基于ARCGIS利用等高线制作地貌晕渲的方法探讨

【摘要】地貌晕渲是平面地图制图中表示地貌的一种常见形式。本文就缺少DEM数据的情况下，对利用ArcGIS等高线数据直接制作晕渲图的技术路线进行了浅析。

【关键词】ArcGIS；地图制图；等高线；地貌晕渲

地貌是基础地理信息的一项重要要素，在平面地图制图中需要进行可视化表达。经常用来表示地貌的方法有等高线法、分层设色法、写景图法和地貌晕渲法等。地貌晕渲是应用阴影原理，以色调的明暗对比来表现地貌的立体感[1]。地貌晕渲法因具有严肃的科学性、生动的艺术性和形象直观的立体感等特点，成为地貌可视化的首选表示方法。

ArcGIS是目前最流行的地理信息系统平台软件，主要用于创建和使用地图，编辑和管理地理数据，分析、共享和显示地理信息，并在一系列应用中使用地图和地理信息[2]。

1 利用等高线制作晕渲图的技术路线

基础地理信息中的地貌要素，主要有等高线、高程点等。使用ArcGIS制作晕渲图，一般是利用DEM数据来制作的。但是，如果没有DEM数据，也是可以制作晕渲图的，方法就是利用ArcGIS的等高线数据直接制作晕渲图。

技术路线如图1所示。以下按技术路线分步骤探讨。

2 生成不规则三角网 （TIN）

在ArcGIS中，利用三维分析模块里的“创建TIN”工具，生成表面模型TIN。TIN以数字方式来表示表面形态，是基于矢量的数字地理数据的一种形式，通过将一系列折点（点）组成三角形来构建。各折点通过由一系列边进行连接，最终形成一个三角网。“创建TIN”工具需激活ArcMap或ArcCatalog的主菜单自定义扩展模块3D Analyst，才能在工具箱中使用。“创建TIN”工具在工具箱3D Analyst工具数据管理TIN中可找到。

在“创建TIN”工具对话框中，如图2所示，指定生成的TIN的保存路径和名称；在输入要素类中选择等高线要素；选择等高线要素中存储高程值的字段作为高度字段；在坐标系中选定与等高线要素相同的投影坐标系。其余选项按默认值，这样即可生成TIN。

3 生成栅格

利用“TIN转栅格”工具生成栅格。“TIN转栅格”工具在工具箱3D Analyst工具转换由TIN转出中可找到。

在“TIN转栅格”工具对话框中，如图3所示，指定上一步骤生成的TIN作为输入TIN；指定输出栅格的路径和名称；在采样距离项中选择采样方法和距离，并根据成图的精细程度予以修改距离值，如选择CELLSIZE（栅格的像元大小），距离值越小，成图精度越高，当然处理时间也越长。

4 生成山体阴影

利用“山体阴影”工具生成山体阴影。“山体阴影”工具在工具箱Spatial Analyst工具表面分析中可找到。

在“山体阴影”工具对话框中，如图4所示，指定上一步骤生成的栅格作为输入栅格；指定输出栅格（即山体阴影）的路径和名称；其余选项按默认值，这样即可生成山体阴影栅格。需要注意的是，方位角表示太阳入射的角度，由 0度（正北方向）按顺时针顺序到 360 度之间的正度数表示，默认是西北方向，即315度。如果制图区域内主要山体的走向是西北―东南走向，则将方位角值改为45度，才有效果明显的山体阴影效果。

5 叠加生成晕渲

在ArcMap中，添加山体阴影（在上）和由TIN生成的栅格（在下），然后设置两者显示的颜色。在山体阴影的图层属性中，在显示选项卡中的透明度选项中设置，一般以40%～60%为佳；在符号系统选项中选择色带的种类，选择黑白渐变色带。在由TIN生成的栅格的图层属性中，在符号系统选项中，在拉伸类别中选择色带的种类，一般选择由绿变红的色带。设置好后可看到彩色晕渲图。如果觉得颜色不是很理想，需要进行调整，可导出TIFF图后在PhotoShop中进行适当调色。

6 问题浅析

6.1 等高线的投影坐标系

由于在地图制图中，一般都要设置投影坐标系，为了最终生成的晕渲图与所制地图能够套合在一起，等高线的投影坐标系要与所制地图一致。

6.2 等高线的密度

在相同比例尺下，等高线的密度越高，制作的晕渲图越精细。如果条件限制，可以用其他软件进行插值处理，加密等高线，然后再按本文路线制作晕渲图。

6.3 高程点的影响

如果制图数据含有大量的高程点要素数据，在创建TIN时与等高线一同添加到输入要素类中，则可以提高晕渲图的精细度和美观度。因为如果只有等高线，在山顶处都会形成一平台，好像山顶时非常平坦的，不美观。当然，等高点的投影坐标系也与等高线的一样。

6.4 地势比较平坦时的处理

如果制图区域地势比较平坦，可以在生成栅格时在Z因子选项中填写大于1的数字予以适当拉大高程值，达到较好的晕渲效果，建议不要超过2。

6.5 制图区域范围的影响

由于TIN数据结构非常复杂，处理的效率要比处理栅格数据低，通常用于较小区域。如果是较大区域，建议利用等高线数据在地理数据库中创建要素数据集，据此创建Terrain数据，然后将Terrain数据转换为栅格，再生成山体阴影。

结束语

在地图制图中，地貌晕渲是表示一个区域地势起伏状态的一个较好方式。在缺乏DEM数据的情况下，按上述技术路线，利用等高线同样可以制作出效果不错的晕渲图。

参考文献

[1] 陆权，喻沧.地图制图参考手册.北京：测绘出版社，1988：447

[2] 牟乃夏等.ArcGIS 10 地理信息系统教程――从初学到精通.北京：测绘出版社，2012：3.