明暗等高线的制作

明暗等高线的制作

1、背景：

等高线是地图上最常用的表示地貌的方法，但其不足之处在于所表示的地形立体感不强，并非所有读者都能清楚读出它所描述的实际地表形态。对于如何用等高线表示地貌的立体形态，1895年，波乌林I J. Pauling)提出明暗等高线法，又称波乌林法。其基本论点主要建立在以下三方面:
(1)根据斜坡所接受的光线方向确定等高线的明暗程度:
(2)将受光部分的等高线印为白色，背光部分的等高线印为黑色:
(3)地图的底色饰为灰色

2、目的：

通过明暗等高线的实例练习一个复杂模型的建立过程，熟练和掌握ArcGIS图解建模的全过程。

3、数据：chp12；

4、使用软件：ArcGIS

5、操作步骤：

要求利用该DEM数据生成明暗等高线。首先，从DEM中提取一定等高距的矢量等高线。把区域分为受光部分和背光部分，对原始的DEM数据提取坡向，并根据坡向对矢量等高线进行分类，从而生成明暗等高线地图。背光和受光栅格要根据入射光的方向进行确定。例如，假定光源位置定位于地面西北方向，则坡向为0°~ 45°、225°_{360°时地表面为受光面，用白色表示，坡向为45°} 225°时地表面为背光面，用黑色表示;将其二值化,即以0和1表示,并转化为矢量;最后与等高线叠加，并进行符号化设置，形成明暗等高线。
明暗等高线制作的流程如图1-1所示。

图1-1 操作流程

6、实验流程

一、添加栅格数据DEM50到Arcmap中，如图1-2所示；

图1-2 添加数据

二、从DEM中按给定等高距(此处设置为5)提取等高线。

在ArcToolbox中找到3D Analyst工具,选择栅格表面——等值线，图1-3所示,提取等高线，图1-4所示

图1-3 提取等高线

图1-4 提取结果

三、将生成的矢量等高线栅格化。

ArcToolbox中找到转换工具,选择转为栅格——要素转栅格，图1-5所示，结果如图1-6所示；
注意:字段改为contour。像元大小6.5。

图1-5 要素转栅格

图1-6 结果图
在ArcToolbox中找到3D Analyst工具,选择栅格表面——坡向，图1-7所示,提取坡向，图1-8所示；

图1-7 坡向的提取
提取后结果如图：

图1-8 提取结果

六、根据入射光方向将坡度图划分为背光面和受光面两个部分。

a) 此时需要运用到ArcToolbox——spatial analyst——重分类——重分类一系列操作。输入栅格选择提取坡向后的栅格文件,点击重分类对话框中的分类,因为要求将坡向0°—45°, 225°—360°部分划为受光面,45°—225°为背光面,故将分类对话框中的类别设为3,分类方法为手动,中断值分别设置为45、225、360，图1-9、图1-10所示；

图1-9 进行分类

图1-10 重分类
b) 点击确定完成重分类,结果如图1-11所示；

图1-11 重分类结果

七、将栅格化等高线图与划分背光受光的二值坡向图进行融合,实现栅格化等高线的二值分布。

这一步需要运用到栅格计算器这一工具将栅格化等高线图与划分背光受光的二值坡向图进行融合,选择ArcToolbox——spatial analyst——地图代数——栅格计算器(或者用ArcToolbox ——3D Analyst——栅格计算——乘)。显示栅格计算器对话框后,输入相应公式(坡向重分类栅格乘等高线栅格)，如图1-12所示；

图1-12 栅格计算器计算
结果显示如图1-13所示

图1-13 计算结果

八、最后,将位于受光面的等高线用白色显示,位于背光面的等高线用黑色显示,背景用灰色显示,得到明暗等高线地图。

在上一步得到的图层上右击属性,选择符号系统,点击已分类,选择类别为二,根据要求将受光面设置为白色,背光面设置为黑色,将Nodata设置为灰色，图1-14所示；

图1-14 设置图层属性
结果得到明暗等高线地图,如图1-15所示

图1-15 明暗等高线地图

7、结尾

在研究中，等高线仅仅能表示出地面地形的起伏状态，而明暗等高线不仅可以表示出其地形相关信息，还可以表示出立体形态，将阴坡阳坡鲜明的表现出来，供读者容易辨别实际地表形态。
通过明暗等高线制作实例，了解一个复杂模型的建立过程，全面掌握建模的每一 个步骤，包括在图解模型中放置对象图形、设置参数、连接对象等。

8、问题及其答案

问题

1、为提高明暗等高线的表现力，需要做什么？
2、明暗等高线的重要要素有哪些？

答案

1、 为提高明暗等高线的表现力，我们需要在确定光源的情况下，将背光破的等高线加粗或加深，迎光坡的等高线变细或变浅，即形成明暗的反差，从而提高等高线的立体效果。它目前多应用于表示海底地貌、月球的月貌等。
2、 明暗等高线地图的重要要素是：用以起衬托作用的背景底色、明暗等高线的粗度及其颜色。而引发这些变化的变量可以根据需要的不同加以选取：如坡度、坡向、光照向量及其之间的夹角等。
9、参考文献
1、地理信息系统空间分析实验教程第二版 汤国安著
2、https://wk.baidu.com/view/f0e20267a76e58fafab00396

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