基于Arcgis的丹江口库区地貌晕渲图制作

刘宇　雷欢

摘 要：地貌晕渲图是直观反映地形地貌的有效手段。地貌晕渲图制作的关键环节包括地貌晕渲的生成技术、生产流程和表达形式。本文首先研究了地貌晕渲的基本理论，在此基础上探索了地貌晕渲图的制作方法，并以丹江口水库区域为例，使用免费的ASTER DEM作为数据源，在Arcgis平台下制作地貌晕渲图，并对制作地貌晕渲图中采用的相关参数进行了比较分析。

关键词：地貌晕渲；ArcGIS；DEM

地貌晕渲是地图制图中地形的一种传统的表现方式，以前传统制图都是由专业人员手工绘制。随着计算机技术的发展，数字地貌晕渲技术得到了快速发展，从传统的手工制作发展到计算机自动化制作[ 1 ]。

数字高程模型（DEM），是我国测绘“4D”产品之一。DEM数据通过一定的算法，能够转换为各种形式的专题图产品[ 2 ]，可用于制作坡度坡向图、地形地貌晕渲图等。本文基于DEM制作丹江口库区的地形地貌晕渲图。

1 设计思路

本文以丹江口水库区域为研究区域，制作丹江口水库区域的地貌晕渲图。

丹江口水库区域的地貌晕渲图制作的思路是：获取免费的ASTER30米DEM数据，DEM数据处理，山影数据生成，DEM渲染与山影数据叠加，参数分析，相关流程为：

DEM数据获取→DEM数据处理→山影数据生成→DEM的渲染与山影的叠加→参数分析。

2 生成地貌晕渲图

DEM数据获取与处理：不同精度DEM数据的选取取决于制图比例尺的大小，例如全国林地专题图可选择90m分辨率的DEM，随着DEM精度的增加，地形的立体效果越好，数据量也会变大。目前，免费的DEM数据主要有SRTM、ASTER、GDEM等产品。本文选择免费的ASTER 30m DEM数据作为数据源，下载后，使用Arcmap的Mosaic工具进行拼接，拼接后得到丹江口水库区域30m分辨率DEM。

山影数据生成：丹江口水库区域30m分辨率DEM拼接之后，对其制作山影来实现立体效果。在Arcmap的3D Analyst Tools工具箱中，使用Hillshade工具生成带有立体效果的山影。

Hillshade工具的主要参数有：Altitude（太阳高度角），Azimuth（太阳方位角）、Z factor（垂直比例尺）。

太阳高度角的范围为0～90、默认值为45，太阳方位角的范围为0～360，默认值为315。垂直比例尺的默认值为1。A图为方位角225°，高度角45°，垂直比例尺1下的山影效果，B图位方位角225°，高度角70°，垂直比例尺2下的山影效果，对比两图，B图光照角度增加，整体色调偏黑；垂直比例尺增大，山脊突出明显。经过多次试验与调整，本文确定Hillshade工具的参数为方位角225°，高度角50°，垂直比例尺1.3。

DEM的渲染与山影叠加：在Arcmap中加载丹江口DEM数据和山影栅格数据，调整图层顺序使DEM叠加到山影栅格上，设置DEM图层的透明度属性使山影可见。一般情况下山影使用黑白过渡的色带进行渲染，DEM则选择彩色色带进行渲染。

地貌晕渲图的制作需充分考虑数据及地形的情况，在此基础上进行参数调整和试验。C图、D图是DEM彩色色带不同分级和不同透明度的叠加效果图：颜色分级级别越高，颜色越细腻，反映的细节越突出，但是对于大比例尺地形晕渲图制作，需要综合考虑总体与局部，既能反映整体的特点，又能突出局部的层次感。透明度的选取需考虑图面的美观，清晰度等要素。经过多次试验，本文将DEM数据按照红黄绿色系由浅到深，制作彩色分层图，分9级，透明度30%。

3 參数分析

地形晕渲图的制作的取决于几项参数的设定：

3.1 太阳高度角

太阳高度角是制作山影的重要参数，太阳高度角的的大小决定山影的范围。太阳高度角过低，则山影的阴影面积大，太阳高度角过高，地形地貌的展现效果不好。

一般来说，地形地貌平缓的，可降低太阳高度角；地形地貌陡峭的，可采用较高的太阳高度角。丹江口水库区域具有地形起伏多变、高差悬殊、气候明显的地貌特征，由于地貌的多样化，为了突出表现山地的起伏效果，综合考虑，采用50°的光照高度。

3.2 垂直比例尺

垂直比例尺是对地形地貌的拉升。如果山脊过于圆滑，不提高垂直比例尺则不能很好的体现地貌效果。因此，在地形地貌平缓的区域，增大垂直比例尺有利于突出地形地貌特点；在地形地貌陡峭的区域则不适合使用大的垂直比例尺。基于丹江口水库区域地形起伏多变的特點，最终选用了1.3的垂直比例尺。

3.3 DEM颜色分级

DEM彩色色带分级显示，可以突出高程的变化，增加视觉效果。为了突出丹江口水库区域高度的渐变层次，选择红黄绿色系由浅到深，制作彩色分层图，共分9级。

4 总结

本文以丹江口为例，介绍了地形晕渲图的制作流程，并使用ASTER 30米DEM数据，在Arcgis平台下制作地貌晕渲图，并对制作地貌晕渲图中采用的相关参数进行了比较分析。对于几项地形晕渲图制作的参数需结合数据以及当地的地形地貌特点，在不断试验的基础上，才能得到最佳的图面效果。

参考文献：

[1] 仲佳，王永，张立国.利用DEM制作晕渲图的方法讨论[A].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[C].2009年.

[2] 李志林，朱庆.数字高程模型[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2000.

作者简介：

刘宇（1993-），男，四川中江县人，本科在读，测绘工程专业。