蔡柳陽(yáng)　陳　斌　陳遠(yuǎn)帆　

摘要：本文主要介紹了AutoCAD技術(shù)應(yīng)用于第二次土地調(diào)查的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，一是如何通過(guò)掃描矢量化進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其次是把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到GIS系統(tǒng)中。筆者結(jié)合實(shí)際工作在這方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，重點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)精度問(wèn)題進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫(kù)精度

0 引言

根據(jù)國(guó)務(wù)院部署，自2007年7月1日起開展第二次全國(guó)土地調(diào)查，并以2009年10月31日為調(diào)查的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)，統(tǒng)一進(jìn)行變更調(diào)查數(shù)據(jù)更新。第二次全國(guó)土地調(diào)查利用遙感等先進(jìn)技術(shù)，以正射影像圖為基礎(chǔ)，逐地塊實(shí)地調(diào)查土地的地類和面積，掌握全國(guó)各類用地的分布和利用狀況；逐地塊調(diào)查全國(guó)城鄉(xiāng)各類土地的所有權(quán)和使用權(quán)狀況，掌握國(guó)有土地使用權(quán)和農(nóng)村集體土地所有權(quán)狀況；調(diào)查全國(guó)基本農(nóng)田的數(shù)量、分布和保護(hù)狀況，對(duì)每一塊基本農(nóng)田上圖、登記、造冊(cè)；建立互聯(lián)共享的覆蓋國(guó)家、省、市(地)、縣四級(jí)的集影像、圖形、地類、面積和權(quán)屬為一體的土地調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)；建立土地資源變化信息的調(diào)查統(tǒng)計(jì)、及時(shí)監(jiān)測(cè)與快速更新機(jī)制。

土地調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)需用專用的GIS軟件，如AreGIS、MapGIS、MapinfO等，由于擔(dān)任第二次土地調(diào)查任務(wù)的單位和技術(shù)人員絕大部分是測(cè)繪行業(yè)的，多數(shù)測(cè)繪技術(shù)人員只熟悉AutoCAD軟件而不熟悉GIS軟件，這對(duì)土地調(diào)查工作，特別是對(duì)土地利用數(shù)據(jù)建庫(kù)帶來(lái)較大的困難。為了充分發(fā)揮現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，保質(zhì)保量做好第二次土地調(diào)查工作，作者結(jié)合實(shí)際工作，對(duì)如何把AutoCAD技術(shù)應(yīng)用于土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)當(dāng)中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，其中包括通過(guò)掃描矢量化進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到GIS系統(tǒng)中，然后對(duì)數(shù)據(jù)的精度進(jìn)行分析。

1 掃描矢量化

1.1 分幅圖掃描及校正 聚脂薄膜圖及像片圖相對(duì)于普通圖紙具有變形小不易伸縮的特點(diǎn)，所以二次土地調(diào)查的工作底圖采用聚脂薄膜或DOM影像圖為二底圖。

本次實(shí)驗(yàn)研究，采用AnitechE8AO幅面掃描儀，對(duì)聚脂薄膜圖按400dpi分辨率進(jìn)行二值掃描。為了保證柵格圖像的精度，需要注意以下幾點(diǎn)。①掃描儀分辨率不低于400dpi；②為避免掃描影像的歪斜失真，掃描時(shí)應(yīng)注意保持掃描送紙的水平，DRG與水平線的角度不宜超過(guò)0.2度；③幾何糾正。選擇四個(gè)內(nèi)圖廓點(diǎn)和至少五個(gè)均勻分布的公里格網(wǎng)點(diǎn)為控制點(diǎn)，當(dāng)矢量化底圖圖件變形誤差超限時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加控制點(diǎn)數(shù)量，以保證糾正精度；控制點(diǎn)的選取應(yīng)在DRG放大2-3倍的條件下完成；糾正后的DRG，其圖廓點(diǎn)和公里格網(wǎng)交點(diǎn)坐標(biāo)與理論值的偏差不大于0.1mm；將圖廓點(diǎn)、公里格網(wǎng)點(diǎn)、控制點(diǎn)等坐標(biāo)按檢索條件在屏幕上顯示，與理論值套合檢查糾正精度，記錄檢查結(jié)果，不合格影像應(yīng)重新糾正。④DRG數(shù)據(jù)應(yīng)存儲(chǔ)為國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)壓縮的TIFF或BMP格式文件；⑤坐標(biāo)系統(tǒng)及投影變換。當(dāng)基礎(chǔ)圖件與數(shù)據(jù)庫(kù)的坐標(biāo)系不一致時(shí)，需要進(jìn)行坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；當(dāng)涉及跨帶時(shí)，需要進(jìn)行投影變換作換帶處理。

