制作小幅面地貌暈渲鳥瞰圖的方法討論

仲　佳，王　永，韓海豐，姚金明

(山東省國土測繪院，山東 濟南 250013)

?

制作小幅面地貌暈渲鳥瞰圖的方法討論

仲佳，王永，韓海豐，姚金明

(山東省國土測繪院，山東 濟南 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東省地貌鳥瞰圖的實例，介紹了采用DEM數據制作生成小幅面地貌暈渲鳥瞰圖的方式、方法，并對制作中采用的方式方法及相關參數進行了分析比較。

關鍵詞：DEM；鳥瞰圖；ArcScene；小幅面；暈渲

長期以來,人們一直試圖尋找一種能科學、直觀地表達地形起伏的方法,逾越二維介質表達三維實體的鴻溝。制圖學者一直致力于地圖的立體表示,地貌暈渲是一種采用光線照射使地表產生反射的地面表示方法，一直是表現地貌地勢的一種常見手段。鳥瞰圖是根據透視原理，用高視點透視法從高處某一點俯視地面起伏繪制成的立體圖，就像從高處鳥瞰制圖區，比單純的平面圖更有真實感。

在信息時代,計算機技術的迅速發展，數字技術的引入,使得暈渲圖的制作向計算機自動化方向發展。基于DEM的地貌自動暈渲以其自身的優點而被廣泛應用。自動生成的暈渲圖美觀、準確、成圖速度快。而通過地貌暈渲方式展現的鳥瞰圖，則比平面圖更具有立體感、真實感，可應用于各類圖集或系統界面。

本文通過制作小比例尺山東省地貌鳥瞰圖的實例，探討一種能夠快速簡潔地生成小幅面地貌暈渲鳥瞰圖的方式方法。

一、鳥瞰圖設計與制作

山東省地貌鳥瞰圖是作為地圖集的插圖使用，幅面較小，主要用于直觀、形象地展示山東省的地形地貌特點。綜合項目的需求，本文最終選擇采用ArcGIS軟件制作。

ArcGIS產品是一個較全面的GIS平臺，其中ArcScene是一個適合于展示三維透視場景的平臺。ArcScene中場景表現為平面投影，可以添加矢量數據與柵格數據，適合于小范圍內精細場景的刻畫。基于以上特點，本文采用ArcGIS軟件，處理山東省DEM數據，結合地名、水系等數據，運用ArcScene軟件編制，生成山東省小比例尺地貌暈渲鳥瞰圖。整個成圖過程除了數據選擇及參數設置,其他過程主要由計算機自動處理，快捷、準確、方便,成圖時間短，出圖效率高。

生成山東省地貌鳥瞰圖的流程如圖1所示。

圖1　山東省地貌鳥瞰圖制作流程

1. 數據的選擇與處理

根據山東省的地理位置及數據情況，山東省小比例尺地貌暈渲鳥瞰圖幅面設計為A4大小。鳥瞰的數據均采用正軸等角割圓錐投影，此投影條件下，小比例尺地圖變形較小。因地圖幅面較小，無須較精細的DEM數據，因此運用ArcToolbox中的3D Analyst Tools中的Resample工具，將原有DEM數據抽稀為500 m格網間距。矢量數據主要是配合DEM數據，使鳥瞰圖內容更加豐富，因此地名數據只保留17個地市地名點，水系數據只保留山東省內主要河流及大型湖泊、水庫。

2. 圖面制作

以上數據處理完成后，將所有數據導入ArcScene軟件中進行圖面配置。

在ArcScene軟件中建立一個工程，導入山東省DEM數據及地名點數據、水系數據。DEM數據根據高程值分級，確定顏色漸變顯示，調整顯示效果、顯示質量，以及各類參數；輔助的地名點數據和水系數據，疊加到DEM數據之上，調整顏色及參數。根據設計方案，DEM不分級漸變色，顏色由“白→綠→黃→棕”漸變，標準差顏色拉伸值為8，高程拉伸值為35，采用平滑和陰影效果，通過圖面整飾，得到最佳效果，即鳥瞰圖制作完成。

