2. 誤差分析
(1)掃描矢量化方法精度的實驗分析
為了評價掃描矢量化中點位的精度和質(zhì)量，可以進行兩種途徑的實驗：一是把數(shù)字化矢量輸出結(jié)果與掃描原圖疊置在一起，觀察其吻合程度;二是對實測點位坐標(biāo)數(shù)據(jù)與矢量化坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的圖上相應(yīng)點的坐標(biāo)進行比較，用統(tǒng)計法求出矢量化的平均點位中誤差，這種點位中誤差包括了原圖固有誤差及掃描矢量化誤差的全部。
實驗中所使用的掃描儀為COLORTRAC 3680，分辨率為300dpi、256級灰度。掃描矢量化軟件為CASS 6.0 for Auto CAD 2002，地形底圖采用全解析野外測量測繪地形圖，其質(zhì)量標(biāo)準符合國家規(guī)范與制圖規(guī)范要求。將原測量的電子圖打印輸出到聚酯薄膜上，用于掃描矢量化。圖紙比例尺為1：500。
首先掃描得到“底圖. tiff”文件，由于薄膜圖紙存在誤差，在掃描過程中會產(chǎn)生誤差，掃描所得到的圖形存在旋轉(zhuǎn)和扭曲，該圖形不能直接用于矢量化，必須經(jīng)過糾正處理。而CASS只能對二值圖像進行糾正，所以，將“底圖.tiff”轉(zhuǎn)換為“二值.bmp”文件。然后在CASS環(huán)境下，插入柵格圖像，用line命令依次連接內(nèi)圖廓線四個角點，用list命令查詢這四條線段的長度，并與圖紙上相應(yīng)控制點間的線段長度進行比較，精確求出圖像的平均伸縮系數(shù)及旋轉(zhuǎn)角，將圖像縮放至實際大小并進行旋轉(zhuǎn)，接下來利用CASS提供的柵格圖像的糾正功能來進行糾正。由于CASS的糾正功能不夠強大，只選擇4個圖輪廓點來進行糾正達不到精度要求，所以本實驗采用仿射變換選擇5個點來進行糾正。除了4個圖輪廓點再選擇坐標(biāo)格網(wǎng)上的中心點。校正完成后，按照地物分類，分別進行圖像矢量化，過程中注意適度放大，仔細選取采樣點，標(biāo)準化操作。
a.矢量化輸出圖與原圖的比較
用一張竣工測量圖作為試驗原圖，在對掃描圖像進行二值化、幾何糾正處理、矢量化后，得到的矢量圖與原聚脂薄膜二底圖疊置起來時，所有線劃全被二底圖中原有線劃所遮蓋，說明數(shù)字化結(jié)果可靠、精度高。
b.實測坐標(biāo)與矢量化坐標(biāo)的比較
原圖是由實測坐標(biāo)繪制的，是三維坐標(biāo)，在這里只使用其平面坐標(biāo)。校正并矢量化后，圖上坐標(biāo)應(yīng)與實測坐標(biāo)相等，但因為存在著各種誤差（除測量誤差外的所有原圖固有誤差及掃描適量化方法誤差），兩者之間總存在不符值，由此不符值可以確定矢量化方法所產(chǎn)生的點位誤差。從圖上選取43個坐標(biāo)實測點，其實測平面坐標(biāo)與從矢量化圖形中量測的坐標(biāo)存在差值，見下表。
實測坐標(biāo) 圖上量測坐標(biāo) △X
(m) Y
(m) M2
(m)
X1 Y1 X2 Y2
95864.190 22102.458 95864.073 22102.760 -0.117 0.302 0.105
95925.292 22400.359 95925.216 22400.379 -0.076 0.020 0.006
95923.745 22155.592 95923.599 22155.599 -0.146 0.007 0.021
95891.122 22161.735 95891.275 22161.841 0.153 0.106 0.035
95930.760 22371.873 95930.812 22371.832 0.052 -0.041 0.004
95901.091 22377.097 95901.108 22377.185 0.017 0.088 0.008
95903.455 22389.547 95903.427 22389.476 -0.028 -0.071 0.006
95903.688 22390.252 95903.657 22390.288 -0.031 0.036 0.002
95907.127 22408.569 95907.035 22408.633 -0.092 0.064 0.013
95929.038 22419.027 95928.901 22418.978 -0.137 -0.049 0.021
95928.268 22419.200 95928.124 22419.160 -0.144 -0.040 0.022
95924.766 22419.849 95924.647 22419.749 -0.119 -0.100 0.024
95924.140 22419.991 95923.915 22419.915 -0.225 -0.076 0.056
95919.415 22132.621 95919.282 22132.736 -0.133 0.115 0.031
