基于暈渲技術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 廣州海事測繪中心

基于暈渲技術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 廣州海事測繪中心

融合暈渲技術的專題海圖比傳統海圖更具有表現力，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濟的發展，以往傳統的海圖已無法滿足社會需求，“一圖多用”的傳統海圖已逐漸發展為“專圖專用”的專題海圖。專題海圖內容、形式不再拘泥于海圖圖式，其制圖領域寬廣，更加多元、完善地表達制圖海域的主題要素。數字地貌暈渲技術作為一種新型的表達方式，在專題海圖上逐漸取得廣泛應用。以“湛江港地貌暈渲圖”為例，研究基于暈渲技術制作新型的專題海圖。

圖1　 DEM生成的暈渲圖

1.暈渲技術介紹

暈渲法是利用陰影原理，以色調的明暗、冷暖變化表現地形起伏，在平面地圖上產生立體效果的一種繪圖方法。常規的暈渲方法為利用數字高程模型(DEM)數據在軟件下生成陰影，通過調整山影透明度、顏色變化等實現暈渲圖的最佳效果。

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范圍，港內水深等要素，同時要求突破傳統海圖的制圖模式，詳細地表述湛江的道路交通、行政區劃、地名，更好地要表現湛江的地形變化。基于此設計要求采用暈渲技術制作該圖。

（1）DEM數據獲取。數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的三維坐標集合，是地形三維顯示中最重要的數據。目前，獲取DEM數據主要有掃描矢量等高線內插法、野外實測法、全數字化攝影測量法這三種方法。

（2）數據處理。DEM數據處理包括進行數據的抽稀、拼接、濾波等處理。在滿足圖面美觀的前提下為提高系統運行效率，要對數據進行抽稀處理，減少數據量。同時DEM數據如果是分幅的，需對數據進行鑲嵌處理。此外通過對數據突變值或突變域進行濾波處理，使數據更加平滑，暈渲效果更好。

（3）DEM暈渲生成及處理。對于處理好的DEM數據，運用ArcMap軟件生成地貌暈渲效果圖，如圖1所示，這是一個灰度的暈渲圖，但是這樣視覺效果并不是太好，通常要對其值賦予一定的顏色。

①分層設色設計。分層設色設計的關鍵在于需要經過反復實驗、對比，選擇適合的設色原則和顏色，能較好反映的地形立體效果，使得整個地貌形態及色彩過度變化顯得連續而自然。Arcmap中是通過對DEM數據設定顏色來實現彩色暈渲，對DEM的高程值設置不同的顏色。

②山體陰影生成。為更好實現立體效果，使用ArcMap中的3D工具箱的山體陰影工具，創建山影效果。山體陰影工具默認的方位角是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整方位角為225度，光照高度為90度。為更好突出山脊表現地形效果，須多次嘗試調整參數。如圖2所示，設置不同的參數所暈渲出來的效果也不一樣。

③暈渲疊加。為了增強山體的立體效果，將山體陰影柵格數據和DEM數據疊加在一起，同時設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數據可根據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。不同場景下的需要不斷調整參數以使圖面效果達到最佳。

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不足易出現數據缺失、拼接效果差等現象；某些山脈走向出現支離破碎的現象，呈現“梯田化”；在坡向與光照方向直交時立體感較差。這就需要通過Photoshop軟件進行部分綜合，將拼接處和“梯田化”的地方進行模糊融合，同時調整整圖的色彩曲線，色彩飽和度等。通過后期各種軟件進一步的加工美化，使暈渲效果達到最佳。

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上過于單調，需要根據制作需求詳盡標示主要道路、居民地等重要的陸地信息。同時作為專題海圖需要表示海域的水深變化、港口航道信息、助航標志、海事監管范圍、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.結束語

專題海圖的用途和使用對象具有較強的針對性，它的表達方式也更為多樣。“湛江港地貌暈渲圖”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，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，同時對專題海圖制圖對象的表達，對暈渲效果的調整需要在長期的實踐中逐步完善。

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