跟蹤數字化

地圖數字化是GIS的一種重要數據來源。數字化的方式主要有手扶跟蹤數字化和掃描數字化。手扶跟蹤數字化是地圖輸入空間數據較為廣泛的方法，近年來，由於硬件以及軟件技術的發展，掃描數字化的應用越來越廣泛。對於手扶跟蹤數字化的誤差分析已有不少的研究，但對於掃描數字化的研究則相對較少 ^[1]  。

1) x, y方向上的手扶跟蹤數字化座標偏差間是不相關的，它們的分佈與正態分佈略有差異。

2)由手扶跟蹤數字化引起的GIS位置數據誤差與其他潛在的誤差(例如缺乏獨立地面控制點數據)相比是相當小的。地面控制數據是最大的誤差源，然後依次是原圖固有誤差、地圖套合誤差和數字化誤差。

3)點的一次數字化產生的誤差較大，但重複數字化取均值的方法可使位置誤差減小 ^[1]  。

進一步的試驗和分析：

為了消除數字化儀座標系與地面座標系不一致及圖紙變形產生的誤差，根據己知地面座標的控制點和格網點採用相似變換和仿射變換消除系統誤差後得到數字化點在地面座標系統中的座標，將這些點的解析座標作為理論值，根據二者的差可以計算出數字化的中誤差，試驗結果表明，對於1:500的地圖，手扶跟蹤數字化的中誤差在圖上為0. 14，至0. 20mm之間。對於試驗結果還進行了分佈檢驗，經過分析認為手扶跟蹤數字化的誤差分佈不服從正態分佈，而可能是p=1. 6的P範分佈或NL分佈 ^[1]  。

手扶跟蹤數字化是地圖輸入空間數據較為廣泛的方法，是指將地圖放置於數字化儀上，用鼠標跟蹤每一個特徵點，數字化設備精確量測鼠標的位置，產生數據形式的座標數據。近年來，由於硬件以及軟件技術的發展，掃描數字化的應用越來越廣泛。掃描數字化採用高精度掃描儀將圖形、圖像等掃描並形成柵格數據文件，再利用掃描矢量化軟件對柵格數據文件進行處理，將它轉換為矢量圖形文件。以下對掃描數字化與手扶跟蹤數字化的作業特點作一比較 ^[1]  。

1、對原圖質量的要求

掃描數字化是對掃描得到的柵格圖進行矢量化，由於目前矢量化技術在抗干擾性等方面的侷限，對柵格圖象的質量有較高的要求，掃描的原圖應圖面清潔，圖象噪聲較少。手扶跟蹤數字化是由操作員選擇特徵點位進行數字化，可以有效的排除圖像干擾，相對於掃描數字化來講對原圖質量要求較低 ^[1]  。

2、對操作者的要求

手扶跟蹤數字化的有效性與操作者的熟練程度有很大關係，精度也因人而異，同時操作者的勞動強度很大，而掃描數字化的精度受人為因素影響較小，操作者的勞動強度較小，對操作者的要求也相對較低 ^[1]  。

3、對設備的要求

手扶跟蹤數字化需要的設備為數字化儀與一般計算機，一台數字化儀只服務於一台計算機。掃描數字化需要的設備為掃描儀與較高檔計算機，相比較前者而言設備成本較高，但一台掃描儀能服務於多台計算機 ^[1]  。

4、作業效率

手扶跟蹤數字化由操作者將所有圖面信息輸入計算機，作業效率較低，而掃描數字化可以採用半自動或全自動方式矢量化，相比前者具有較高的作業效率 ^[1]  。

5、數據的可靠性

掃描矢量化後可以將原柵格圖與矢量化圖疊加做檢查，能夠較容易地發現數字化錯誤並及時改正，而手扶跟蹤數字化則不易發現錯誤 ^[1]  。

數字化的方法主要包括手扶跟蹤數字化、自動跟蹤數字化，在對本研究中的建築物粗提取結果進行修復時將結合使用三種數字化方法。

手扶跟蹤數字化的方法主要針對建築物提取結果中建築物輪廓受損較嚴重的部分，以及在分割過程中破壞的建築物輪廓，用此方法進行修復。自動跟蹤數字化則是通過設定適當的閾值，實現對閾值為半徑的範圍內所有建築物邊緣節點的搜索與定位，主要是將在建築物提取過程中建築物輪廓完整的建築物邊緣矢量化，即將這些節點連接起來，組成多邊形，實現建築物輪廓的自動提取。而在進行植被提取過程中，由於植被的多樣性，有些植被覆蓋了部分建築物輪廓，所以在進行掩膜處理過程中，容易破壞建築物邊緣，影響提取的效果。因此，採用前面兩種數字化的方法修復破壞了的建築物輪廓 ^[2]  。