAPGIS软件里是打不开的（MAPGIS只支持二值、灰度和彩色三种格式的TIF光栅文件，而且还要求非压缩格式），所以我们需要将扫描出的光栅图像处理成TIF格式文件。要将这种光栅文件格式化，只需用photoshop进行预处理便可以。
处理方法：进入photoshop窗口，通过“文件”下的“打开文件”将光栅图打开，运用工具箱对图像进行旋转、调整、整饰等处理。检查合格后，便可以将处理好的光栅图进行存储，在存储对话框中选择TIF格式，按“确定”，经处理好的光栅文件就以TIF格式自动储存。
三、光栅图像校正（影像纠正）
在图形的扫描输入或数字化输入过程中，可能由于操作的误差，数字化设备的精度或图纸变形等因素，使得输入后的图形存在着局部或整体的变形，为了减小输出图形的变形，提高图形的制作精度，图形输出之前必须进行误差校正。
误差校正包括光栅数据的误差校正和矢量数据的误差校正。我们这里要讲的是光栅数据的误差校正，即影像纠正。影像纠正的过程：进入图像配准系统，通过“文件”下的“数据输入”将光栅图转换为MIS文件；打开MIS文件，进入“镶嵌融合”下的“DRG生产”、“图幅生成控制点”“输入图幅信息”输入图幅号；不要关闭“图幅生成控制点”对话框，通过点击该对话框，不同的四个“角点”在图像窗口，踩准其对应的图面位置；选择生成GCP，通过“顺序修改控制点”逐一校正，保存控制点信息，选择“逐格网校正”开始保存校正图像。如果要查看校正后的图像，可在MAPGIS输入编辑里直接打开查看。
四、图像扫描矢量化
影像纠正好后即可对光栅图像进行矢量化，进入MAPGIS窗口。
（一）系统设置
系统设置中有四个设置目录，其中工作目录属于用户数据存储目录，这个目录需我们根据自己光栅图像存储路径来设置。再次就是矢量数据库目录，也是要根据我们自己的字库存储路径来设置。此外系统库目录和系统临时目录一般情况下都不用改，直接用它的默认目录即可，特殊情况下根据我们自己的实际需求去设置。
系统设置有利于图形的编辑、修改；统一管理点、线、面图形文件和工程文件、栅格文件。在图形拷贝、复制时，不会丢损图员元或跟其它文件混淆。
（二）进入输入编辑
在输入编辑窗口中
1.新建工程文件
通过“文件”下的“新建工程”弹出对话框，“设置地图参数”。地图参数的设置可以直接从文件中导入，也可以自己来编辑。设置好后按“确定”选择“自定义生成可编辑项”、“确定”。新的工程文件建成，窗口自然分成两个部分，窗口的左半部分是工程编辑平台，右半部分是图形编辑平台。其中，左窗口主要是对工程中的图形文件进行管理；右窗口主要是对图形文件中的图元进行管理。
2.读图分层、新建图形文件
装入光栅文件，对光栅文件进行识读并分层。我们一般按照地理要素进行分层，把同一类的地理要素放在同一图形文件中。图形文件对于图形的编辑系统和输入而言，又可分为点、线、面三类。点文件包括文字注记、符号、子图等，而文字注记、符号、子图等又称为点图元。图元是指由一个控制点决定其位置，并且有确定形状的图形单元。线文件是由等高线、河流、道路、境界线等线状地物（线图元）组成。区文件是由同一方向或首尾相连的线图元组成的封闭图形。根据读图、分层，我们可以在工程文件中新建各个层对应的文件（图形文件）。比如：水系（图元）―线文件（WL）、注释（图元）―点文件（WT）、居民地（图元）―区文件（WP）、道路（WT）、首曲线（WL）、高程点(WT)等。各要素层对应的图形文件建立需在左窗口空白处单击右键，选择“新建点（新建线或新建区）”输入新建文件名。如果在系统设置中工作目录设置为光栅图像存储的路径“修改路径”就会默认为那条路径，这时就不需要修改，新建的图形文件就自动存储到光栅图像所在的文件夹中。如果系统设置中没有这样设置，则需修改路径，使图形文件自动存储到相应的文件夹中。“编辑属性结构”在创建新文件时可以不编辑，根据实际情况在矢量化过程或矢量化后进行编辑。最后选择“创建”系统在左窗口中就会显示出你所新建的图形文件。
