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地图点状符号提取与识别 金建波 HYPERLINK mailto:dulvyizhihua@ dulvyizhihua@ 创意来源 由于目前国内有大量早期的地图（包括普通地图和专题地图）没有经过数字化，无法成为可用数据，这使得对于城市扩张分析、生态演变、地形地质演变分析等均造成影响。而对地图人工数字化却又是一项非常费时费力的工作，导致我们空有数据源却无法利用这些数据的尴尬局面。因此我便有了这样的创意：对地图的点状符号进行提取和识别，用以替代点状符号的人工数字化过程。 软件概述 定位：专业辅助性软件开发包。 本软件包的主要功能包括： 对于经过扫描的地图（比例尺1:10000~1:200000，图像格式为*.tiff或*.jpg），通过数学形态学的算法将地图点状符号提取出来并成为一个独立的图层（点状符号图层）； 然后将这些符号进行识别，并将点状符号坐标输出到文件（数据包括点状符号的坐标信息及相应符号名称，符号大小），至此完成符号的提取和识别工作。 本软件包的最大的特色就是利用数学形态学的方法来提取并识别地图点状符号。它可以根据点状符号本身的形态来进行提取，并且将结果（符号的坐标和符号名）保存起来，以便于专业软件进行自动数字化。而目前市场中还没有软件同类或相似的功能，因此这一特点可以进一步开阔专业软件的功能，减轻人的劳动强度。 运行环境及所需设备 由于地图数据较为庞大，因此对于计算机有一定要求： Win95/Win98/Win2000/WinNT/WinXP操作系统，pc机（建议内存64MB以上，PentiumⅢ处理器以上）。同时须具备GIS专业软件如：MapInnfo7.0，ArcInfo9.0。 开发概述——理论基础 该软件包是基于数学形态学进行开发的，因此我们可以利用其已有的算法进行组合完成软件包的开发。 其具体流程如下示例： 首先利用专业软件mapinfo建立带有“实心点状符号”的一幅例样地图test.tif（1025*582），如下： 基于数学形态学面向灰度图象进行处理，因此首先对地图test.tif进行灰度处理，从而得到灰度图象test1.tif，如下： 现在例样地图上只剩下灰度值较低的点状符号和灰度较高的面状符号，因此我们现在对该图进行阈值处理，得到点状符号的地图层，结果如图temp2.tiff： 以上过程均有现成算法，因此我们可以顺利完成这些功能。 现在需要对该点状符号图层result.tiff的符号进行识别。 对result.tiff符号识别过程如下： 1、通过符号的灰度关联广度遍历确定符号，然后利用坐标均值求出每个符号的坐标中心，及其长轴和短轴信息； 2、若长短轴之比大于等于3:2，则该符号为房屋；在其它情况下，取每个符号的长短轴做矩形，矩形边分别与长短轴垂直，将这些矩形保存下来，并将长轴长度保存下来作为size的值； 3、对原灰度图象test1.tif利用上面存储的多个矩形进行裁减，得到新的符号图层； 4、对该图层上的符号进行匹配即可得到符号名name； 5、将name和size以及符号中心坐标x，y保存入文件，完成识别过程。 Typedef Struct { int x,y; //符号屏幕坐标 char* name; //符号名 int size; //符号大小 } symbol; 未来展望——市场前景 正是由于目前国内测绘部门拥有大量未经数字化的地图，而他们也苦于人工地图数字化的巨大劳动代价，同时大量的分析研究又需要数字化地图，导致了这种软件包的市场前景非常巨大。由于它的操作简单，因此它能够面向不止那些测绘部门的专业人员，同时它也能够面向那些非专业人员，来辅助他们进行研究。因此总的来说它的市场前景很好。 地图符号包括点状、线状和面状符号，而基于线状和面状的符号提取均有了成功的算法，因此后续开发应该加入线状和面状符号的提取、识别，完善它的功能，从而最终成为GIS专业软件完整而强大的功能模块。 结语 本软件包是基于数学形态学进行处理的，由于目前还没有成功的算法对各种点状符号进行提取和识别，因此这个软件包功能我只完成了部分算法，期待后续开发。