1.2 數(shù)據(jù)采集

1.2.1圖形數(shù)據(jù)采集 圖形數(shù)據(jù)采集是在AutoCAD下完成的。根據(jù)土地利用現(xiàn)狀圖的實(shí)際情況以及規(guī)程要求，在AutoCAD下定制了一部分工具和符號(hào)并制定了相應(yīng)的技術(shù)要點(diǎn)。①根據(jù)圖幅理淪圖廓，縮放校正后的柵格圖像大小，移動(dòng)?xùn)鸥駡D像位置，使之與理論內(nèi)圖廓完全吻合。②在圖形矢量化過(guò)程中，將圖像線條放大約30倍，在線條中間跟蹤圖像，在畫曲線時(shí)，要求采點(diǎn)均勻，走線圓滑。③對(duì)于相臨圖斑共用一條邊界的情況，共用邊界不重復(fù)跟蹤，利用AutoCAD下邊界處理的命令，利用已有邊界，自動(dòng)生成區(qū)域。④在每幅圖矢量化結(jié)束后，首先由繪圖員自行檢查，然后交檢查員檢查，最后將分幅圖打印出來(lái)與薄膜圖扣合，全部檢查無(wú)誤，分幅圖才能進(jìn)行拼接。⑤在分幅圖拼接過(guò)程中，采用人工拼接的方法。在拼接交叉點(diǎn)距離過(guò)大的情況下，以保證精度為前提，取交叉點(diǎn)的中點(diǎn)進(jìn)行拼接。

本次實(shí)驗(yàn)首先對(duì)一個(gè)面積適中的圖斑分別獨(dú)立進(jìn)行10次矢量化，考察矢量化的精度；其次是對(duì)大小不同的圖斑分別獨(dú)立進(jìn)行兩次矢量化，研究不同大小的圖斑矢量化的相對(duì)精度。

1.2.2 屬性數(shù)據(jù)采集

屬性數(shù)據(jù)采集在地理信息系統(tǒng)(GIS)平臺(tái)中進(jìn)行，這里就不贅述。

臺(tái)賬數(shù)據(jù)錄人結(jié)束后，根據(jù)詳查控制面積，對(duì)匯總數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，以保證各行政單位各地類面積與控制面積相同，數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)可在Excel中進(jìn)行。

2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是在GIS軟件下接收AutoCAD拼接完畢的矢量圖的過(guò)程。首先要求在AutoCAD下以DXF格式保存圖形，然后利用GIS軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)人DXF文件，并對(duì)轉(zhuǎn)人的點(diǎn)、線、面文件分層進(jìn)行處理。

根據(jù)《土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》和《數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)技術(shù)規(guī)范》的建庫(kù)要求，建立數(shù)據(jù)庫(kù)屬性結(jié)構(gòu)，并錄人各類屬性數(shù)據(jù)。對(duì)于地類圖斑層，錄人圖斑的標(biāo)識(shí)信息，完成圖斑數(shù)據(jù)錄人，達(dá)到圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一致性，建立完整的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前應(yīng)先進(jìn)行數(shù)據(jù)格式、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)精度、現(xiàn)勢(shì)性等方面的檢查，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和相應(yīng)處理。

3 精度分析

在土地利用數(shù)據(jù)建庫(kù)過(guò)程中，成果精度主要取決于數(shù)字化精度。柵格圖像人工數(shù)字化方法的誤差主要存在于四個(gè)方面:一是圖紙伸縮誤差，二是圖紙掃描誤差，三是柵格圖像校正誤差，四是數(shù)字化澡作誤差。下面分別進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

