两种面向地貌晕渲的光照模型比较

光照模型是影响数字地貌晕渲的一个关键因素.在参照传统晕渲着色规则的基础上,结合数字地貌晕渲的投影方式及视点、光源的设置方法,从理论上分析了Lambert漫反射模型、基于坡向光照模型的特征;分别利用规则物体和地形数据对这两种光照模型所产生的效果进行了实验和对比;结果表明漫反射模型更适合起伏较平缓地区的晕渲,基于坡向的光照模型更能突出山体的起伏特征.最后结合理论分析讨论了产生这种实验结果的原因并提出了3点改进意见.     

两种面向地貌晕渲的光照模型比较

光照模型是影响数字地貌晕渲的一个关键因素。在参照传统晕渲着色规则的基础上,结合数字地貌晕渲的投影方式及视点、光源的设置方法,从理论上分析了Lambert漫反射模型、基于坡向光照模型的特征;分别利用规则物体和地形数据对这两种光照模型所产生的效果进行了实验和对比;结果表明漫反射模型更适合起伏较平缓地区的晕渲,基于坡向的光照模型更能突出山体的起伏特征。最后结合理论分析讨论了产生这种实验结果的原因并提出了3点改进意见。     

基于坡度坡向的地貌晕渲实现研究

本文利用规则格网DEM数据,研究基于坡度坡向的地貌晕渲制作过程。通过选择合适的坡度坡向算法、光照模型和光照插值算法,实现基于坡度坡向的地貌晕渲。     

数字地貌晕渲光照模型研究

光照模型是地貌晕渲图能够在2维平面获得地貌3维立体形态的主要原因.在计算机图形学的基础上,推导了基于数字高程模型的晕渲光照模型计算公式;通过对相关文献公式的分析,指出了数字地貌晕渲采用的光照模型与传统地貌晕渲几何光学原理的关系;并对该模型下地表灰度值的计算与变化进行了分析研究.     

数字地貌晕渲光照模型研究

光照模型是地貌晕渲图能够在2维平面获得地貌3维立体形态的主要原因。在计算机图形学的基础上,推导了基于数字高程模型的晕渲光照模型计算公式;通过对相关文献公式的分析,指出了数字地貌晕渲采用的光照模型与传统地貌晕渲几何光学原理的关系;并对该模型下地表灰度值的计算与变化进行了分析研究。     

基于光照模型的遥感图像与DEM配准方法研究

针对遥感图像与DEM数据之间难以找到精确同名地物点而造成的配准精度较低问题,提出了一种基于光照模型的图像配准方法.该方法首先计算DEM数据中每一个像元的方位和坡度,并结合遥感图像成像时的太阳高度角和方位角,计算图像与DEM的地形光照模型,最后通过光照模型来辅助控制点的选取,从而实现图像精确配准.实验结果表明,该方法稳定...     

数字水印技术的 DEM 版权保护适用性研究

提出了一种基于离散余弦变换(discrete cosine trasform, DCT)域的数字高程模型(DEM)数字水印算法,通过分析坡度坡向计算模型并结合人类视觉系统(human visual system, HVS),推导出坡度坡向精度与水印嵌入强度的数学关系,能实现在满足坡度坡向精度要求下,水印嵌入强度的最大化,增强水印的抗攻击性。实验结果表明,含水印DEM的高程、坡度、坡向的最大误差和中误差均较小,满足DEM精度的近无损及所提取等高线的近无损,且满足水印的视觉不可见性,能抵抗JPEG压缩和几何裁剪攻击。     

基于坡度和坡向分析的DCT域DEM数字水印算法

提出了一种基于离散余弦变换(discrete cosine trasform,DCT)域的数字高程模型(DEM)数字水印算法,通过分析坡度坡向计算模型并结合人类视觉系统(human visual system,HVS),推导出坡度坡向精度与水印嵌入强度的数学关系,能实现在满足坡度坡向精度要求下,水印嵌入强度的最大化,增强水印的抗攻击性。实验结果表明,含水印DEM的高程、坡度、坡向的最大误差和中误差均较小,满足DEM精度的近无损及所提取等高线的近无损,且满足水印的视觉不可见性,能抵抗JPEG压缩和几何裁剪攻击。     

叶尔羌河流域植被指数与地貌状况耦合度研究

针对叶尔羌河流域这一生态脆弱区,基于像元二分法利用MODIS NDVI数据计算该研究区典型正常年份2016年6—9月生长季植被指数(植被覆盖度),分析探讨了该流域植被覆盖度与土地利用/覆盖状况及高程、坡度、坡向等地貌状况主要要素之间的耦合关联关系。结果表明:叶尔羌河下游地区地形起伏较小,植被覆盖状况和土地利用/覆盖类型均具有明显的地带状与分层分布特征,植被覆盖度仅与距离水源地的远近相关性显著,与高程、坡度等其他地貌因子无明显相关性;而叶尔羌河中上游地区植被覆盖状况复杂,植被覆盖度与高程、坡度和坡向三因子总体耦合度较高。高程对植被覆盖状况的影响尤为显著,具有明显的垂直地带性;同时,随着高程增加,坡度对植被覆盖度的影响则表现出一定的垂直周期地带变化特性,以及随着坡向的变化植被覆盖度呈现出由阴坡、半阴坡较高(4 000m以下地区)按"顺时针"向阳坡、半阳坡较高(4 000m以上地区)逐渐转移。     

