雷麗珍，曾 菲

（1.廣東省國(guó)土資源技術(shù)中心，廣東 廣州 510075）

地理空間框架屬于“數(shù)字城市”建設(shè)的支撐體系與核心內(nèi)容，主要包含矢量電子地圖、影像電子地圖、暈渲地勢(shì)電子地圖及三維景觀圖。暈渲地勢(shì)電子地圖在分層設(shè)色的基礎(chǔ)上再加暈渲以增強(qiáng)地貌的立體效果，并疊加水系信息以及一些重要的居民地、交通線與境界線等社會(huì)經(jīng)濟(jì)要素和地名標(biāo)注，著重表現(xiàn)地面及區(qū)域內(nèi)各要素的高低起伏，以及與地勢(shì)密切相關(guān)的海岸河流與湖泊等水系物體的分布和形態(tài)特征，顯示出該區(qū)域山河分布的脈絡(luò)體系、結(jié)構(gòu)形式、各種地貌類型的形態(tài)特征，并以電子地圖的形式分級(jí)表現(xiàn)出來(lái)。本文以東莞市為例，闡述了地勢(shì)暈渲圖的制作技術(shù)。

1 基本原理及制作流程

1.1 地勢(shì)暈渲圖基本原理

地勢(shì)暈渲是一種采用光線照射使地表產(chǎn)生反射的地面表示方法[1]。利用DEM制作暈渲圖的基本原理是，將地面立體模型的連續(xù)表面分割成許多個(gè)單元 (如矩形)，然后根據(jù)單元平面與入射光線之間的關(guān)系計(jì)算出每個(gè)單元的照度，確定其灰度值，并把它投影到平面上，達(dá)到模擬現(xiàn)實(shí)地貌起伏的效果。單元選得越小，表現(xiàn)的暈渲就越連續(xù)、自然[2]。

1.2 暈渲地勢(shì)電子地圖制作流程

在ArcGIS環(huán)境下制作暈渲地勢(shì)電子地圖，分為空間數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、底圖制作、電子地圖配置、切片等步驟，如圖1所示。

2 空間數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

作為“數(shù)字城市”的一個(gè)組成部分，為保證暈渲地勢(shì)電子地圖適當(dāng)而足夠的信息量，選取境界、水系、道路和地名注記作為疊加信息。為適應(yīng)AraGIS軟件及數(shù)據(jù)配置要求，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理，將原始SHP格式數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入GDB數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)采用高斯-克呂格投影，經(jīng)緯度坐標(biāo)，具體如下：

圖1 暈渲地勢(shì)電子地圖制作流程圖

1）境界：選擇省界、市界、縣界(東莞市無(wú)縣界)、鎮(zhèn)界，采用廣東省二調(diào)數(shù)據(jù)。

2）水系：只疊加面狀數(shù)據(jù)，采用與矢量電子地圖相同的水系面層數(shù)據(jù)，按暈渲底圖范圍裁切。人工提取雙線河中心線，屬性錄入河流名稱，用于注記。提取有名稱屬性的水塘、水庫(kù)等面狀數(shù)據(jù)，用于名稱注記。

3）道路：選取鐵路、高速公路、國(guó)道、省道、縣道、鄉(xiāng)道、其他公路、主干道數(shù)據(jù)、次干道數(shù)據(jù)，并合理分層。為保證顯示效果，可根據(jù)不同級(jí)別取舍要素分級(jí)刪減抽稀。高速公路、國(guó)道、快速路編碼及名稱參照最新版公路圖進(jìn)行核實(shí)修改，從而保證數(shù)據(jù)的正確性與現(xiàn)勢(shì)性。

4）注記。暈渲地勢(shì)電子地圖以表現(xiàn)地形為主要目的，因此不需要全部標(biāo)注興趣點(diǎn)，只選取地級(jí)政府、縣級(jí)政府、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、行政村、水系名、道路名、山體名、一般地理名、島嶼名等，并根據(jù)不同分級(jí)進(jìn)行取舍。

3 基于DEM的地勢(shì)暈渲底圖制作

3.1 數(shù)據(jù)基準(zhǔn)

暈渲底圖數(shù)據(jù)源采用保密處理后的東莞市全境1∶10 000 DEM數(shù)據(jù)（Img格式），采樣間隔為5 m，1980平面坐標(biāo)系，按3°分帶，1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

3.2 暈渲效果圖制作及參數(shù)設(shè)置

圖2為暈渲底圖制作流程圖。

圖2 暈渲底圖制作流程圖

首先要進(jìn)行DEM鑲嵌。使用Erdas軟件，鑲嵌效率較高。鑲嵌完成的DEM 數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS軟件ArcToolbox 中的Spatial Analyst Tools 目錄菜單Surface下HillShade 工具，可以很方便地生成地貌暈渲效果圖（灰度圖）。HillShade 工具需要設(shè)置幾項(xiàng)參數(shù)，如圖3所示。

圖3 暈渲地勢(shì)底圖參數(shù)設(shè)置對(duì)比圖

通過(guò)以上典型參數(shù)設(shè)置對(duì)比可以看出，方位角45°，立體效果不明顯，135°及225°產(chǎn)生反立體效果，光照高度65°明顯比45°具備更細(xì)膩的立體效果，而垂直比例因子選2的情況下會(huì)產(chǎn)生反差過(guò)大的情況。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)比對(duì)，方位角采用315°，光照高度采用65°，垂直比例尺設(shè)為1，相對(duì)于比較平坦的地區(qū)或?yàn)榱丝鋸埖乇憩F(xiàn)地貌的立體景觀，可以采用提高垂直比例因子的方法[3]。

