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ArcGIS地質圖矢量化技巧,值得學習!
發布日期:[2019-06-11 11:22:24]   點擊資料:110
1.底圖的配準

不同比例尺的圖件,有著不同的配準精度要求:

       1:20萬的地質圖,配準誤差不能高于20米;

       1:50萬的地質圖,配準誤差不能高于50米。

掃描質量很好的原始圖件,只需要4個以上的控制點用一次配準就可達到精度要求;掃描質量不好的原始圖件,必須要用二次甚至三次配準,在ArcGIS中,至少6個控制點才能進行二次配準,至少10個控制點才能進行三次配準。

控制點要均勻分布在圖面上。為了配準的方便,在配準之前,還有必要用圖像處理軟件對一些老化嚴重的圖件進行處理,以去除老化色,恢復其原色。

2.地理數據庫中要素類的建立

要素類的建立是地理數據庫建立工作的主要內容。

在地質圖的矢量化工作中,主要涉及到的要素類有面要素(Polygon Features)、線要素(Line Features)、點要素(Point Fatures)。

與地質有關的面要素有:侵入巖、沉積巖、變質巖、蝕變帶、各種脈巖等;

線要素主要有:斷層、地質界線等;

點要素主要則主要是各種礦點。

除此之外還有水系、道路、城鎮、居民點等非地質要素。  

在建立要素類的過程中,依次要設置名稱(Name)、別名(Alias)、類型(Type)、幾何特征(Geometry Properties)、坐標系(Coordinate System)、XY容忍度(XY Tolerance)、屬性表字段(Fields)等。

名稱是計算機識別要素類的依據,其設置要做到簡潔明了、見名知意,如果需要,還可以設置別名,請注意別名僅是供用戶識別使用的,它不是計算機識別的依據。

類型(即面、線、點)、幾何特征(即是不是包括Z值的3D數據)、坐標系的設置要和底圖相同,這樣才能保證矢量化后的數據與原始數據一致。

XY容忍度不宜設置過大,否則會影響到數據的精確度,我們可根據底圖具體的精度要求設置,比如1:20萬的地質圖,此值設為1米即可滿足精度要求。屬性表字段的設置十分重要,故放在下一節介紹。 

3.要素類的屬性表

要素類的屬性表的創建和填寫是矢量化工作的主要和關鍵內容。

屬性表的創建過程主要包括字段的命名、字段類型和字段長度的選擇。

例如對于侵入巖,可設置巖體地方性名稱、巖石類型、巖性符號、巖性代碼、巖石顏色、巖石結構、巖石構造、巖相、主要礦物及含量、次要礦物及含量、與圍巖接觸關系、接觸面走向、接觸面傾向、接觸面傾角、圍巖時代、形成時代、含礦性等。對于沉積巖及地層,可設置地層地方性名稱、地層單位符號、地層單位時代、巖石組合、巖石組合主體顏色、巖層主要沉積構造、生物化石、產狀等。

字段類型,在地質圖矢量化中常用的主要有:Short Integer、Long Integer、Float、Double、Text,因該依字段數據的特征選擇。

字段長度太短會不夠使用,太長又會造成數據冗余,尤其對于Text類型如此。

4.點、線、面的矢量化跟蹤

點、線、面的矢量化跟蹤,必須要遵循一個基本的原則,就是忠實于原圖,與原圖一致。

點的矢量化十分容易,只需將地圖上的點放到合適的大小,然后在其中心處定位即可。

線的矢量化也較為簡單,要求將線條放到合適的粗細,依次用鼠標對其跟蹤。由于掃描后的底圖在放大到一定程度時將會是一個個方形的柵格,有人主張將底圖放大到很大的倍數,跟蹤時將鼠標點在柵格中央即可,這樣可以將圖精確到柵格。

其實這樣的說法是不對的,這樣做的弊端有二:一是速度慢、效率低;二是這樣做的后果未必忠實于原圖,相反會造成一些細微的錯誤。如圖1所示,底圖的線條原本是光滑的,而按照一個一個的柵格跟蹤,出現了很多微小的鋸齒。

一定要認識到:任何柵格圖像放大到一定程度都會出現方形的柵格,這是柵格數據的一大局限,這些方格并不是原始底圖的真實反映,而是原始線條的近似表達。要跟蹤的不是一個個的方格中心點,而是所有方格的整體走勢。

