地圖螢幕數字化全過程

地圖螢幕數字化

   地圖數字化是目前GIS擷取地圖資料的主要來源，而地圖螢幕數字化又是這一來源的一種常見方法，相比手扶跟蹤數字化而言，它具有成本低，速度快等優點，隨著電腦普及以及數字化軟體功能的增強，它已成為大多數人擷取地圖向量資料的首選。那麼什麼是地圖螢幕數字化呢？它又有那些具體的方法步驟呢？在數字化的過程中又該注意那些問題呢？本文是根據本人對螢幕數字化的理解以及做過相關工作後的經驗上進行總結，並沒有通過專家的評鑑，因此難免有錯誤的地方。

   首先回答的是什麼是螢幕數字化？

   螢幕數字化就是根據數字化(向量化)軟體（如R2V，ArcMap中Arcscan模組等），對已經進行掃描的地圖分層進行向量化的過程。

   數字化的方法與步驟？

   在回答這個問題之前，首先需要知道地圖是地球表面現象經過投影后的到的平面圖形，而地圖掃描後僅僅是一張圖片（從這個意義上講它後我們通常見到的電子圖片沒有任何區別）,當載入到軟體中後所顯示的座標只是軟體顯示視窗的座標，另一方面數字化的圖層又必須有地圖的實際平面座標，因此這就要求我們在地圖數字化之前要先進行從地圖顯示視窗座標系統到實際地圖座標系統的轉換，這就用到了地圖配准操作，將在下面進行介紹。

   為了方便說明，本文的所有和數字化操作過程都是基於Arcmap中的Arcscan模組（Arcscan是一個功能非常強大的向量化模組）進行的，所用的地圖資料為1：5萬地形圖，分幅編號是13-52-112-丁，採用的是Beijing54座標系，投影是6度分帶的高斯—克呂格投影，從圖上可以知道投影的中央經線是129°E，1所示（由於保密的原因，因此圖面只是部分）。

                 圖1   示範所用的地圖範圍

   具體的數字化步驟如下：

   1、開啟ArcMap，載入ArcScan模組（在功能表列空白處右鍵，選擇ArcScan就可以了），然後在功能表列上Tools/Extensions，將ArcScan前的複選框挑上鉤；載入地圖配准模組Georeferencing,方法同載入ArcScan一樣。圖2所示：

                圖2 載入模組

  

2、為data frame設定地圖座標系統，從前面的介紹可以知道，這裡設定座標系統是和地圖的真實座標系統一致的，也即是採用Beijing54地理座標系統下的高斯-克呂格投影，具體的設定前面已有介紹。3所示：

   

              圖3 設定地圖座標系統

3、載入地圖

4、利用Georeferencing進行地圖配准（建議先把Georeferencing下的Auto Adjust前的勾去掉。點擊 表徵圖進行選取控制點。控制點的選取原則是知道確定座標的點（在這裡是，如果是圖到圖的配準的話則需選取實際位置不變的點），地圖的四角都有經緯度座標，因此先分別選擇這四個點（具體方法是放大地圖，在經緯度相交的地方點一下，然後再在其他任何位置點一下（也許認為這樣不對，別忙，下面將做解釋），這就完成了一個控制點的初選取，然後在依次完成其餘點的選取。

   選擇完成後在點擊表徵圖 ，可以看到4所是的一個表格。

              圖4 控制點座標的Link Table

   可以看到地圖的Xmap,Ymap欄位，先把這個放在一邊，下面進行大地座標（經緯度表示），到平面座標的轉換（平面單位，這裡是米），也即使地圖上的如48°50′N ，127°45′E的點投影后在地圖上的平面座標是多少的計算過程。轉換需要相應的投影參數，為了方便，可以使用一些座標轉換的小軟體。將這些點的座標轉換完成後對應輸入Xmap和Ymap下的表格中。5所示：

              圖5 修改座標後的Link Table

確定之後在Georeferencing下拉條中一次進行 、 、 操作進行地圖輸出、輸出的格式自選，建議用Tif格式。

5、地圖數字化

   建立需要數字化的圖層，如等高線層，圖層的座標系統應和之前實際地圖座標系統一致。載入需要數字化的圖層和地圖檔案（已經完成地圖配准後的檔案）和該地圖檔案的某一個波段柵格資料（如Band2），將該單波段柵格映像二值化，Start Editing後這時可以看到ArcScan工具條被啟用。

   說明：ArcScan向量化工具只能在二值化柵格資料的情況下使用，而載入RGB合成的地圖資料是為了便於人工幹涉向量跟蹤，當然也可以不載入（後果是工作量大大增加並且容易出錯）。將單波段映像不顯示，這是就可以利用ArcScan向量化地圖要素同時人看到的是“真彩色”合成的“原地圖”，便於操作。6所示：

           圖6   向量化等高線樣本

一些建議：

   1每數字化完一個要素，就給它添加屬性值；

   2如果自動跟蹤效果不好，不妨重新設定一下二值分類的範圍；