有色金属 增刊１ 基于ＤＥＭ生成小比例尺彩色晕渲图的相关技术 阳曦 （维吾尔自治区第一测绘院 昌吉８３１１００） 摘 要 随着计算机技术的高速发展，地貌渲染图的应用越来越广泛，制作过程也呈现出多样化的趋势，如何充分利用现有的计算机技 术及已有的地貌数据制作高质量的渲染图已是当前地图制作的前沿科学。 关键词 彩色地面地貌晕渲ＤＥＭ地图综合 地面地貌渲主要来源于数字高程模型ＤＥＭ的空 晕渲以其自身的优点而被广泛应用。自动生成的晕渲 间数据，Ｊｘ一４数字摄影测量工作站为例：数字高程模 图美观、准确、成图速度快。与手工晕渲相比，对制图人 型ＤＥＭ制作完成后，运行Ｃ：ｋＪＸ４ａｄｐｓ＼ｔｉｎｄｅｍ，ｅＸｅ，选中 员的要求相对降低，制图人员只需具备一定的软件操 文件后，单击试图控制下的立体显示，此时弹出：三维 作能力，了解地貌形态的基本表现效果，自动晕渲便于 显示控制，再通过调节参数光源及高程放大比例分带， 大范围应用和推广，同时利用等高线配合晕渲解决了 并单击应用显示不同的渲染图，它以 ．ＢＭＰ格式存 其不可量测的问题，为自动晕渲的应用拓宽途径。 在，可在ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ或其它图像处理读取并输出，软件 中具有形象、直观、准确的特点。在我国，ＤＥＭ是数字 测绘产品强调的“４Ｄ”产品之一，也是国家空间数据基 ２地貌渲染的输出 在采用较大比例尺等高线制作小比例尺晕眩图时 础设施（ＮＳＤＩ）的基本框架数据。近年来，随着空间数 将ＤＥＭ分块变小，这样可以有效的保证渲染的质量 据基础设施的建设和数字地球战略的实施，ＤＥＭ作为 及速度，等倍率制作渲染时为了使渲染分辨率达到印 标准的基础地理信息产品也开始大规模的产生，并被 刷的要求ＤＥＭ的分块数需要达到一定的数量，分块 广泛应用到地图生产中，生产晕渲图、坡度图和坡向图 的行列分别为Ｎ＝Ｌ１／（０．２４），其中Ｌ为等高线原图的长 等。 或宽。地貌渲染的效果ＤＥＭ格网密切相关，ＤＥＭ边长 地貌晕渲是地图制图中地形地貌的一种传统表现 越小则渲染立体感越强也越能反映出地貌的细部特 方式。以前传统制图工具由专业人员手工绘制，受种种 征。边长越大渲染的立体感变差，细部特征就会自动综 主客观因素的制约，很难有优秀的作品，且生产周期 合，所以确定ＤＥＭ边长时必须考虑图上等高线的间 图上的等高线十分密集 长。要取得高质量的数字地貌渲染图可以用若干参数 隔及制作比例。如等比例制作，的真确设置加以量化控制。例如ＤＥＭ网格边距，光源 则选取较小的边长就可以达到较好的渲染效果。如放 的高度角和方向角，制作倍率，等高距，垂直比例， 大制作则选取较大边长，这样可以节省时间并可在渲 ＤＥＭ分快大小及色彩等都直接影响地貌渲染的质量。 染缩小后实现较好的渲染效果。若实地大于４５。的陡 在信息时代，数字技术的发展引入到制图工艺过程，使 坡或悬崖峭壁应加大垂直比例，人为放大坡度使黑度 得晕渲图的制作向计算机自动化方向发展。 变化范围变宽，这样就可以大大增强渲染的立体感。 １地貌晕渲的特点 一３彩色晕渲图的制作过程 １数据重采样压缩 地形表达是地图研究的重要方面。长期以来，人们 ３．利用Ａｔｌａｓ３Ｄ软件的数字高程模型模块中的ＤＥＭ 直试图寻找一种能科学、直观地表达地形起伏的方 法，为避免渲染缩小到成图比例尺后出现分辨率达不 压缩功能，以维吾尔自治区的１：２５万ＤＥＭ数 到要求的情况，通常采用较大比例尺等高线制作小比 据为例分别以ｎ倍格网间距（１＜ｎ≤１０）重采样压缩，例尺晕渲。 生成空间多尺度表达的ＤＥＭ数据文件，存储为＊．ａｄｆ 由于计算机技术的发展，基于ＤＥＭ的地貌自动 文件。２０１１正 ３．