基于暈渲技術(shù)的新型專題海圖制作研究——以“湛江港地貌暈渲圖”為例

◎ 周素娥 廣州海事測(cè)繪中心

基于暈渲技術(shù)的新型專題海圖制作研究——以“湛江港地貌暈渲圖”為例

◎ 周素娥 廣州海事測(cè)繪中心

融合暈渲技術(shù)的專題海圖比傳統(tǒng)海圖更具有表現(xiàn)力，能更加多元而美觀地展示制圖要素，本文簡單闡述“湛江港地貌暈渲圖”地貌暈渲的制作流程。

暈渲DEM 專題海圖

隨著海洋科研的深入和海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以往傳統(tǒng)的海圖已無法滿足社會(huì)需求，“一圖多用”的傳統(tǒng)海圖已逐漸發(fā)展為“專圖專用”的專題海圖。專題海圖內(nèi)容、形式不再拘泥于海圖圖式，其制圖領(lǐng)域?qū)拸V，更加多元、完善地表達(dá)制圖海域的主題要素。數(shù)字地貌暈渲技術(shù)作為一種新型的表達(dá)方式，在專題海圖上逐漸取得廣泛應(yīng)用。以“湛江港地貌暈渲圖”為例，研究基于暈渲技術(shù)制作新型的專題海圖。

圖1　 DEM生成的暈渲圖

1.暈渲技術(shù)介紹

暈渲法是利用陰影原理，以色調(diào)的明暗、冷暖變化表現(xiàn)地形起伏，在平面地圖上產(chǎn)生立體效果的一種繪圖方法。常規(guī)的暈渲方法為利用數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)在軟件下生成陰影，通過調(diào)整山影透明度、顏色變化等實(shí)現(xiàn)暈渲圖的最佳效果。

2.地貌暈渲制作

“湛江港地貌暈渲圖”要求完整表示湛江海事局轄區(qū)范圍，港內(nèi)水深等要素，同時(shí)要求突破傳統(tǒng)海圖的制圖模式，詳細(xì)地表述湛江的道路交通、行政區(qū)劃、地名，更好地要表現(xiàn)湛江的地形變化?；诖嗽O(shè)計(jì)要求采用暈渲技術(shù)制作該圖。

（1）DEM數(shù)據(jù)獲取。數(shù)字高程模型是地球表面在特定投影平面上按照一定的水平間隔選擇地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)集合，是地形三維顯示中最重要的數(shù)據(jù)。目前，獲取DEM數(shù)據(jù)主要有掃描矢量等高線內(nèi)插法、野外實(shí)測(cè)法、全數(shù)字化攝影測(cè)量法這三種方法。

（2）數(shù)據(jù)處理。DEM數(shù)據(jù)處理包括進(jìn)行數(shù)據(jù)的抽稀、拼接、濾波等處理。在滿足圖面美觀的前提下為提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽稀處理，減少數(shù)據(jù)量。同時(shí)DEM數(shù)據(jù)如果是分幅的，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行鑲嵌處理。此外通過對(duì)數(shù)據(jù)突變值或突變域進(jìn)行濾波處理，使數(shù)據(jù)更加平滑，暈渲效果更好。

（3）DEM暈渲生成及處理。對(duì)于處理好的DEM數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcMap軟件生成地貌暈渲效果圖，如圖1所示，這是一個(gè)灰度的暈渲圖，但是這樣視覺效果并不是太好，通常要對(duì)其值賦予一定的顏色。

①分層設(shè)色設(shè)計(jì)。分層設(shè)色設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于需要經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)、對(duì)比，選擇適合的設(shè)色原則和顏色，能較好反映的地形立體效果，使得整個(gè)地貌形態(tài)及色彩過度變化顯得連續(xù)而自然。Arcmap中是通過對(duì)DEM數(shù)據(jù)設(shè)定顏色來實(shí)現(xiàn)彩色暈渲，對(duì)DEM的高程值設(shè)置不同的顏色。

②山體陰影生成。為更好實(shí)現(xiàn)立體效果，使用ArcMap中的3D工具箱的山體陰影工具，創(chuàng)建山影效果。山體陰影工具默認(rèn)的方位角是315度，光照高度為45度，垂直比例尺為1，效果就是北京冬天下午的太陽位置，如果想要夏天正午的效果就可以調(diào)整方位角為225度，光照高度為90度。為更好突出山脊表現(xiàn)地形效果，須多次嘗試調(diào)整參數(shù)。如圖2所示，設(shè)置不同的參數(shù)所暈渲出來的效果也不一樣。

③暈渲疊加。為了增強(qiáng)山體的立體效果，將山體陰影柵格數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)疊加在一起，同時(shí)設(shè)置圖層的透明度和亮度，使得山體陰影可見。通常山體陰影選用黑白過渡的色帶渲染，而DEM數(shù)據(jù)可根據(jù)制圖美觀的需要選用合適的彩色色帶渲染，此處選擇色帶為，如圖3所示。不同場(chǎng)景下的需要不斷調(diào)整參數(shù)以使圖面效果達(dá)到最佳。

④后期處理。由Arcmap生成的暈渲圖有些地方可能不理想，尤其拼接處由于采點(diǎn)不足易出現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失、拼接效果差等現(xiàn)象；某些山脈走向出現(xiàn)支離破碎的現(xiàn)象，呈現(xiàn)“梯田化”；在坡向與光照方向直交時(shí)立體感較差。這就需要通過Photoshop軟件進(jìn)行部分綜合，將拼接處和“梯田化”的地方進(jìn)行模糊融合，同時(shí)調(diào)整整圖的色彩曲線，色彩飽和度等。通過后期各種軟件進(jìn)一步的加工美化，使暈渲效果達(dá)到最佳。

3.專題海圖制作

專題海圖制作中需要將暈渲圖疊加各類專題要素和基礎(chǔ)地理信息要素，從而增加圖面的信息承載量。單純的陸地地貌暈渲圖在表達(dá)上過于單調(diào)，需要根據(jù)制作需求詳盡標(biāo)示主要道路、居民地等重要的陸地信息。同時(shí)作為專題海圖需要表示海域的水深變化、港口航道信息、助航標(biāo)志、海事監(jiān)管范圍、重要文字說明等信息，如圖4所示。

圖2　 a光照高度45度，垂直比例尺1

圖3　 暈渲疊加效果圖

圖4　 疊加多種專題要素的示意圖

4.結(jié)束語

專題海圖的用途和使用對(duì)象具有較強(qiáng)的針對(duì)性，它的表達(dá)方式也更為多樣?！罢拷鄣孛矔炰謭D”是研究專題海圖中一次新的嘗試，它融合地貌暈渲等新技術(shù)，使圖面更加直觀、美觀大方、更具可讀性。為專題海圖的制作注入了新的活力，同時(shí)對(duì)專題海圖制圖對(duì)象的表達(dá)，對(duì)暈渲效果的調(diào)整需要在長期的實(shí)踐中逐步完善。

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