制作小幅面地貌晕渲鸟瞰图的方法讨论

仲　佳，王　永，韩海丰，姚金明

(山东省国土测绘院，山东 济南 250013)



制作小幅面地貌晕渲鸟瞰图的方法讨论

仲佳，王永，韩海丰，姚金明

(山东省国土测绘院，山东 济南 250013)

Method of Making Small Format Hillshade Airview Map Based on DEM

ZHONG Jia,WANG Yong，HAN Haifeng，YAO Jinming

摘要：基于制作小比例尺山东省地貌鸟瞰图的实例，介绍了采用DEM数据制作生成小幅面地貌晕渲鸟瞰图的方式、方法，并对制作中采用的方式方法及相关参数进行了分析比较。

关键词：DEM；鸟瞰图；ArcScene；小幅面；晕渲

长期以来,人们一直试图寻找一种能科学、直观地表达地形起伏的方法,逾越二维介质表达三维实体的鸿沟。制图学者一直致力于地图的立体表示,地貌晕渲是一种采用光线照射使地表产生反射的地面表示方法，一直是表现地貌地势的一种常见手段。鸟瞰图是根据透视原理，用高视点透视法从高处某一点俯视地面起伏绘制成的立体图，就像从高处鸟瞰制图区，比单纯的平面图更有真实感。

在信息时代,计算机技术的迅速发展，数字技术的引入,使得晕渲图的制作向计算机自动化方向发展。基于DEM的地貌自动晕渲以其自身的优点而被广泛应用。自动生成的晕渲图美观、准确、成图速度快。而通过地貌晕渲方式展现的鸟瞰图，则比平面图更具有立体感、真实感，可应用于各类图集或系统界面。

本文通过制作小比例尺山东省地貌鸟瞰图的实例，探讨一种能够快速简洁地生成小幅面地貌晕渲鸟瞰图的方式方法。

一、鸟瞰图设计与制作

山东省地貌鸟瞰图是作为地图集的插图使用，幅面较小，主要用于直观、形象地展示山东省的地形地貌特点。综合项目的需求，本文最终选择采用ArcGIS软件制作。

ArcGIS产品是一个较全面的GIS平台，其中ArcScene是一个适合于展示三维透视场景的平台。ArcScene中场景表现为平面投影，可以添加矢量数据与栅格数据，适合于小范围内精细场景的刻画。基于以上特点，本文采用ArcGIS软件，处理山东省DEM数据，结合地名、水系等数据，运用ArcScene软件编制，生成山东省小比例尺地貌晕渲鸟瞰图。整个成图过程除了数据选择及参数设置,其他过程主要由计算机自动处理，快捷、准确、方便,成图时间短，出图效率高。

生成山东省地貌鸟瞰图的流程如图1所示。

图1　山东省地貌鸟瞰图制作流程

1. 数据的选择与处理

根据山东省的地理位置及数据情况，山东省小比例尺地貌晕渲鸟瞰图幅面设计为A4大小。鸟瞰的数据均采用正轴等角割圆锥投影，此投影条件下，小比例尺地图变形较小。因地图幅面较小，无须较精细的DEM数据，因此运用ArcToolbox中的3D Analyst Tools中的Resample工具，将原有DEM数据抽稀为500 m格网间距。矢量数据主要是配合DEM数据，使鸟瞰图内容更加丰富，因此地名数据只保留17个地市地名点，水系数据只保留山东省内主要河流及大型湖泊、水库。

2. 图面制作

以上数据处理完成后，将所有数据导入ArcScene软件中进行图面配置。

在ArcScene软件中建立一个工程，导入山东省DEM数据及地名点数据、水系数据。DEM数据根据高程值分级，确定颜色渐变显示，调整显示效果、显示质量，以及各类参数；辅助的地名点数据和水系数据，叠加到DEM数据之上，调整颜色及参数。根据设计方案，DEM不分级渐变色，颜色由“白→绿→黄→棕”渐变，标准差颜色拉伸值为8，高程拉伸值为35，采用平滑和阴影效果，通过图面整饰，得到最佳效果，即鸟瞰图制作完成。

二、显示效果

由于ArcScene软件不支持注记的显示，因此成图中只有地名点，可以根据自身需求，通过其他软件添加注记。颜色选择了较为流行的平原绿色、山头棕色的渐变效果，也可以根据不同的制图需求设置其他颜色。图2为成图显示效果。

图2　成图显示效果

三、方法讨论

运用ArcScene制作小幅面地貌晕渲鸟瞰图，成图速度快，但是图面是否美观清晰，关键取决于数据的选择和参数的设定。下面就这几项进行深入的分析和讨论。

1. 数据选择

ArcScene软件本身适合于小范围内的精细场景刻画，会将所有数据读入场景中完全显示，占用大量的显存、物理内存和虚拟内存，因此较为适合制作小幅面地图，因而制作全省范围的晕渲鸟瞰图，其中的DEM数据必须进行适当的抽稀处理，矢量数据也要简化处理，才能进行图面的制作。