3.1 圖紙伸縮產(chǎn)生的誤差 圖紙伸縮產(chǎn)生的誤差由于紙張質(zhì)地不同，差別也比較大。如前所述，聚脂薄膜圖紙及用相紙印制的DOM圖具有變形小不易伸縮的特點(diǎn)，，其伸縮誤差可以忽略不計(jì)。

3.2 圖紙掃描誤差 一般工程掃描儀的掃描精度偏低，而且由于其走紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)缺陷，會(huì)造成“歪斜失真”。實(shí)驗(yàn)中采用的掃描儀，其掃描失真的出廠指標(biāo)為±0.1％，實(shí)際工作精度均在±0.06％以內(nèi)。一幅1:10000標(biāo)準(zhǔn)圖幅的掃描最大誤差一般小于0.25mm。

3.3 柵格圖像校正誤差 用不同的掃描分辨率對(duì)同一幅圖進(jìn)行掃描，然后根據(jù)柵格圖像內(nèi)圖廓的四個(gè)頂點(diǎn)進(jìn)行四點(diǎn)定向，定向誤差如表1所示。

從表1可知，比例尺為(1:10000)土地利用現(xiàn)狀圖，在實(shí)驗(yàn)中采用400dpi的分辨率進(jìn)行圖紙掃描，定向誤差為1.27m。

3.4 數(shù)字化操作誤差 在進(jìn)行圖形數(shù)字化過(guò)程中，由于人為習(xí)慣或操作方式不同，跟蹤地圖時(shí)視野大小，曲線圓滑程度，數(shù)字化后圖斑面積必然存在著不同。表2是對(duì)同一圖斑進(jìn)行10次跟蹤矢量化得到的結(jié)果，表3是對(duì)不同大小的圖斑兩次跟蹤矢量化的差異，由此來(lái)估算數(shù)字化操作的精度。由表2數(shù)據(jù)，根據(jù)菲列羅公式。求得數(shù)字化圖斑面積中誤差為m=±0.01515(畝)，相對(duì)誤差為0.17％。

對(duì)同一圖斑進(jìn)行10次跟蹤矢量化結(jié)果見表2

不同大小的圖斑兩次跟蹤矢量化的差異見表3

由以上的數(shù)據(jù)可知，在數(shù)字化的過(guò)程中，由于人工操作產(chǎn)生的誤差是很小的，基本可以控制在0.5％以內(nèi)。

4 結(jié)論

由以上實(shí)驗(yàn)研究及分析可得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

4.1 應(yīng)用AutoCAD技術(shù)，對(duì)土地利用現(xiàn)狀圖或土地調(diào)查外業(yè)調(diào)繪的影像圖進(jìn)行掃描和校正，然后進(jìn)行矢量化采集圖形數(shù)據(jù)。在AutoCAD下以DXF格式保存圖形，然后利用GIS軟件的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)人DXF文件，并對(duì)轉(zhuǎn)人的點(diǎn)、線、面文件分層進(jìn)行處理，用于建立土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。方法簡(jiǎn)便易行，適合于不熟悉GlS軟件的測(cè)繪技術(shù)人員，有利于第二次土地調(diào)查工作的全面開展。

4.2 在掃描矢量化過(guò)程中，主要誤差是圖紙掃描誤差以及數(shù)字化操作誤差，圖紙伸縮誤差及定向誤差較小。減小圖紙掃描誤差的措施主要有，選擇較高分辨率及“歪斜失真”較小的掃描儀，掃描底圖的放置方向及要正確;其次是數(shù)字化操作時(shí)要把柵格圖像放大到30倍左右，跟蹤描繪線條影像的中間。

4.3 矢量化圖斑的誤差與圖斑的大小有關(guān)，圖斑面積越小，其相對(duì)誤差越大。綜合考慮各種因素，應(yīng)用AutoCAD技術(shù)進(jìn)行掃描矢量化，最大誤差不超過(guò)0.5％，滿足GIS建庫(kù)的要求。

4.4 通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)掃描矢量化及數(shù)據(jù)采集中應(yīng)注意的問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。