扫描地形图中点状符号和建筑物的自动识别研究
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摘要
本文通过对模式识别、地图制图以及地理信息系统等大量资料的学习研究，认为地形图模式识别是代表当前地图制图领域发展的前沿和主攻方向，而纸质地图将在相当长的时期内仍是地理信息系统的信息和数据来源。目前地理信息系统作为信息科学和信息产业的重要组成部分受到世界各国的普遍重视，并得到了快速的发展。地形图的矢量化是获取数字地理信息的主要途径之一。传统的手扶跟踪矢量化方法有速度慢、精度低、可靠性差、自动化程度低和劳动强度大等缺点，已远远不能满足地理信息系统发展的需要。从地形图扫描上识别和提取数字地理信息为地图数字化开辟了新的途径，对促进地理信息的建立和应用具有重要的意义。本文从这个角度出发，基于对地形图自动模式识别获取信息和数据，从四个方面进行了研究和探讨：
(1)、面向自动识别扫描地形图数据预处理内容研究，包括二值化阈值选取、地形图的噪声消除、地形图符号的细化、细化后的断点修补和毛刺的剔除等。
(2)、提出地形图整体分层处理策略和地形图要素识别分割详细策略，分析了地图要素的结构特征，并对整体策略和详细策略进行了比较详细的描述，提出了要素识别和提取算法库的设计，对待识别目标的定位分割问题进行讨论。认为该方法可以大大节约地形图符号识别速度和识别效率。
(3)、用统计-结构结合法，重点在扫描地形图中对点状符号和建筑物的自动识别的研究。根据点状符号特征进行组合识别法识别；根据建筑物结构中有直角的特点，进行建筑物的先统计识别，后结构法识别。
(4)、提出了地形图模式识别系统的大体框架及组成内容，简单设计出识别子系统的结构。并通过影像匹配法对地形图符号获取进行了初步实验。为进一步实现地形图模式识别自动化开发提供参考，具有一定的理论意义和实用价值。
Pattern recognization of topographic map presents development tendence and forehead in map-made field for a number of pattern recognizationg ,map-made and geographic information system(gis) have been studied. Paper's map will be long time to apply to gis in information science and date source.At present, as an important component of information science and information manufacture.Gis have alreadly been payed a great attention to for many countries and achieved high-speed development . Map vectorization is one of primary ways to capture digital spacial information from topographic map . However ,the traditional tracing vectorizatoin methods have some defects in slowly ,low accurray and automatic , litter reliabilibities,working hard ect, and does not match on the development of gis . Recognization and extraching digitized geo-information from map image opens a new way for map digitization and it is achieved signaficant for geographic information constuction and application. In this paper ,the following four aspects are explored and discussed.
(1) Topographic map scanned is pre-settled for facing automatic recognization, It includes option of binary image, elimination of noise, thinning of symbols, modificatoin of intermittent points and deletion of error ect.
(2) The paper arise two strategys of topographic map,one is integral classification, another is breaking up symbol from a map. It analyse traits of symbol structure and design a store of recognization and extraching .It discusses certain position about symbol. That can save greatly speed and effect for recognization symbol.
(3) Base on the mingling method of statistics and structure, paper is studied in automatic recognization for point symbols and building symbols-Accoding to traits of point symbols,it adopts combination method to recognize. Acceding to traits of right angle of building image,it adopts statistics recognization when first ,at late it is structure recognization.
(4) Frame and contents of topographic map pattern recognization system are designed. Branch system is simply designed too.At last, point symbol achieved has tested with image match.lt will improve a reference for topographic map pattern automatic recognization,It has significance of theory and practice.
