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基于扫描细化算法的栅格地图自动矢量化方法研究

作　者: 刘人午
导　师: 杨德宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 矢量化自动扫描细化算法地理信息系统彩色地图
分类号: P283.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 62次
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内容摘要

自上世纪60年代以来,地图学与地理信息系统、遥感技术的迅速发展带动了地图制图技术的发展。现有纸质地图的矢量化及大量遥感数据的分类成图矢量化是现代地理信息数据获取的重要途径。随着我国1：10000地形图图库建设的开展,矢量化技术更是显得尤为重要。扫描地图、遥感影像分割分类图、栅格分析得来的栅格地图统称为栅格地图。目前有3种方法对栅格地图进行矢量化：手工屏幕追踪矢量化、半自动交互式矢量化、全自动矢量化及后处理。第一种方法速度慢,精度随制图员技术及注意力不同而变化,但误判率低；第二种方法速度一般,精度较高,误判率低；最后一种方法矢量化速度快,精度高,需要进行后处理来减少错误和误判,但目前的自动矢量化算法获得的成果的后处理所需时间很长,有时甚至超过第一种方法的处理时间,所以迫切需要改进。论文对栅格地图矢量化的方法、发展、研究现状等做了较充分的分析,指出了目前栅格地图自动矢量化存在的问题和不足,并提出需要改进的地方。文章先后对与矢量化有关的基础理论进行分析,并总结改良了一些处理方法,如：栅格地图重采样方法宜选择双三次采样法,其采样系数宜选择图中最细线线宽的0.1-0.4倍；栅格地图配准的逐格网校正方法；基于色彩对地理要素的提取方式,等等。论文主要对栅格线体的细化及自动追踪矢量化做了详细的分析和研究。通过算法设计、多次实验、反复修改算法,最终提出了基于线体形态特征的扫描细化算法。该算法受线体边界条件影响较小,并将线体细化的结果分为普通像元及特征像元两类,其中普通像元保证线体的连通特性,特征像元分为线头、特征点、交点3种,均用于矢量化坐标转换,大大减少了自动追踪时的计算量和储存空间,提高了矢量化的精度。此外,扫描细化算法的细化结果不论从格式上还是从功能上均有别于传统线体细化算法的细化结果。本文设计了适合该算法并使其达到最大功效的线体自动追踪算法。在追踪过程中采用本文设计的“五点三距压缩法”来实时压缩矢量数据。文章最后还对灰度线划地图、彩色线划地图以及彩色区域图三类栅格地图的自动矢量化及后处理方式进行了浅略分析和实验,证明了本文算法及方法的可行性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 问题的提出及研究的意义  10-13
    1.1.1 问题的提出  10-12
    1.1.2 研究的意义  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
    1.2.1 国外发展及研究现状  13-14
    1.2.2 国内发展及研究现状  14-15
    1.2.3 国内外研究现状评述  15
  1.3 研究方案  15-16
    1.3.1 研究目标  15
    1.3.2 研究内容  15-16
    1.3.3 技术路线  16
  1.4 研究特色和创新之处  16-17
    1.4.1 研究特色  16-17
    1.4.2 创新之处  17
  1.5 论文结构  17-18
  1.6 小结  18-19
第二章基础理论研究  19-40
  2.1 引言  19
  2.2 栅格地图重采样研究  19-25
    2.2.1 采样及重采样  19-20
    2.2.2 栅格地图重采样实验  20-25
  2.3 栅格地图校正  25-28
  2.4 彩色要素提取研究  28-32
    2.4.1 彩色地图  28-29
    2.4.2 色彩的定义  29-31
    2.4.3 基于色彩元素的单要素地理信息的提取  31-32
  2.5 栅格地图线体细化  32-37
  2.6 自动追踪矢量化  37-39
  2.7 小结  39-40
第三章扫描细化算法  40-59
  3.1 引言  40
  3.2 栅格地图中线体的形态特征  40
  3.3 新算法分析  40-43
    3.3.1 新算法对细化效果的要求  41-42
    3.3.2 新算法核心思想设计  42-43
  3.4 扫描细化算法  43-53
    3.4.1 扫描细化算法的基本处理办法  44-51
    3.4.2 扫描细化算法  51-52
    3.4.3 扫描细化算法程序流程图  52-53
  3.5 细化实验及对比分析  53-58
    3.5.1 扫描细化算法实现  53
    3.5.2 扫描细化算法对比分析  53-57
    3.5.3 扫描细化算法的时间复杂度  57-58
  3.6 小结  58-59
第四章线体追踪自动矢量化  59-69
  4.1 引言  59
  4.2 线体追踪中的矢量数据压缩  59-61
  4.3 基于扫描细化法的线体追踪算法  61-64
  4.4 自动追踪算法程序流程图  64-65
  4.5 实验分析  65-68
  4.6 小结  68-69
第五章自动矢量化成果的后处理及实验分析  69-75
  5.1 引言  69
  5.2 灰度线划地图自动矢量化及后处理方法  69-70
  5.3 彩色线划地图自动矢量化及后处理方法  70-71
  5.4 彩色区域地图自动矢量化方法  71-72
  5.5 实验及分析  72-74
  5.6 小结  74-75
第六章总结与展望  75-77
  6.1 总结  75-76
  6.2 展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-81
附录A (攻读学位期间发表的论文)  81-82
附录B (部分关键代码)  82-83

基于扫描细化算法的栅格地图自动矢量化方法研究

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