基于Hutchinson的DEM建立及质量评价

建立高质量的数字高程模型(DEM)是正确计算坡度、坡向、提取流域地形特征、进行水文分析的前提。国外应用最广的是基于Hutchinson方法的DEM插值方法和应用该算法的软件ANUDEM,该软件采用有限微分内插技术和地形强化算法,自动去除伪下陷带点和生成输入数据错误文件。研究表明,通过等高线回放、DEM中误差、坡度、河流、光照模拟等方面的对比,ANUDEM生成的DEM表面光滑,比常规用TIN方法构建的TIN-DEM更能准确地表现地形起伏,其提取的坡度、光照图更准确,适宜进行水文分析。     

数字地貌晕渲光源的设置和应用研究

以晕渲中的几何光学原理为基础,利用坡度坡向计算格网点灰度的方法,对晕渲中的光源设置和应用情况进行研究,提出利用地貌特征设置和调整光源方位及个数的方法,并针对不同的数据情况分析了光源应用的情况,对几种光源的设置和调整应用情况进行了说明和实验。本文对数字晕渲中光源的设置和应用的研究,提高了晕渲中光源使用技术的灵活性,可以有效改善数字晕渲图的质量。     

Disconnected Cartographies and Immappancy

Abstract

Manual shading, traditionally produced manually by specifically trained cartographers, is still considered superior to automatic methods, particularly for mountainous landscapes. However, manual shading is time-consuming and its results depend on the cartographer and as such difficult to replicate consistently. For this reason there is a need to create an automatic method to standardize its results. A crucial aspect of manual shading is the continuous change of light direction (azimuth) and angle (zenith) in order to better highlight discrete landforms. Automatic hillshading algorithms, widely available in many geographic information systems (GIS) applications, do not provide this feature. This may cause the resulting shaded relief to appear flat in some areas, particularly in areas where the light source is parallel to the mountain ridge. In this work we present a GIS tool to enhance the visual quality of hillshading. We developed a technique based on clustering aspect to provide a seamless change of lighting throughout the scene. We also provide tools to change the light zenith according to either elevation or slope. This way the cartographer has more room for customizing the shaded relief representation. Moreover, the method is completely automatic and this guarantees consistent and reproducible results. This method has been embedded into an ArcGIS toolbox.     

基于DEM的彩色地貌晕渲的制作

本文围绕计算机环境下数字地貌晕渲实现的理论与技术展开了探讨,论述了数字地貌晕渲的相关理论,介绍了数字地貌彩色晕渲色彩设计的基本方法,对数字地貌晕渲的技术过程进行了深入研究。     

Error assessment of grid‐based terrain shading algorithms for solar radiation modeling over complex terrain

In mountainous regions, solar radiation exhibits a strong spatial heterogeneity due to terrain shading effects. Terrain shading algorithms based on digital elevation models can be categorized into two types: area‐based and point‐specific. In this article, we evaluated two shading algorithms using designed mathematic surfaces. Theoretical shading effects over four Gauss synthetic surfaces were calculated and used to evaluate the terrain shading algorithms. We evaluated the area‐based terrain shading algorithm, Hillshade tool of ArcGIS, and the point‐specific shading algorithm from Solar Analyst (SA) in ArcGIS. Both algorithms showed shading overestimation, and Hillshade showed more accuracy with a mean absolute error (MAE) of 1.20%, as compared to the MAE of 1.66% of SA. The MAE of Hillshade increases exponentially as the spatial extent of the study area increases because the solar position for all locations on the surface is the same in Hillshade. Consequently, we suggest that the surface should be divided into more tiles in Hillshade when the discrepancy in the latitude of the whole surface is greater than 4°. Skyshed, which represents the horizon angle distribution in SA, is error‐prone over more complex terrain because horizon angle interpolation is problematic for such areas. We also propose a new terrain shading algorithm, with solar positions calculated using local latitude for each cell and the horizon angle calculated for every specific time interval, but without projections. The new model performs better than Hillshade and SA with an MAE of 0.55%.     

地貌晕渲中光源使用方法与用色规则的研究

研究了设计彩色地貌晕渲图的交互式人机协同方法,并着重对晕渲中灰度值和色彩的调整方法进行改进和试验。试验表明,利用该方法制作的彩色地貌晕渲效果比单光源彩色地貌晕渲有较大的改善。