3.新建工程图例
图例好比一个模子，每个图例中的参数都是固定的。这样在我们进行输入编辑中输入同一类图元时，就不必麻烦重新设置参数，只要拾取图例就可以进行输入，这样既简单又方便，而且同一图元的参数也得到了统一，避免参数混乱，同一要素分层不一致的现象出现。
工程图例的建立分以下几步
（1）在工程左视窗口中单击右键选择“新建工程图例”弹出对话框。
（2）选择图例类型（不同类型的图元对应不同类型的图例）比如：首曲线―线图例文件，注释―点图例文件。
（3）在图例信息中输入图例名称，描述信息和分类码。
（4）单击“图例参数”输入图例参数。
（5）选择“添加”按扭等所选图元添加到右边的列表框中，如需修改可按“编辑”按扭或双击列表框中的图例。
（6）建完后单击“确定”按扭，系统会提示保存文件，选择保存路径，保存即可。
使用图例板时，首先要关联图例。在工程左视窗口中单击右键，选择“关联图例文件”，用“修改图例文件”直接导入图例文件，单击“确定”。然后再单击右键选择“打开图例板”。新建的图例板就显示在窗口上。
4.进行矢量化
矢量化是地图编辑过程中的重要环节，是采集地图数据的重要手段。所谓矢量化，就是将栅格数据转换成矢量数据（电子数据）的过程，矢量化又分自动矢量化和交互矢量化两种，我们这里阐述的是人机交互式矢量化。在矢量化过程中我们同样采取先整体后细部的原则进行编辑。
（1）线编辑
我们通过矢量化操作，一开始进入系统的都是线图元及区域的边界，而且一般情况下，一幅图的线图元总比点图元或区文件多，占图的比例大，所以我们选择先从线编辑开始。
在进行线编辑时，我们可根据读图的情况，选择在线图元中比例较大的那个图元先编辑。比如：等高线占线图元的比例较大，而计曲线又是等高线中较明显的分化线，编辑好计曲线，在编辑首曲线时就不会因为栅格图的不清晰而少编辑或错编辑。所以先编辑计曲线，对首曲线的编辑起到非常直观紧要的作用，另外我们还可以根据自己的习惯或者匹好选择图元编辑的优先权。激活要编辑的图元文件，激活图元文件，表示当前所进行的编辑是在该要素层文件中进行的，并且所编辑的图元将保存在该文件中，从而达到层的矢量化。在图形矢量化过程中要充分、灵活利用图例板及几个常用的快捷键［F5（放大）、F6（移动）、F7（缩小）、F8（加点）、F9（退点）、F11（改向）、F12（抓线头）］。
下面就以矢量化过程几种常见线的编辑为例进行阐述。
①等高线：等高线又分计曲线和首曲线。经实践，我个人认为先从计曲线进行矢量化要好些，因为在光栅图像中，计曲线的灰度要比首曲线的深，进入矢量化时较易判别、识读、跟踪。而且每两根计曲线间就有四根首曲线，先编辑好计曲线，首曲线的编辑就易读、明朗了，矢量化的速度也就得到了提高。还有在有些光栅图像中，首曲线会出现断开或不清晰现象（等高线是闭合的光滑曲线，不能中断）在绘制这些线时可依据与它相距较近的计曲线的走向、延向绘制。
计曲线的矢量化，激活计曲线图元文件；在图例板中拾取计曲线图例；输入线（右手跟踪线移动鼠标，左手在键盘上灵活运用），按F8键实时加点，在坡度变化大的地方可以多加点，以保证矢量化的线跟光栅图像里的重合。大家都知道等高线是闭合的光滑曲线，若在输入时，无意间线被断开，可以用F12键来自动捕捉线头，继续矢量化。若线要闭合可单击右键同时按住ctrl键，线自动封闭。首曲线的编辑跟计曲线的操作基本一致。
②道路：道路有双线路和单线路，双线路通常都是有重型车走的公路或高速公路，单线路则是那些一般只有行人或小型车辆行走的道路，通常山地里最多。在光栅图像中双线路是显而易见的，所以我们可先选择编辑双线路。路的编辑选择折线、双线，沿数字化方向的右道线向前录入。在相交处时，一定要把光标放在其中一条线上，这样相交处就会自动断开。