2. 主要参数设定

(1) 颜色拉伸

晕渲图采用分级设色，图面分级界线过于明显，不够柔和；采用不分级渐变色效果较好。采用不分级渐变色效果时，当渐变色确定好后，需要根据数据情况及显示效果进行颜色拉伸设置。通过不同的颜色拉伸值设置，使图面效果达到最佳。具体的数值需要根据数据情况进行反复试验确立[3-4]，如图3、图4所示。

图3　颜色无拉伸

图4　颜色拉伸8

(2) 高程拉伸

如果整体地形较为平缓，应适当提高高程拉伸值，突出地形对比效果；而对于地形起伏明显且海拔较高的地区,不宜采用过大的高程拉伸值，否则会出现地形过于夸大、失真，从而影响显示效果。基于山东省的情况，加之本文鸟瞰图采用的是小比例尺，如果不加大高程拉伸值，则图面起伏较小，立体效果不明显，因此最终选用了高程拉伸值为35[3-4]，如图5、图6所示。

图5　高程拉伸15

(3) 光照效果

地貌晕渲图本身需要使用光照效果，否则晕渲图的立体地形起伏效果无法更好地显示，因此地图制作时也需要勾选光照效果，图7没有勾选光照效果的晕渲图更像是一幅水墨画，而图8已勾选光照效果的晕渲图则立体得多。

图6　高程拉伸35

图7　未勾选光照效果

图8　已勾选光照效果

(4) 平滑效果

由于采用的DEM数据格网间距较大，因此晕渲图显示效果较为粗糙，如果不勾选平滑效果，则图面有明显的锯齿状，因此，建议勾选平滑效果选项，使图面更加平滑美观，如图9、图10所示。

图9　未勾选平滑效果

(5) 高度及角度

图面场景通过不同的展示角度及展示高度，得到的图面效果各不相同，可以根据具体的需求确定。图11—图14分别为不同的角度及高度的显示效果。

图10　已勾选平滑效果

图11

图12

图13

图14

3. 辅助要素的设置

图面叠加其他数据(如水系、地名点数据)时切记要设置高程数据源及高程拉伸参数，否则由于地面高程值的不同，会出现被晕渲图压盖的现象，如图15、图16所示。

图16　已设置，水系显示完整

四、结束语

综上所述，使用ArcGIS系列软件，利用DEM制作小幅面地貌晕渲鸟瞰图，整体来说技术成熟，且较为方便、快捷。数据处理完成后，可以直接在ArcScene软件中编辑制作，并可以添加其他要素，编辑制作完成后导出图片，也可导入其他软件中，进行进一步的制作。在确定使用目的及制作方案后，主要考虑几项参数的设定。对于各类参数的设定，需要在对数据及地形的了解程度上不断地试验探索， 才能得到最佳的图面效果。

参考文献：

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[3]仲佳,王永,张立国.利用DEM制作晕渲图的方法讨论[C]∥2009全国测绘科技信息交流会暨首届测绘博客征文颁奖论文集.哈尔滨:中国测绘学会科技信息网分会,2009.

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2016中国智慧城市与测绘地理信息发展高层论坛举办

[本刊讯]3月16日，由中国测绘地理信息学会、江苏省测绘地理信息局、中国矿业大学和盐城市人民政府联合主办，《测绘学报》编委会、江苏省测绘地理信息学会、中国矿业大学环境与测绘学院、盐城市科技局、江苏星月测绘科技股份有限公司承办的2016中国智慧城市与测绘地理信息发展高层论坛在盐城举办。国家测绘地理信息局副局长、中国测绘地理信息学会理事长李维森出席开幕式并讲话，江苏省测绘地理信息局局长施建石、盐城市人民政府副市长张京麒出席开幕式并致辞，李德仁、王家耀、张祖勋、杨元喜、郭仁忠等两院院士出席论坛。

李维森副局长，李德仁、王家耀、杨元喜、郭仁忠院士，长江学者吴立新教授分别作了题为《测绘地理信息与智慧城市》《展望大数据时代的地球空间信息学》《“互联网+时空大数据”与智慧城市》《综合PNT系统》《智慧城市：大数据时代的城市治理》《智慧大丰与资源环境动态监测》的主题报告。论坛还设立了主题为“智慧城市与测绘地理信息发展”的高端对话环节，李德仁、张祖勋、杨元喜、郭仁忠、史照良、孙群、刘耀林、李满春、吴立新等9位学者围绕测绘地理信息在智慧城市建设中的作用、测绘地理信息行业如何借助“互联网+时空大数据”实现跨界融合跨越发展、测绘地理信息行业如何更好地服务智慧城市建设等议题进行了高端对话，并与参会人员进行互动。

会上，还举行了星月测绘商城上线暨星月众创空间启动仪式。来自政府部门、高校、科研机构、企业界和媒体代表300余人参加了此次论坛。

(本刊编辑部)

中图分类号：P284

文献标识码：B

文章编号：0494-0911(2016)03-0130-04

作者简介：仲佳(1981—)，女，工程师，主要从事地理信息系统方面的工作。E-mail: zhongjia@126.com

收稿日期：2015-02-02； 修回日期： 2015-11-02

引文格式： 仲佳，王永，韩海丰,等. 制作小幅面地貌晕渲鸟瞰图的方法讨论[J].测绘通报，2016(3)：130-133.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0105.