(1)、面向自动识别扫描地形图数据预处理内容研究，包括二值化阈值选取、地形图的噪声消除、地形图符号的细化、细化后的断点修补和毛刺的剔除等。
(2)、提出地形图整体分层处理策略和地形图要素识别分割详细策略，分析了地图要素的结构特征，并对整体策略和详细策略进行了比较详细的描述，提出了要素识别和提取算法库的设计，对待识别目标的定位分割问题进行讨论。认为该方法可以大大节约地形图符号识别速度和识别效率。
(3)、用统计-结构结合法，重点在扫描地形图中对点状符号和建筑物的自动识别的研究。根据点状符号特征进行组合识别法识别；根据建筑物结构中有直角的特点，进行建筑物的先统计识别，后结构法识别。
(4)、提出了地形图模式识别系统的大体框架及组成内容，简单设计出识别子系统的结构。并通过影像匹配法对地形图符号获取进行了初步实验。为进一步实现地形图模式识别自动化开发提供参考，具有一定的理论意义和实用价值。
Pattern recognization of topographic map presents development tendence and forehead in map-made field for a number of pattern recognizationg ,map-made and geographic information system(gis) have been studied. Paper's map will be long time to apply to gis in information science and date source.At present, as an important component of information science and information manufacture.Gis have alreadly been payed a great attention to for many countries and achieved high-speed development . Map vectorization is one of primary ways to capture digital spacial information from topographic map . However ,the traditional tracing vectorizatoin methods have some defects in slowly ,low accurray and automatic , litter reliabilibities,working hard ect, and does not match on the development of gis . Recognization and extraching digitized geo-information from map image opens a new way for map digitization and it is achieved signaficant for geographic information constuction and application. In this paper ,the following four aspects are explored and discussed.
(1) Topographic map scanned is pre-settled for facing automatic recognization, It includes option of binary image, elimination of noise, thinning of symbols, modificatoin of intermittent points and deletion of error ect.
(2) The paper arise two strategys of topographic map,one is integral classification, another is breaking up symbol from a map. It analyse traits of symbol structure and design a store of recognization and extraching .It discusses certain position about symbol. That can save greatly speed and effect for recognization symbol.
(3) Base on the mingling method of statistics and structure, paper is studied in automatic recognization for point symbols and building symbols-Accoding to traits of point symbols,it adopts combination method to recognize. Acceding to traits of right angle of building image,it adopts statistics recognization when first ,at late it is structure recognization.
(4) Frame and contents of topographic map pattern recognization system are designed. Branch system is simply designed too.At last, point symbol achieved has tested with image match.lt will improve a reference for topographic map pattern automatic recognization,It has significance of theory and practice.
