计算机自动地貌晕渲法的研究.docVIP

中 国 地 质 大 学 研究生课程论文封面 课程名称 现代地图学 教师姓名 王 琪 研究生姓名 许 庆 艳 研究生学号 120090218 研究生专业 地图制图学与地理信息工程 所在院系 地球科学学院 类 别: 硕 士 日 期: 2009年11月25日 评 语 对课程论文的评语： 平时成绩：课程论文成绩：总 成 绩：评阅人签名： 注：1、无评阅人签名成绩无效； 2、必须用钢笔或圆珠笔批阅，用铅笔阅卷无效； 3、如有平时成绩，必须在上面评分表中标出，并计算入总成绩。 计算机自动地貌晕渲法的研究 摘 要 本文首先对地貌晕渲的基本理论进行研究，通过对地貌晕渲基本知识、生成原理、相关技术的了解，进而对其中的两个方法进行实践操作。 关键字 地貌晕渲；数字地貌晕渲 数字地貌晕渲制作方法 引言 由于晕渲地图具有形象美观、立体感强的特点，一直是表现地貌地势的一种常见手段。随着计算机、测绘等先进技术的不断发展，计算机自动生成晕渲技术得到了较为广泛的应用。本文主要研究地貌晕渲的基本理论、数字晕渲生成技术及制作方法，通过对这些基本知识的了解，能够在实践中进行操作运用。 一、数字地貌晕渲的相关理论 1.1 地貌晕渲的基本理论 地貌晕渲法经过了近两百年的发展，已经由最初的手工绘制发展为现在利用计算机技术以及海量的地理数据来进行快速的数字地貌晕渲图的制作。地貌晕渲法是根据假定光源对地面照射所产生的阴暗程度，用浓淡的墨色沿斜坡渲绘其阴影，造成明暗对比，显示地貌的分布、起伏和形态特征的一种方法[1]。这种方法和高线法、分层设色法等其它几种地貌表示法相比,具有立体感强,直观易读,对地貌形态的表达能力好等特点,此外该种表示手法还具有一定的艺术性和美感。 ①晕渲法依其光源位置不同，分为直照晕渲、斜照晕渲和综合照晕渲三种： 直照晕渲：光线由天顶垂直照射地面，坡度大的地方渲染较浓，坡度小的地方渲染较淡。 斜照晕渲：一般假设光线自西北方斜照，照射到不同高度和坡形的地面上，便形成明暗对比现象；据此，用不同浓淡的墨色来建立地??的立体感。一般采取：向光部分着色，同时地势低的地方色调要略重于地势高的地方；而在背光的部分着色浓，坡度大的地方色调要重于坡度小的地方。 综合照晕渲：直接晕渲与斜照晕渲相结合的一种方法。以斜照晕渲为主，显示地貌的立体效果；以直照晕渲为辅，补充斜照晕渲的不易表达之处，如深切河谷、陡坡等。 ②而根据着色的不同，可分为单色和彩色晕渲，而彩色晕渲又可以按地势、地貌类型、地里景观分别制定设色原则，通过色彩的浓淡、明暗和冷暖对比，使晕渲图形能更强烈、更逼真地建立立体感。 晕渲法主要用于以下两个方面： （1）作为一种立体的地貌表示法，主要用于小比例尺地图，以及地区地势图、旅游图等专题地图上，以显示全图的地貌总体概念，效果较好。 （2）作为辅助方法，配合其他地貌表示法，可以进一步增强地貌的立体效果，适用于大比例尺地形图、小比例尺地势图、典型地貌图等多种类型的地图；有等深线的海图上配以晕渲，可以明显的增强海底地貌的立体形态。 1.2 数字地貌晕渲 随着计算机软硬件技术和显示技术的进步，可视化技术有了高速的发展。特别是多媒体技术、网络技术和虚拟现实技术的发展，为地貌的可视化也提供了更加广阔的发展空间。在此基础上，使用海量的空间地理数据并利用计算机技术来制作数字地貌晕渲图也得到了极大的研究与发展。 数字地貌晕渲就是在计算机环境下进行地貌的自动晕渲,其技术的实现与应用将加快地图的生产过程,并对地图产品的质量起到重要的保证作用。 地貌晕渲法由于其优点被广泛使用在多种地图上，并且由于数字地貌晕渲技术的发展，地貌晕渲图的使用范围也得到了极大的扩展。由于计算方便，计算机环境下的地貌晕渲方法不仅可以替代手工的晕渲方式来生成地貌晕渲图，还可以实现地貌从离散的模拟数据到连续图形的可视化再现。因为抽象的数据必须经过处理使之图形化、可视化才能符合人的认知需求。因此，随着GIS技术的应用，地貌晕渲法作为一种在计算机中使地貌快速可视化的方法也有着广泛的应用。在GIS软件中，常使用晕渲法来可视化一个DEM或TIN数据，以达到对抽象的地理数据的形象可视化，或者使用晕渲的方法，来进行地形分析等功能的可视化。例如，用同一个色相来显示所有的TIN的三角面，根据它们的方向和倾斜度来决定每个三角面的亮度变化，然后通过选择倾斜度、方位角或者高程范围来察看三角面的倾斜度、方位角或者高程范围。[2] 如在2001 年ICA 会议上展示的深圳市1∶5 万地势图，是由1∶1 万地形图缩编、拼接而成的,在生成1∶5 万地理图基础上，叠加3维地貌晕渲而制作的地势图，其地理图内容包括主要道路、河流、居民地、境界等。叠加的晕渲，形象表达了深圳的地貌起伏，地势走向。