二、顯示效果

由于ArcScene軟件不支持注記的顯示，因此成圖中只有地名點，可以根據自身需求，通過其他軟件添加注記。顏色選擇了較為流行的平原綠色、山頭棕色的漸變效果，也可以根據不同的制圖需求設置其他顏色。圖2為成圖顯示效果。

圖2　成圖顯示效果

三、方法討論

運用ArcScene制作小幅面地貌暈渲鳥瞰圖，成圖速度快，但是圖面是否美觀清晰，關鍵取決于數據的選擇和參數的設定。下面就這幾項進行深入的分析和討論。

1. 數據選擇

ArcScene軟件本身適合于小范圍內的精細場景刻畫，會將所有數據讀入場景中完全顯示，占用大量的顯存、物理內存和虛擬內存，因此較為適合制作小幅面地圖，因而制作全省范圍的暈渲鳥瞰圖，其中的DEM數據必須進行適當的抽稀處理，矢量數據也要簡化處理，才能進行圖面的制作。

2. 主要參數設定

(1) 顏色拉伸

暈渲圖采用分級設色，圖面分級界線過于明顯，不夠柔和；采用不分級漸變色效果較好。采用不分級漸變色效果時，當漸變色確定好后，需要根據數據情況及顯示效果進行顏色拉伸設置。通過不同的顏色拉伸值設置，使圖面效果達到最佳。具體的數值需要根據數據情況進行反復試驗確立[3-4]，如圖3、圖4所示。

圖3　顏色無拉伸

圖4　顏色拉伸8

(2) 高程拉伸

如果整體地形較為平緩，應適當提高高程拉伸值，突出地形對比效果；而對于地形起伏明顯且海拔較高的地區,不宜采用過大的高程拉伸值，否則會出現地形過于夸大、失真，從而影響顯示效果。基于山東省的情況，加之本文鳥瞰圖采用的是小比例尺，如果不加大高程拉伸值，則圖面起伏較小，立體效果不明顯，因此最終選用了高程拉伸值為35[3-4]，如圖5、圖6所示。

圖5　高程拉伸15

(3) 光照效果

地貌暈渲圖本身需要使用光照效果，否則暈渲圖的立體地形起伏效果無法更好地顯示，因此地圖制作時也需要勾選光照效果，圖7沒有勾選光照效果的暈渲圖更像是一幅水墨畫，而圖8已勾選光照效果的暈渲圖則立體得多。

圖6　高程拉伸35

圖7　未勾選光照效果

圖8　已勾選光照效果

(4) 平滑效果

由于采用的DEM數據格網間距較大，因此暈渲圖顯示效果較為粗糙，如果不勾選平滑效果，則圖面有明顯的鋸齒狀，因此，建議勾選平滑效果選項，使圖面更加平滑美觀，如圖9、圖10所示。

圖9　未勾選平滑效果

(5) 高度及角度

圖面場景通過不同的展示角度及展示高度，得到的圖面效果各不相同，可以根據具體的需求確定。圖11—圖14分別為不同的角度及高度的顯示效果。

圖10　已勾選平滑效果

圖11

圖12

圖13

圖14

3. 輔助要素的設置

圖面疊加其他數據(如水系、地名點數據)時切記要設置高程數據源及高程拉伸參數，否則由于地面高程值的不同，會出現被暈渲圖壓蓋的現象，如圖15、圖16所示。

圖16　已設置，水系顯示完整

四、結束語

綜上所述，使用ArcGIS系列軟件，利用DEM制作小幅面地貌暈渲鳥瞰圖，整體來說技術成熟，且較為方便、快捷。數據處理完成后，可以直接在ArcScene軟件中編輯制作，并可以添加其他要素，編輯制作完成后導出圖片，也可導入其他軟件中，進行進一步的制作。在確定使用目的及制作方案后，主要考慮幾項參數的設定。對于各類參數的設定，需要在對數據及地形的了解程度上不斷地試驗探索， 才能得到最佳的圖面效果。

參考文獻：

[1]普賴斯.ArcGIS地理信息系統教程[M].李玉龍,閆衛東,王楊剛,等,譯.4版.北京:電子工業出版社，2012:67-69.