3.3 彩色暈渲圖制作

在ArcMAP中進(jìn)行圖面配置得到彩色暈渲圖，灰度暈渲圖顏色保持灰度，將其明暗拉伸比率調(diào)大，避免因?yàn)轭伾^(guò)深而看不清地形變化的情況。將DEM 數(shù)據(jù)設(shè)為綠色，根據(jù)高程值分為10級(jí)，顏色漸變；并設(shè)置一定的透明度和亮度，疊加到灰度暈渲圖上，從而得到數(shù)字城市地勢(shì)暈渲圖底圖。

4 暈渲地勢(shì)電子地圖配置

4.1 分級(jí)設(shè)置

根據(jù)《電子地圖規(guī)范》要求，制定比例尺顯示級(jí)別的原則為：最小比例尺以能夠顯示全圖為基準(zhǔn)，最大比例尺依具體需求和實(shí)際數(shù)據(jù)而定[4]。因此地級(jí)市地勢(shì)暈渲電子地圖制作定為第9、11、12、13、14、15共6級(jí)， DEM分辨率為5 m，可滿足15級(jí)數(shù)據(jù)要求，9級(jí)可顯示全圖，具體如表1[5]所示。

表1 地圖分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

4.2 配圖原則

配圖要求按照色彩協(xié)調(diào)、符號(hào)形象、圖面美觀的原則，設(shè)定不同要素顯示符號(hào)與注記，包括其樣式、規(guī)格、顏色等，相同要素符號(hào)及注記在各級(jí)顯示中樣式顏色應(yīng)一致。水系注記字頭朝北，河流沿線標(biāo)注，道路名稱沿路標(biāo)注在一側(cè)，道路編碼按級(jí)別加底色字頭朝北沿路擺放。注記要相互無(wú)壓蓋，盡量不壓蓋地物，同時(shí)應(yīng)考慮到暈渲底圖的色彩，放到反差明顯的合適位置。下一級(jí)數(shù)據(jù)內(nèi)容原則上不得少于上一級(jí)，并根據(jù)配圖效果進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

4.3 配圖方法

配圖過(guò)程全部在ArcGIS環(huán)境下進(jìn)行，直接疊加各層數(shù)據(jù)，通過(guò)設(shè)置符號(hào)樣式及注記標(biāo)注樣式，保存為*.Mxd格式，直接進(jìn)行切片。具體過(guò)程為：

1）在配置好的暈渲底圖上，按待顯示的層次由次到主添加所需各層數(shù)據(jù)文件，在相應(yīng)的級(jí)別顯示比例下，逐層按地物類編碼設(shè)計(jì)顯示的符號(hào)樣式、寬度、大小及顏色。

2）注記設(shè)計(jì)。ArcGIS Maplex標(biāo)注引擎是為放置標(biāo)注提供更多功能的附加拓展模塊，合理使用它的不同工具可以完成一些特殊的效果[6]。按代碼控制是否標(biāo)注及標(biāo)注的字體、大小及樣式，注記分為點(diǎn)注記和沿線標(biāo)注注記，沿線標(biāo)注根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)標(biāo)注的密度。在規(guī)定的各級(jí)顯示比例下瀏覽，確定后導(dǎo)出注記層至GDB庫(kù)，再根據(jù)地形圖注記原則，進(jìn)行注記編輯，處理好壓蓋、分布等問(wèn)題。

3）保存為mxd文件。

配圖時(shí)各級(jí)分別配置，每級(jí)保存為一個(gè)mxd文件，從最高級(jí)別開(kāi)始，首先處理15級(jí)，確定好配置方案后，可復(fù)制為14級(jí)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)，保證符號(hào)的一致性。注記標(biāo)注按設(shè)計(jì)要求適當(dāng)取舍，導(dǎo)出注記層進(jìn)行編輯，以此類推，逐級(jí)設(shè)計(jì)。

4.4 瓦片制作

利用基于ArcGIS開(kāi)發(fā)的國(guó)家平臺(tái)運(yùn)行程序可直接調(diào)用配置的mxd文件進(jìn)行分級(jí)切片。切片完成后，在輸出目錄下會(huì)生成一系列的子目錄和圖片，應(yīng)對(duì)各個(gè)目錄的切片數(shù)據(jù)用ACDSEE或?qū)隝E瀏覽器等進(jìn)行快速瀏覽，看切片是否完整，標(biāo)注內(nèi)容是否正確等。東莞地勢(shì)暈渲圖最終效果如圖4所示。

圖4 東莞地勢(shì)暈渲圖最終效果圖（13級(jí)、15級(jí)為局部效果）

[1]楊曉超. 地貌暈渲生成技術(shù)分析[J]. 地理空間信息,2009,7(5):138-141

[2]吳樊,俞連笙. 基于DEM的地貌暈渲圖的制作[J].測(cè)繪信息與工程，2003,28(1):31-32

[3]李維慶,劉增林,曾文軍.高質(zhì)量暈渲圖制作技術(shù)研究[J].測(cè)繪,2008,31(50):235-237

[4]Esri.ArcGIS電子地圖制作與發(fā)布流程[R].北京:Esri, 2011

[5]CH/Z 9011-2011.測(cè)繪行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).地理信息公共服務(wù)平臺(tái):電子地圖數(shù)據(jù)規(guī)范[S]. 北京：測(cè)繪出版社，2012

[6]劉清麗,陳品祥,顧娟.北京市大比例尺政務(wù)應(yīng)用級(jí)線劃電子地圖制作研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2012（1）：60-63

[7]王文江. 基于ArcGIS 的地貌暈渲法可視化表達(dá)與分析[J]. 大眾科技，2011,(9):86-88