圖1  正確和錯誤的跟蹤方法對比

A:正確的方法,把握所有方格的整體走勢,線條平滑

B:錯誤的方法,按照每個柵格的中心跟蹤,出現了很多微小的鋸齒

由此可見,所謂的“細致”是相對的,有時過于細致,反而會造成錯誤。所以正確的跟蹤方法應該是:把握所有方格的整體走勢,讓線條最大程度地貫穿這個走勢。一般來說,線條應該是平滑的。  

面的矢量化是最為復雜和繁瑣的,工作量非常巨大。總體上來說,面與面的拓撲關系有以下四種:相離、相鄰、相交、包含。處理好面的矢量化問題,就是要正確地處理好這四種拓撲關系。傳統的方法是:如果兩個面有公共的邊,在作圖時就要使用捕捉、跟蹤等工具,以保證這兩個面嚴格重合在公共邊。如果一個面中包含了另外一個面,在作圖時就要使用切割工具,然后才能在大面內部新建小面。

很顯然,以上關于面的矢量化方法在ArcGIS中完全是常規的方法。這樣的方法每次遇到公共的邊都要重復跟蹤,費時費力,操作起來非常繁瑣,稍有不慎就會產生錯誤,最常見的錯誤是在多個面的交接處產生一些小的三角形。這樣的錯誤修改起來也是非常麻煩的。  

正是因為傳統方法的以上缺點,我們強烈地不推薦這樣做,而是用一種更為快捷的方法:按照線要素的矢量化的方法將所有面的邊界當作線要素矢量化,從而形成一個叫做作圖原始線條的線要素類。注意:矢量化時所有面的邊界一定要閉合,所有的線條只能跟蹤一遍。然后再用工具箱中的“Feature to Polygon”工具,將作圖原始線條轉化為面。這樣做的好處是操作簡單,省時省力而且大大降低了出錯的機會。如圖2所示:

圖2  用工具箱中的“Feature to Polygon”工具可以將任何封閉的曲線轉化成面

5.圖例

這一部分的操作屬于視覺表達的范疇。

ArcGIS有強大的圖例生成工具,只要熟悉了操作方法,完全可以生成任何需要的圖例。在生成了圖例之后,應該將其保存為Style文件,Style文件一旦生成,可使用Style Manger對其修改和管理。

如果以后見到以前做過的圖例,這時只需調用以前做好的Style即可?;箍梢越玈tyle成套地保存,以后遇到這樣的圖例,只需用“Match to symbols in a style”的方法即可,這樣就可以節省大量的時間。如圖3:

圖3  Match to symbols in a style

6.多人分工協作技巧

如果要想在較短的時間內完成規模巨大的圖件,就必須要進行多人分工協作。多人分工協作要求每一位成員都嚴格執行統一的標準,只有這樣才能使每個人負責的各個部分都完美地整合銜接在一起。

在工作開始之前,可以建立一個分工圖框,每人負責其中的一部分,當所有人的工作完成后就要進行合圖。由于大家都是按照統一的分工圖框進行工作的,所以合圖時每個人的圖都可以很好地銜接在一起。有些被圖框一分為二的線和面,需要用Merge工具將其恢復原狀。如圖4所示:

圖4  分工協作時,可以設置分工圖框,每人完成其中的一塊,合圖時用Merge工具即可消除分工圖框線條

分工協作要求高度的一致性,大家執行的標準一點要細化到方方面面,如矢量化跟蹤時各節點之間的距離、填寫屬性表時各字符是大寫還是小寫,是全角還是半角等。如果在每一個細節上都做到統一,出錯的機會將會被降到很小,那么合圖后整個數據就會渾然一體。 

7.元數據

有人將元數據稱為“數據的數據”,它就相當于數據的說明書,對于一套完整的數據,元數據是必不可少的。但筆者對一些矢量化工作人員調查發現,元數據的重要性一直得不到足夠的重視,這是很不應該的。比如在商場中購物,沒有說明書的產品我們會認為它的質量是信不過的。同理,沒有元數據的數據,它的可靠度也不會太高。

 ArcGIS為我們提供了豐富而又強大的元數據編輯工具,進入ArcCatalog,選中所要編輯的數據,然后點擊數據編輯工具即可進行元數據的編輯,點擊各個選項卡即可對各個項目進行編輯。如圖5所示:

圖5  元數據編輯器

總結

地質圖的矢量化是一項要求細致的基礎工作,高質量的矢量數據將為以后的研究提供可靠的數據支撐。在掌握以上所述的方法之前,每人用6-7天時間才能勉強完成一幅1:20萬的區域地質圖,掌握了科學高效的方法后,每人用2-3天即可完成同樣的工作量。由此可見,掌握科學高效的矢量化方法是多么重要。

文章來源:地質GIS帝國

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