[2]牟乃夏.ArcGIS10地理信息系統教程：從初學到精通[M].北京：測繪出版社，2012.

[3]仲佳,王永,張立國.利用DEM制作暈渲圖的方法討論[C]∥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.哈爾濱:中國測繪學會科技信息網分會,2009.

[4]陳星宇. 小比例尺地貌暈渲圖生成方法研究與實現[D]. 北京：北京林業大學，2014.

[5]馬海建,郭禮珍,趙虎.基于DEM 生成小比例尺分省彩色暈渲圖[J].測繪信息與工程,2004,29(19):40-41.

[6]王曉延,郭慶勝.基于DEM的地貌暈渲表達方法探討[J].測繪通報,2003(8):48-50.

[7]張磊.基于DEM的地貌暈渲圖制作方法[J].地理空間信息,2014(2):161-163.

[8]江秀明.基于ArcGIS的地貌暈渲圖制作[J].測繪技術裝備,2014(2):68-70.

[9]甘昱,龐小平,李雪梅.大比例尺彩色地貌暈渲圖的生成技術[J].測繪通報，2005(11):58-62.

[10]王建武,劉力.地貌暈渲的幾種制作方法及比較[J].測繪通報，2004(5):53-55.

2016中國智慧城市與測繪地理信息發展高層論壇舉辦

[本刊訊]3月16日，由中國測繪地理信息學會、江蘇省測繪地理信息局、中國礦業大學和鹽城市人民政府聯合主辦，《測繪學報》編委會、江蘇省測繪地理信息學會、中國礦業大學環境與測繪學院、鹽城市科技局、江蘇星月測繪科技股份有限公司承辦的2016中國智慧城市與測繪地理信息發展高層論壇在鹽城舉辦。國家測繪地理信息局副局長、中國測繪地理信息學會理事長李維森出席開幕式并講話，江蘇省測繪地理信息局局長施建石、鹽城市人民政府副市長張京麒出席開幕式并致辭，李德仁、王家耀、張祖勛、楊元喜、郭仁忠等兩院院士出席論壇。

李維森副局長，李德仁、王家耀、楊元喜、郭仁忠院士，長江學者吳立新教授分別作了題為《測繪地理信息與智慧城市》《展望大數據時代的地球空間信息學》《“互聯網+時空大數據”與智慧城市》《綜合PNT系統》《智慧城市：大數據時代的城市治理》《智慧大豐與資源環境動態監測》的主題報告。論壇還設立了主題為“智慧城市與測繪地理信息發展”的高端對話環節，李德仁、張祖勛、楊元喜、郭仁忠、史照良、孫群、劉耀林、李滿春、吳立新等9位學者圍繞測繪地理信息在智慧城市建設中的作用、測繪地理信息行業如何借助“互聯網+時空大數據”實現跨界融合跨越發展、測繪地理信息行業如何更好地服務智慧城市建設等議題進行了高端對話，并與參會人員進行互動。

會上，還舉行了星月測繪商城上線暨星月眾創空間啟動儀式。來自政府部門、高校、科研機構、企業界和媒體代表300余人參加了此次論壇。

(本刊編輯部)

中圖分類號：P284

文獻標識碼：B

文章編號：0494-0911(2016)03-0130-04

作者簡介：仲佳(1981—)，女，工程師，主要從事地理信息系統方面的工作。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，韓海豐,等. 制作小幅面地貌暈渲鳥瞰圖的方法討論[J].測繪通報，2016(3)：130-133.DOI:10.13474/j.cnki.11-2246.2016.0105.