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地质图件矢量化是矢量地质数据来源的重要手段之一。矢量地质数据的质量直接关系到其应用系统分析的正确性和可靠性,决定着系统的成败。地质图件矢量化过程的数据质量问题是矢量地质数据精度研究的瓶颈问题。与所有面向数据资料的信息系统一样,地质数据来源的误差分析以及由此产生的数据质量控制技术成为地质勘查领域热点问题。
排除了地质图纸进入扫描仪的误差(图纸变形、操作误差等),本文从理论上详细描述了图像处理、矢量化、数据处理三大模块的图像矢量化全过程,实例分析了矢量化过程中影响空间数据质量的误差要素。基于误差要素分析理论与位置精度检查标准,给出矢量化各个过程的误差度量指标以及最佳保精度操作模式,从根本上建立起一套地质图件矢量化误差分析处理体系。在该体系基础上,实现高精度数据采集质量的图像矢量化系统,不仅延续了计算机图形学的经典问题,而且将矢量数据质量评估引入地学信息工程领域。文章的主要研究内容包括:
(1)文章介绍了地矿勘查领域数据质量研究的目的、意义和内容,指出了地质数据质量对地矿资源勘查信息系统(GMIS:GeologicalandMineralInformationSystem,又称地矿点源信息系统)的重要意义。详尽的分析了国内外地理信息系统领域(GIS:GeographicInformationSystem)数据质量控制的一般理论、研究方法、发展历程及主要成果,为矢量地质数据质量控制的研究提供了理论依据。
(2)数据结构文章描述了矢量化前后的数据组织形式,指出了栅格数据向矢量数据转化的现实意义以及图像处理技术、模式识别理论对矢量化的重要意义。
(3)矢量化前期图像处理本文详细介绍了矢量化前期图像处理过程,以要素分析的思想对图像预处理过程中灰度变换、噪声消除、收缩和膨胀、细化等以及图像几何纠正进行考查,实例分析了图像几何纠正对地质数据精度的影响。提出在实际应用中,图像的几何纠正误差是图像处理过程误差要素分析的重点,可将图像处理的误差归结为图像的几何纠正误差。
(4)矢量化处理过程本文详细给出了矢量化算法,并系统的分析了矢量化过程中参数设置对矢量化数据精度的影响,如最大最小线宽、扫描缓冲区大小、矢量化过程中最大转折角、跳跃矢量化的像素值等影响矢量化成果的关键误差要素。通过多次对比实验,给出了矢量化参数设置的最佳操作模式。
同时,论文还分析了在矢量化过程中计算机屏幕参数对矢量化数据质量的影响,如屏幕放大倍数、屏幕分辨率等参数,在实例研究基础上,给出了屏幕矢量化过程中的最佳屏幕放大倍数以及屏幕分辨率。
除此之外,论文还详细研究了人为因素对矢量化数据质量的影响,如整个矢量化过程是否由同一人完成、同一人在人机交互矢量化过程中屏幕定点位置等随机因素。并给出了几种常规的随机误差分布模型,实例检查了随机误差的统计性质。
(5)数据精度检查与评价论文阐述了屏幕矢量化后位置精度检查的一般理论和方法。为保证最终数据采集的精度,文章还提出了如何进行常规数据处理(平差)及矢量图形校正。
同时,基于误差要素分析理论与位置精度检查标准,系统的给出了矢量化过程的误差分析处理体系。该体系完整的表达了数据采集过程的质量控制技术流程,这也是本文研究的核心。
(6)矢量化系统的实现矢量化系统的实现是我们研究的最终目的。论文依据矢量化过程的误差分析处理体系,给出了系统的详细设计方案,并最终实现了能满足高精度采集要求的矢量化系统。文章的最后对地质图件矢量化误差分析与精度控制的后续研究提出了几点想法,对数据质量及其不确定性问题的研究充满了信心。