引文
[1]边肇祺，张学工，模式识别，清华大学出版社，2001．5
[2]陈述彭，鲁学军，周成虎，地理信息导论，科学出版社，1999．5
[3]张祖勋等，数字摄影测量学，武汉测绘科技大学出版社，1997．1
[4]於宗涛，于正林，测量平差原理，武汉测绘科技大学出版社，1990
[5]杨德麟等，大比例数字测图原理、方法与应用，清华大学出版社1997
[6]李月景，图像识别技术及其应用，机械工业出版社，1985．3
[7][日]谷口庆治，数字图像处理，科学出版社，2002．2
[8]张毓晋，图像处理和分析，清华大学出版社，2002．5
[9]赫向阳，地图信息识别与提取技术，测绘出版社，2001．6
[10]黄文梅等，系统仿真分析与设计，国防科技大学出版社 2001．12
[11]王兆华，计算机图像处理方法，宇航出版社，1991
[12]夏德深，付德胜，现代图像处理技术与应用，东南大学出版社，1995
[13]沈清，汤霖，模式识别导论，国防科技大学出版社，1991
[14]王润生，图像理解，国防科技大学出版社，1995
[15]林宗坚，多重信息多重判剧影像匹配，武汉测绘科技大学，博士论文，1988
[16]黄文骞，地图模式识别的原理、方法与实现，郑州测绘学院，博士论文，1994
[17]黄培之，彩色地图扫描数据自动分层与等高线分析，武汉测绘科技大学，博士论文，1995
[18]刘学，基于知识的地图自动识别理论，武汉测绘科技大学，博士，1995
[19]傅仲良，地图图纸读取技术的研究，武汉测绘科技大学，博士论文，1996
[20]郝向阳，地图信息识别与提取技术的研究与实际，解放军测绘学院，博士论文，1996
[21]闫利，地形图图形要素识别技术的研究，武汉测绘科技大学，博士论文，1999
[22]吕建平，一种基于预测跟踪技术的地图识别方法，自动化学报，vol．16．No．1，1991
[23]林宗坚等，基于计算机视觉的专题图读取系统，武汉测绘科技大学学报，vol．17．No．2，1992
[24]钟玲，多媒体电子地图中地图漫游与地图动态缩放的实现，测绘通报，2000．11
[25]吴一全，朱兆达，图像处理中阈值选取方法30年的进展(二)，数据采集与处理，vol．8．No．4，1993
[26]吴成柯，刘靖，候格贤，图像分割的多参量遗传算法，自动化学报，vol．24．No．3，1996
[27]刘重庆，城市地图自动输入系统研究，上海交通大学学报，vol．30．No．5，1996
[28]吕建平，一种基于预测跟踪技术的地图识别方法，自动化学报，vol．17．No．1，1991
[29]刘惠娟等，地图中河流的自动识别方法，自动化学报，vol．19．No．4，1994
[30]林宗坚，傅仲良，地形图线状目标与点状符号和自动分离，武汉测绘科技大学学报，19(4)1994
[31]黄文骞，基于矩特征的点状地图符号识别，测绘科技动态，第二期，1997
[32]叶勤，地图数字化中符号识别定位方法的研究，武汉测绘大学，硕士论文，1994
[33]费立凡，地形图等高线组成综合的试验，武汉测绘科技大学学报，vol．18(增刊)1994
[34]赵志芳，一种基于特征参数匹配的工程图形矢量化方法，工程图学学报，1998年，第2期
[35]骆剑承，遥感地学智能图解模型研究及其应用，中国科学院，博士论文，1999．10
[36]陈杉，利用纹理信息辅助高分辨率卫星影像分类和地物识别，北京大学，硕士论文，1999．6
[37]周江，基于遗传算法的神经网络分类器研究，北京大学，硕士论文，1994．6
[38]王文平，印章图像处与识别算法的研究，北京大学，硕士论文，1994
[39]郑肇葆，数学规划在测绘学中应用，测绘出版社，1993．6
[40]罗正云等，Microsoft Visual c++ 6.0，兵器工业出版社，1999．6
[41]沈庭芝，数字图像处理及模式识别，北京理工大学出版社，1998．6
[42]http://www. esri. com
[43]http://www. gischina. com
[44]http://www. cnki. net
[45]G. Agam, I. Dinstein, Regulated Morphological Operations, recognition ol. 32, No. 4,1999
[46]Elisa H. Barney Smith, Characterization of Image Degradation Caused by Scanning Pattern Recongnition Letters 19,1998
[47]Andrew and K. Skidmore, Terrain position as mapped from a ridded digital elevation model, IjGIS, 1990,4(1): 33-36
[48]Hristopher M. Gold. Surface interpolation spatial adjacency and GIS, 1989
[49]Zhi lin li, Sampling Strategy and Accuracy assessment for Digital
[50]P. marzano, E. Pupo. Line-of-sight communication on terrain models, IJGIS1994,8(4):329-333
[51]Ping Wang,Applying Two Dimensional Kaman Filtering for Digital Terrain Modeling, IAPRS,1998
[52]闫利，用于制作的彩色密集地形图扫描矢量化的一个解决方案，测绘信息与工程，1999．3
[53]叶建栲等，基于综合算法的铁路、公路符号的自动识别，测绘通报，2000．6
[54]孙庆辉等，GIS中地形图输出对符号库建立的影响，测绘通报，2000．10
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