基于晕渲技术的新型专题海图制作研究——以“湛江港地貌晕渲图”为例

◎ 周素娥 广州海事测绘中心

基于晕渲技术的新型专题海图制作研究——以“湛江港地貌晕渲图”为例

◎ 周素娥 广州海事测绘中心

融合晕渲技术的专题海图比传统海图更具有表现力，能更加多元而美观地展示制图要素，本文简单阐述“湛江港地貌晕渲图”地貌晕渲的制作流程。

晕渲DEM 专题海图

随着海洋科研的深入和海洋经济的发展，以往传统的海图已无法满足社会需求，“一图多用”的传统海图已逐渐发展为“专图专用”的专题海图。专题海图内容、形式不再拘泥于海图图式，其制图领域宽广，更加多元、完善地表达制图海域的主题要素。数字地貌晕渲技术作为一种新型的表达方式，在专题海图上逐渐取得广泛应用。以“湛江港地貌晕渲图”为例，研究基于晕渲技术制作新型的专题海图。

图1　 DEM生成的晕渲图

1.晕渲技术介绍

晕渲法是利用阴影原理，以色调的明暗、冷暖变化表现地形起伏，在平面地图上产生立体效果的一种绘图方法。常规的晕渲方法为利用数字高程模型(DEM)数据在软件下生成阴影，通过调整山影透明度、颜色变化等实现晕渲图的最佳效果。

2.地貌晕渲制作

“湛江港地貌晕渲图”要求完整表示湛江海事局辖区范围，港内水深等要素，同时要求突破传统海图的制图模式，详细地表述湛江的道路交通、行政区划、地名，更好地要表现湛江的地形变化。基于此设计要求采用晕渲技术制作该图。

（1）DEM数据获取。数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间隔选择地面点的三维坐标集合，是地形三维显示中最重要的数据。目前，获取DEM数据主要有扫描矢量等高线内插法、野外实测法、全数字化摄影测量法这三种方法。

（2）数据处理。DEM数据处理包括进行数据的抽稀、拼接、滤波等处理。在满足图面美观的前提下为提高系统运行效率，要对数据进行抽稀处理，减少数据量。同时DEM数据如果是分幅的，需对数据进行镶嵌处理。此外通过对数据突变值或突变域进行滤波处理，使数据更加平滑，晕渲效果更好。

（3）DEM晕渲生成及处理。对于处理好的DEM数据，运用ArcMap软件生成地貌晕渲效果图，如图1所示，这是一个灰度的晕渲图，但是这样视觉效果并不是太好，通常要对其值赋予一定的颜色。

①分层设色设计。分层设色设计的关键在于需要经过反复实验、对比，选择适合的设色原则和颜色，能较好反映的地形立体效果，使得整个地貌形态及色彩过度变化显得连续而自然。Arcmap中是通过对DEM数据设定颜色来实现彩色晕渲，对DEM的高程值设置不同的颜色。

②山体阴影生成。为更好实现立体效果，使用ArcMap中的3D工具箱的山体阴影工具，创建山影效果。山体阴影工具默认的方位角是315度，光照高度为45度，垂直比例尺为1，效果就是北京冬天下午的太阳位置，如果想要夏天正午的效果就可以调整方位角为225度，光照高度为90度。为更好突出山脊表现地形效果，须多次尝试调整参数。如图2所示，设置不同的参数所晕渲出来的效果也不一样。

③晕渲叠加。为了增强山体的立体效果，将山体阴影栅格数据和DEM数据叠加在一起，同时设置图层的透明度和亮度，使得山体阴影可见。通常山体阴影选用黑白过渡的色带渲染，而DEM数据可根据制图美观的需要选用合适的彩色色带渲染，此处选择色带为，如图3所示。不同场景下的需要不断调整参数以使图面效果达到最佳。

④后期处理。由Arcmap生成的晕渲图有些地方可能不理想，尤其拼接处由于采点不足易出现数据缺失、拼接效果差等现象；某些山脉走向出现支离破碎的现象，呈现“梯田化”；在坡向与光照方向直交时立体感较差。这就需要通过Photoshop软件进行部分综合，将拼接处和“梯田化”的地方进行模糊融合，同时调整整图的色彩曲线，色彩饱和度等。通过后期各种软件进一步的加工美化，使晕渲效果达到最佳。

3.专题海图制作

专题海图制作中需要将晕渲图叠加各类专题要素和基础地理信息要素，从而增加图面的信息承载量。单纯的陆地地貌晕渲图在表达上过于单调，需要根据制作需求详尽标示主要道路、居民地等重要的陆地信息。同时作为专题海图需要表示海域的水深变化、港口航道信息、助航标志、海事监管范围、重要文字说明等信息，如图4所示。

图2　 a光照高度45度，垂直比例尺1

图3　 晕渲叠加效果图

图4　 叠加多种专题要素的示意图

4.结束语

专题海图的用途和使用对象具有较强的针对性，它的表达方式也更为多样。“湛江港地貌晕渲图”是研究专题海图中一次新的尝试，它融合地貌晕渲等新技术，使图面更加直观、美观大方、更具可读性。为专题海图的制作注入了新的活力，同时对专题海图制图对象的表达，对晕渲效果的调整需要在长期的实践中逐步完善。

[1]李磊，李丹.叠加式晕渲的生产及应用 测绘通报.2012.

[2]马晨艳，祝国瑞，邱陟高.基于DEM的地貌晕渲图的研制——以“深圳市挂图”为例 测绘信息与工程.2004.

[3]从日霞，董罗海.专题海图在海洋科学研究中的价值和应用.海洋科学，1998.

[4]徐容乐，肖田.DEM彩色晕渲处理后的地形表示.江西测绘，2005.