摘要：由于历史地形图涉及不同年代、不同比例尺、不同坐标系，而在实际的应用过程中往往需要多幅地形图拼接使用才能充分发挥其作用，故管理方法的探究也非常重要。为实现历史地形图的保护与高效利用，我们利用ArcGIS平台开展了一系列的历史地形图扫描建库工作。本文基于地形图档案资料扫描建库技术方法与实践展开论述。
关键词：地形图档案资料；扫描建库技术；方法与实践
引言
当前，曲面扫描的矢量化已成为将图像、文字等数据从模拟转换为数字信号并使用矢量化方法检索矢量图形数据的主要GIS数据源之一。但是，扫描的图像通常有许多缺陷，包括各种无法直接应用的失真和噪音。图像预处理(ImagePreprocessing)是消除这些失真和噪音的过程，可帮助捕获和识别生成的图像数据。其中包括影像演算、平滑度、滤镜波、对比增强、微调等。实质上，影像的座标和灰阶值都会变形。
1历史地形图扫描
馆藏的历史地形图资料有聚脂薄膜图和纸质图两类，年代较远的图纸都出现了不同程度的褶皱，有些当年的铅笔原图字迹也开始变模糊，因此，历史地形图的扫描工作主要考虑的问题有3个:一是保证有足够的精度，扫描出来的图片视觉效果上应达到和原件一致;二是数据量大小应在一个适宜的范围，数据量太大既占存储空间，也必然影响后期的可视化加载显示和最终的成果利用效率;三是保证原件在扫描过程中的绝对安全，避免损坏。经过市场对比考察和实际的反复试验，选用ContexHD3650彩色大幅面扫描仪，相比于传统的滚筒式黑白扫描仪，其能更全面完整地保留纸质图上的各种信息、作业痕迹，且成色较好，基本不用再做调色、匀光等处理，且空间占用小，有利于扫描后的图片裁切、存储和历史地形图的真实展现。将扫描分辨率设置为300dpi，色彩模式选择256彩色模式，图片格式为jpg，完成历史地形图的扫描工作。
2扫描地形图纠正原理
历史地形图是记录城市发展的宝贵信息，对城市研究越来越重要。历史地形图通常以聚酯薄膜片的形式制作和存储，这使得难以找到使用方法。要保护历史地形图数据，请数字化图纸，因为扫描的图像只有图像坐标，没有地理坐标。这给使用扫描的地形带来了极大的不便，需要进行校正、裁剪内部图形、调整等。当前的地形图校正软件主要包括MapGIS、ArcGIS、MicroStation等。这些软件校正基本相同，对于矩形平铺中的大型地形表面，可以使用内部轮廓的四个角点(这些角点无法进行批处理)来满足精度要求。定位资讯(例如卡号、外形图点、格线等)通常位于地形图中，因为检视框数目是根据特定规则排列的，并且会抑制地形图的位置、范围和比例尺等资讯。检视框编号用于解析地形图面中等高线4角点处的理论地形座标，并将内部出图点放置在扫描的地形地图上，以建立用于扫掠的影像点座标。
3地形图扫描数字化
数字高程模型是描述地球表面状态的空间形式。表示法由代表不同灰度的不同隐喻组成。由于其实用的显示方法，数字高程模型变得越来越宽。从地理信息系统、地质学、地形、光度学到卫星图像。为数字高程建模的一种低成本方法是使用提取的高程数据在地形图中内插缺少的高程信息。地形图的自动检测已运行多年，可供查阅的文献不胜枚举。自动矢量化需要以下步骤:(1)用扫描仪扫描原始地图数据；(二)设定超出时应改正的限度；(3)通过框架法细化提取的信息；(4)将矢量数据的最终细化转换为栅格。复杂地形图通常使用不同的颜色来表示不同的信息。本文引入了一种新的方法，在没有相关层的情况下保持原始地形图的原始颜色，如b .信息层，直接接触。此外，本文还采用了先进的图像处理方法，提取了一系列控制点。最后，根据自动矢量化的方法，从地形图建立数字高程模型。
4效率对比
在地形图内由同一起点开始打点或框选，矢量化相同范围的地形图等高线，通过耗时长短来比较3种方案的效率，方案A需要操作人员的判断和描点，且通常需要将数据框比例尺放大至1∶4000以上，在等高线分布密集的区域甚至要将数据框比例尺增大到1∶2000。数据框比例尺越大，每次操作之后矢量化范围就越小。但方案A在后续的拓扑检查及处理中耗时较少，考虑到方案A省略了Photoshop预处理步骤，遇到等高线排布简单的地形图时，方案A的手动矢量化与拓扑检查及纠错步骤节省了更多的时间，因此遇到线条简单的地形图时，方案A的效率比方案B高。自动矢量化一般不用考虑比例尺，只要保证选中的区域质量符合要求，对于同样大小的区域，自动矢量化可以在选中的区域同时矢量化多条等高线，而手动追踪矢量化每次最多只能矢量化一条等高线其中的某一段;对于相同长度一条等高线时，基于ArcMap所提供的算法支持，自动矢量化可以通过计算机在该条等高线范围内立刻生成要素，手动矢量化则需要操作人员根据等高线的走向逐个打点。根据以上信息，在地形复杂的区域，自动矢量化的速度是手动追踪矢量化的3倍以上。地形图等高线分布越密集，自动矢量化能够节省的时间就越多，尤其在地形复杂且的地形图Ⅲ中，方案C较方案A节省了近40h;而对于地形简单的地形图Ⅰ，方案B拓扑检查和纠错的时间与方案A的手动追踪打点相差不大，但随着难度指标增高，3种方案的效率优势差异愈加明显。
5图像的细化
若要在将图纸扫描为光栅图像后保留图形中的信息，线宽通常必须大于一个像素。提取图像素对图形识别的重要性高于形状，而不是宽度和宽度。萃取线条中心线称为细分，在图面中以细线表示线粗。优化的目的是消除冗馀数据，保持图形的结构，并为进一步的矢量跟踪奠定基础。优化算法对数据存储、处理速度和精度具有特殊影响。因此，选择良好的细化算法也很重要。国内外对包含大量细化算法的细化算法进行了大量详细研究。基本上可以按图层拆分，提取的算法基于轮廓和边界级别。不同的算法具有不同的速度和效果特征，并且具有某些缺点，这些缺点可能导致更大的扭曲、角点、交点导致偏移、毛皮等，而中间结果需要更多的空间。到目前为止，还没有一复杂的算法只能根据已经优化的算法来检索和改进图像的骨骼像素以及图形的形状、拓扑、连接性等特征。根据数字图像处理中常用的四边形和八个相邻域算法，在每一个过程中确定像素是否满足可擦除条件。它使用扫描结果作为下一个周期的起点，逐步分离结果，直到获得最终的优化结果。
结束语
建立的栅格地形数据库已经在地质勘察、旧城改造、学术研究、城市历史风貌展示等方面广为应用，为城市开发、建设和管理提供了宝贵的历史地形图资料参考，达到了有效保护历史地形档案资料的目的，为推进测绘历史档案信息化建设、促进历史档案信息深挖掘奠定了基础。
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