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地理信息系统（GIS）作为信息科学和信息产业的重要组成部分，其研究和应用已经受到世界各国的普遍重视。地形图与航测数据、遥感影像、实地测量数据相比，因其获取容易、资料保存完整、信息量大、进行数据采集相对比较容易等优点，仍然是GIS空间数据的重要来源。在由遥感影像获取空间数据的影像识别与特征提取的许多问题没有解决之前，这一现状仍会维持相当长的一段时间。因此，研究和探索自动化程度与作业效率较高的方法，进行地图要素的识别对GIS的应用具有重要意义。
数学形态学是一种研究图像的新的数学方法，它是建立在集合代数基础上、用集合论方法定量描述几何结构的科学。它研究图像的几何结构，其基本思想是利用一个携带对象特征的结构元素收集图像的信息。正因为结构元素有着无可比拟的优势，使得形态学图像处理已经成为计算机数字图像处理的一个主要研究领域。1980年，数学形态学首次应用于GIS领域。由于数学形态学为栅格数据处理提供了实用的空间结构分析理论，目前已成为栅格数据处理技术的一个非常重要的理论和方法，也广泛应用于GIS领域的方方面面。
本文以数学形态学方法在二值地图符号自动识别中的应用作为研究内容，试图为地图要素的自动识别提供一种新的方法。由于本文构造的数学形态学变换模型是基于二值图像的，因此本文首先在总结分析传统二值化算法的基础上，改进和优化自适应分区二值化算法，实现彩色地图的二值化处理，并根据数学形态学理论，构造了形态闭合滤波模型、骨架抽取模型、骨架描述的噪声清除模型、线划要素的修复模型、文字符号的修复模型，实现二值地图中线划图形与文字注记及点状符号的相互分离，对图文分离结果图像，结合地图中注记符号自身的几何和拓扑特征，首次提出在地图栅格符号库支持下采用数学形态学击中击不中变换来进行地图符号识别与定位的新方法。同时，基于上述的理论与方法，作者设计了一个实验系统。系统采用迭代开发方法，利用统一建模语言（UML）设计了灰度图像处理用例描述、图文分离用例描述、地图符号识别用例描述以及相关子系统的上下文图，在Visual C++环境下编程完成了彩色地图的二值化处理，并较好识别出了不依比例尺中的依据纬度方向表示的地图符号。
本文以1：5万比例尺地形图为实验数据，在实验系统中验证了二值化算法实现和数学形态学方法的地图符号识别，试验结果表明本文所使用的算法正确、技术路线合理，具有一定的实用性和现实性。