单线路的编辑一般从边框线处录入，它可以穿过等高线，并且爬坡。单线路分叉很多，在编辑时，可选择一条主线开始，然后再从分叉处依次编辑。单线路与水系有时会很难分辨，我们需要根据他们的自然特征来区分。水系通常总是从谷底流动，不会出现爬坡现象（水往低处流）而小路可以爬坡顺着山腰或向山顶走向。掌握了它们的自然特征，就不难把他们区分开来。
③陡坎：陡坎是由许多垂直的短线跟一条折线相交来表示的。在矢量化时我们要注意线型生产的方向，如果编辑后，方向错误我们可以利用工具箱中的改向线来纠正它。
④水系：水系的编辑一定要符合自然水流的特征通过谷底的集水线应与等高线成正交，不得出现爬坡现象。在一些平坝区，水系和道路都比较多并且交织成网。在编辑时就很难入手，我们可以根据水系的自然特性，找准入手点。在一些低凹处，他们就汇集成湖泊或水库，不妨我们先编辑水库、湖泊，然后再从水库或湖泊边逐一编辑水系，这样就不会导致混淆，提高编辑的速度。
⑤多边形居民地：输入多边形居民地我们可有两种输入法。一种是正交多边形输入，这种操作属于移动操作，线利用移动操作输入一条边，然后移动鼠标形成一长方形，接下来用光标捕捉一条边，成功后移动光标就可以进行部分扩展，从而生成正交多边形。另一种折线输入，选用正交，线与线垂直闭合。
⑥地类界：地类界是一些点连成的线，在编辑时，我们要能判断它的始于终，比如：遇到道路时，它是穿过路还是沿路的走向分界，一般遇到不容易判断的地类界，我们可选择从路旁或水系旁的界点出发。
以上几种线图元都是我们常见的，有些不常见的线图元在输入时我们可以借用工具箱进行编辑，比如：造一组线、造平行线、输入圆、椭圆等都可以使用工具箱中的剪切、复制。删除、移动等来完成编辑。
（2）点编辑
点图元有6中类型分别为注释、子图、圆、弧、图像、版面。下面就注释的编辑为例进行阐述。
①输入步骤
a、先输入点图元图标（激活点图元文件）进入输入状态。
b、打开图例板、拾取图元参数
c、把光标放到图元的控制点处，单击左键。
②文字注记
a、单个文字注记、直接输入。
b、分数注记：/分子/分母/（比如：表示为/G3/1659.72/）。
c、角标注记：上标注记#+角标，下标注记#-角标，还原#=还原注记（比如：表示为C#-5#+b#=煤层）。
③对齐坐标
用拖动操作选择需要对齐坐标图元所在的区域，捕获图元，在工具箱中选择点对齐图标，弹出对齐信息，选择对齐的方向，如选择垂直方向左对齐，单击“确定”，被选择的一组图元就会自动在垂直方向上左对齐。
④剪断字串
剪断字串是将一个字串剪断，使之成为两个或多个字串，在工具箱中选择剪断字串的剪断处单击鼠标左键，系统会弹出剪断字串的对话框，对话框中会显示你剪断后字串的内容。根据实际需要按“增”“减”来确定剪断位置。
⑤连接字串
连接字串是将两个字串连接起来，成为一个字串，在工具箱中限制连接字串图标，用鼠标左键捕获第一字串后，再用鼠标左键来捕获第二字串，系统就自动地将第二字串连接到第一字串后面。
⑥改变角度
字串输入好后，在工具箱中选择字串角度，用鼠标左键来捕获要改变角度的字串，按住鼠标左键拖动，直到字串旋转到你所需要的角度，放开鼠标左键即可。
点图元除以上图元编辑处，还有其他的，如：修改文本、修改参数、移动点、复制点等，这些都可以利用工具箱来做会更方便些。
（3）区编辑
区的生产有两种方式，一种是经“拓扑处理”自动生产区，称之为自动化方式。另一种是在“编辑子系统”中用光标选择生产区，我们称之为“手工方式”。我们主要阐述“手工方式”。为了生产区域，我们首先要有构成区的曲线（弧段），这些曲线可以是数字化或矢量采集的线用“线转弧”或“线工作区提取弧段”得来，也可以是屏幕上由编辑器生产的（即由“输入弧段”功能生成）。在输入区之前，这些弧段应经过“剪断”“拓扑查错”“结点平差”等前期处理，否则造区失败。具体操作如下：移动光标到欲生成的区元内，按下鼠标左键，此时如果弧段拓扑关系正确，则立即生成区。若造区失败说明弧段拓扑关系不正确，就需用“剪断”“拓扑查错”“结点平差”等功能将错误纠正。下面就用区编辑的相关步骤进行讲述。