２图片分块与生成 有色金属 ８ｌ 确定光源的方向，可用两个节点的简单线段来确定整 利用１０个不同格网间距的维吾尔自治区的 幅图的主山脉方向。同时为了使渲染光照效果和人的 ＤＥＭ ａｄｆ文件，分别生成维吾尔自治区的晕渲图， 视觉相符合，可以计算出方向角转化到从东到西的逆 每个文件均以１０×１０分解。生面的晕渲图片保存在自 时针１８０。的范围内。第三就是垂直光源的使用，斜照 定义目录ＭａｐＰｉｃ下，保存有不仅有结果图片，还有图 光源是通过坡面的明暗反差来建立地貌立体，这样产 片的定位信息以便拼接。 ３．３图片拼接 生的结果有可能是高度和坡度反差很大，而山体及其 阴影浓淡相差不大，多以一般综合直照和斜照光源相 根据保存的图片定位信息，对每个１０ Ｘ １０分幅图 结合的方法，以斜照光源为主显示地貌立体和山体走 片进行拼接，将所有的结果图片拼接成一幅完整的 向，以直照光源为辅显示坡度的陡缓程度，可以在较高 ｂｍｐ晕渲图，生成维吾尔自治区的全图。 ３．４确定投影比例尺 山体的背光面使用直照光源，使得被光面的阴影不会 太过于单一。 按投影比例尺的要求确定每幅图片大小、输入到 ｃｄｒ文件中、确定适宜的垂直比例尺，地貌晕渲采用光 照模型，利用地形起伏产生的明度变化，建立立体光影 ４结论 基于空间大比例尺数据库生成小比例尺地图产品 有必要进行一定程度的重采样，对 模型。地表阴影变化的最大特点在于：它把地表分为阳 （包括地貌晕渲）时，坡面（受光面）和阴坡面（背光面）。随着坡向角的变化， 数据进行压缩，降低数据复杂度。ＤＥＭ数据多尺度重 其黑度也在变化。另外，在阳坡面和阴坡面上，同样的 采样在一定程度上产生了综合效果。这种综合在一定 坡度变化却产生不同的黑度变化，阳坡面越陡越亮，而 范围内是可以接受的，但这种综合仅仅是一种基于视 阴坡面越陡越黑。地形起伏复杂，为了生动地对各种不 觉透视效果的综合。在某种程度上还会造成一定的错 在满足精度前提下，要进行质量检查，纠正错 同地貌形态进行表达，有必要对其采用不同的垂直比 误。因此，应同时考虑选择合适的垂 例尺。高山地区海拔较高，地形陡峭，垂直比例尺较大 误，进行数据重采样基础上，时，地形阴影过多影响地形表达，推荐使用１．５～２．５，同 直比例尺，垂直比例尺对晕渲的光影效果和地形的碎 样地，丘陵地区地势趋于平坦，垂直比例尺较小时，很 部表达均产生相当大的影响，地形起伏明显时，适当减 使山坡阴面不致于过暗；地形趋于平缓时， 难反映地形碎部细小变化，推荐使用３．０～５．０，因此，对 小比例尺， 待生成晕渲地区的地形趋势变化要有一总体了解，趋 提高比例尺，可增加地形碎部的表达。地貌渲染在地图中已被广泛使用的今天，在一个 势较为平坦可适当提高垂直比例尺；地形起伏明显且 海拔较高的地区，可适当减小垂直比例尺。 ３．５光源的合理应用 晕渲图叠加其他空间信息增加它的表达信息量从而可 以大幅提高地图的使用价值，在可预见的未来小比例 光源是构成渲染的必要条件。但目前ＤＥＭ的自 尺的彩色晕渲图会在很多领域得到应用，其应用前景 动渲染还存在一些表达上的局限，如在一幅图上不支 也是极其广阔。 持混合光源，但单一的光源方向有时很难表达复杂地 貌的立体效果，而不同的光源位置产生的灰度值不同 参考文献 ［１］李志林，朱丛．数字高程模型【Ｍ】，武汉，武汉测绘文学 ［２］吴克，俞莲莹．基于ＤＥＭ的地貌晕渲图制作『Ｊ］，测绘信 收稿：２０１１—０５—１０ 也造成渲染的效果的不同。如何解决这样的问题呢？首 出版社，２０００． 先按区域内坡向的主方向确定光源的方向，采用西北 方向高度角为４５。的斜照光源以突出山脉走向以获 得良好的渲染效果。第二就是按区域内主山脉的走向 息与工程，２００３—２８（１）：３１—３２．