95885.074 22139.210 95885.033 22139.572 -0.041 0.362 0.133
95915.352 22111.011 95915.199 22111.006 -0.153 -0.005 0.023
95914.186 22120.952 95914.067 22121.299 -0.119 0.347 0.135
95909.496 22122.028 95909.475 22122.346 -0.021 0.318 0.102
95910.240 22125.424 95910.257 22125.734 0.017 0.310 0.096
95858.244 22100.330 95858.099 22100.661 -0.145 0.331 0.131
95852.487 22096.413 95852.428 22096.619 -0.059 0.206 0.046
95885.986 22165.086 95885.995 22165.448 0.009 0.362 0.131
95889.598 22185.313 95889.569 22185.714 -0.029 0.401 0.162
95909.562 22290.831 95909.657 22291.185 0.095 0.354 0.134
95915.096 22320.161 95915.135 22320.448 0.039 0.287 0.084
95882.850 22206.033 95882.962 22206.141 0.112 0.108 0.024
95902.122 22307.913 95902.267 22308.192 0.145 0.279 0.099
95907.752 22337.287 95907.900 22337.480 0.148 0.193 0.059
95912.606 22335.209 95912.765 22335.371 0.159 0.162 0.052
95915.126 22348.172 95915.188 22348.399 0.062 0.227 0.055
95918.580 22366.293 95918.629 22366.421 0.049 0.128 0.019
95924.139 22395.795 95924.103 22395.779 -0.036 -0.016 0.002
95916.133 22312.359 95916.267 22312.546 0.134 0.187 0.053
95921.139 22338.686 95921.220 22338.917 0.081 0.231 0.060
95924.109 22367.472 95924.165 22367.587 0.056 0.115 0.016
95929.821 22383.437 95929.802 22383.589 -0.019 0.152 0.023
95932.046 22387.986 95931.955 22388.143 -0.091 0.157 0.033
95934.142 22394.132 95934.067 22394.388 -0.075 0.256 0.071
95927.830 22401.310 95927.695 22401.336 -0.135 0.026 0.019
95976.420 22378.710 95976.389 22378.930 -0.031 0.220 0.049
95963.147 22368.577 95963.019 22368.799 -0.128 0.222 0.066
95951.471 22385.364 95951.321 22385.632 -0.150 0.268 0.094
95949.077 22382.275 95948.931 22382.502 -0.146 0.227 0.073
表 3-1實測坐標(biāo)與矢量圖量測坐標(biāo)的關(guān)系

以實測坐標(biāo)為真值，則真值誤差由下式計算：
（3-1）
點位中誤差：
（3-2）
平均點位中誤差：
（3-3）
將數(shù)據(jù)代入（3-1）（3-2）（3-3）三式計算，得到=0.236m，換算成圖上的點位誤差，則=0.472mm.
由此計算出的點位中誤差包含了圖紙固有誤差和矢量化方法誤差，即：
（3-4）
則：
（3-5）
以0.43mm代入，得=0.19mm。
(2) 結(jié)論
經(jīng)過前面的討論可知，實驗和理論估算值基本符合，掃描矢量化方法本身所產(chǎn)生的點位誤差為0.20mm左右。
四．總結(jié)
本文從掃描矢量化的過程入手，討論影響掃描矢量化結(jié)果精度的因素，在充分掌握了其工作流程的基礎(chǔ)上，分析了各個過程中的誤差來源及精度情況，后根據(jù)具體實例進行掃描矢量化的實驗，用實驗的結(jié)果來驗證了估算的精度值的正確性。
參 考 文 獻
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