①输入弧段
输入弧段与线编辑中输入线操作基本相同，唯一的区别就是“输入弧段”所得到的线作为弧段存入区工文件中。
②从线工作区提取弧段
从线工作区捕捉一条或一组线作为弧段存入区工作文件，若捕捉的线与面图元工作区中的弧段有重叠现象，就需要对弧段进行删除，剪断等操作。
合并区是将相邻的两个面图元合并为一个面图元，移动鼠标依次捕获相邻的两个面元，系统即将先捕获的面图元合并到后捕获的面图元中，合并后的面图元图形参数及属性与后捕获的面图元相同。
分割区是将一个面元分割成相邻的两个面元，执行该操作前要在该面元分割处形成一条分割弧段（用“输入弧段”或“线工作区提取弧段”均可），后移动鼠标捕获该弧段，系统即用捕获的弧段将面元分割成相邻的两个面元（其中隐含“自动剪断弧段”及“结点平差”操作），分割后的面元的图形参数及属性与分割前的面元相同。
⑤挑子区（岛）
如果一个区域中嵌有一个小区，我们希望它们有各自的颜色、图案和属性，以便分辨、确认。假如我们不确定其母子关系，在区域填充时，母区就包括子区在内的整个区域填上母区的颜色、图案和属性，子区填上自己的颜色、图案和属性，结果在他们的相交部分就形成两种颜色和图案的叠加，在输出时会失真。如果我们确立这两个区域的母子关系，将外层的大区作为母区，内嵌的小区作为子区，那么在填充时，母区在填充自己的颜色和图案时，将属于子区的那部分挖去，让子区填上自己的颜色和图案。挑子区的作用就是确立区域嵌套的母子关系，以达到制图的要求。
区的输入还有其他，比如：复制区、区镜像、区相交等都为区的编辑创造有利的条件。
点、线、区的编辑全部完成后，一幅图就基本成型了，尔后，我们还需要对图形进行查错、修改及整饰，完成后便可进行成果输出。用MAPGIS编辑得到的图形文件可以跟其它格式文件相互转换，比如工程中常用的AUTOCAD、CASS、龙软等，在实际操作过程中我们可以利用各个软件的优点相互配合、相互转换，使绘图工作更加快捷、方便。
五、经验总结
经过对图形扫描矢量化的实际操作，我得出以下几点经验供大家参考。
（一）认真读图，读好图有利于图形分层，建立完善的图例板，有利于提高矢量化的速度。
（二）分层进行矢量化。分层矢量化有助于矢量化操作员能在最短时间内清楚自己下一步工作，让我们随时保持清晰的头脑，工作起来既轻松又愉快。此外，分层矢量化为以后工作提供方便，而且，图层之间根据需要可以进行重新组合，形成新的图形文件。
（三）建立完善的“图例板”，并灵活运用可以避免反复进入菜单修改参数，从而提高矢量化的速度，运用“图例板”还有个好处就是达到分层矢量化不会让同一图层的图元参数发生混乱，保证矢量化的精度。
（四）灵活使用文中提到的几个快捷键，可以有效地提高矢量化的速度跟精度。
（五）灵活运用工具箱中各种工具，方便编辑，使图形更完美。
（六）分清编辑的主次，保证在矢量化过程中头脑清晰，做到有的放矢。
本次论文是以MAPGIS软件操作平台为例对扫描矢量化的流程及经验进行阐述，文中主要介绍了MAPGIS的用途和优点、光栅图像的来源、影像纠正、扫描矢量化的基本过程及我自己在实践过程中得到的一些经验。论述过程是以我的实际操作为基础，借助“MAPGIS地理信息系统”教材来阐述的，在论述图形扫描矢量化的流程时，基本都是我个人的观点，大家在实践操作时可以不按照我的那种方法进行，只要了解基本的矢量化步骤，掌握各种工具的用途，就可以根据自己的习惯或爱好去操作，结果只要能满足工程图形的要求和精度就可以。
七、参考文献
MAPGIS地理信息系统
电子工业出版社
编辑：印记　　点击数：2353　　录入时间： 10:34:12
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