劉宇 雷歡
摘 要:地貌暈渲圖是直觀反映地形地貌的有效手段。地貌暈渲圖制作的關鍵環(huán)節(jié)包括地貌暈渲的生成技術、生產流程和表達形式。本文首先研究了地貌暈渲的基本理論,在此基礎上探索了地貌暈渲圖的制作方法,并以丹江口水庫區(qū)域為例,使用免費的ASTER DEM作為數據源,在Arcgis平臺下制作地貌暈渲圖,并對制作地貌暈渲圖中采用的相關參數進行了比較分析。
關鍵詞:地貌暈渲;ArcGIS;DEM
地貌暈渲是地圖制圖中地形的一種傳統(tǒng)的表現方式,以前傳統(tǒng)制圖都是由專業(yè)人員手工繪制。隨著計算機技術的發(fā)展,數字地貌暈渲技術得到了快速發(fā)展,從傳統(tǒng)的手工制作發(fā)展到計算機自動化制作[ 1 ]。
數字高程模型(DEM),是我國測繪“4D”產品之一。DEM數據通過一定的算法,能夠轉換為各種形式的專題圖產品[ 2 ],可用于制作坡度坡向圖、地形地貌暈渲圖等。本文基于DEM制作丹江口庫區(qū)的地形地貌暈渲圖。
1 設計思路
本文以丹江口水庫區(qū)域為研究區(qū)域,制作丹江口水庫區(qū)域的地貌暈渲圖。
丹江口水庫區(qū)域的地貌暈渲圖制作的思路是:獲取免費的ASTER30米DEM數據,DEM數據處理,山影數據生成,DEM渲染與山影數據疊加,參數分析,相關流程為:
DEM數據獲取→DEM數據處理→山影數據生成→DEM的渲染與山影的疊加→參數分析。
2 生成地貌暈渲圖
DEM數據獲取與處理:不同精度DEM數據的選取取決于制圖比例尺的大小,例如全國林地專題圖可選擇90m分辨率的DEM,隨著DEM精度的增加,地形的立體效果越好,數據量也會變大。目前,免費的DEM數據主要有SRTM、ASTER、GDEM等產品。本文選擇免費的ASTER 30m DEM數據作為數據源,下載后,使用Arcmap的Mosaic工具進行拼接,拼接后得到丹江口水庫區(qū)域30m分辨率DEM。
山影數據生成:丹江口水庫區(qū)域30m分辨率DEM拼接之后,對其制作山影來實現立體效果。在Arcmap的3D Analyst Tools工具箱中,使用Hillshade工具生成帶有立體效果的山影。
Hillshade工具的主要參數有:Altitude(太陽高度角),Azimuth(太陽方位角)、Z factor(垂直比例尺)。
太陽高度角的范圍為0~90、默認值為45,太陽方位角的范圍為0~360,默認值為315。垂直比例尺的默認值為1。A圖為方位角225°,高度角45°,垂直比例尺1下的山影效果,B圖位方位角225°,高度角70°,垂直比例尺2下的山影效果,對比兩圖,B圖光照角度增加,整體色調偏黑;垂直比例尺增大,山脊突出明顯。經過多次試驗與調整,本文確定Hillshade工具的參數為方位角225°,高度角50°,垂直比例尺1.3。
DEM的渲染與山影疊加:在Arcmap中加載丹江口DEM數據和山影柵格數據,調整圖層順序使DEM疊加到山影柵格上,設置DEM圖層的透明度屬性使山影可見。一般情況下山影使用黑白過渡的色帶進行渲染,DEM則選擇彩色色帶進行渲染。
地貌暈渲圖的制作需充分考慮數據及地形的情況,在此基礎上進行參數調整和試驗。C圖、D圖是DEM彩色色帶不同分級和不同透明度的疊加效果圖:顏色分級級別越高,顏色越細膩,反映的細節(jié)越突出,但是對于大比例尺地形暈渲圖制作,需要綜合考慮總體與局部,既能反映整體的特點,又能突出局部的層次感。透明度的選取需考慮圖面的美觀,清晰度等要素。經過多次試驗,本文將DEM數據按照紅黃綠色系由淺到深,制作彩色分層圖,分9級,透明度30%。
3 參數分析
地形暈渲圖的制作的取決于幾項參數的設定:
3.1 太陽高度角
太陽高度角是制作山影的重要參數,太陽高度角的的大小決定山影的范圍。太陽高度角過低,則山影的陰影面積大,太陽高度角過高,地形地貌的展現效果不好。
一般來說,地形地貌平緩的,可降低太陽高度角;地形地貌陡峭的,可采用較高的太陽高度角。丹江口水庫區(qū)域具有地形起伏多變、高差懸殊、氣候明顯的地貌特征,由于地貌的多樣化,為了突出表現山地的起伏效果,綜合考慮,采用50°的光照高度。
3.2 垂直比例尺
垂直比例尺是對地形地貌的拉升。如果山脊過于圓滑,不提高垂直比例尺則不能很好的體現地貌效果。因此,在地形地貌平緩的區(qū)域,增大垂直比例尺有利于突出地形地貌特點;在地形地貌陡峭的區(qū)域則不適合使用大的垂直比例尺。基于丹江口水庫區(qū)域地形起伏多變的特點,最終選用了1.3的垂直比例尺。
3.3 DEM顏色分級
DEM彩色色帶分級顯示,可以突出高程的變化,增加視覺效果。為了突出丹江口水庫區(qū)域高度的漸變層次,選擇紅黃綠色系由淺到深,制作彩色分層圖,共分9級。
4 總結
本文以丹江口為例,介紹了地形暈渲圖的制作流程,并使用ASTER 30米DEM數據,在Arcgis平臺下制作地貌暈渲圖,并對制作地貌暈渲圖中采用的相關參數進行了比較分析。對于幾項地形暈渲圖制作的參數需結合數據以及當地的地形地貌特點,在不斷試驗的基礎上,才能得到最佳的圖面效果。
參考文獻:
[1] 仲佳,王永,張立國.利用DEM制作暈渲圖的方法討論[A].2009全國測繪科技信息交流會暨首屆測繪博客征文頒獎論文集[C].2009年.
[2] 李志林,朱慶.數字高程模型[M].武漢:武漢測繪科技大學出版社,2000.
作者簡介:
劉宇(1993-),男,四川中江縣人,本科在讀,測繪工程專業(yè)。