ECartoRender地貌晕渲解决方案
时间:2020-08-23 【原创】   

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>>ECartoRender晕渲基础教程(视频)>>

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貌晕渲图(shaded relief)的制作是地图制图领域一个非常重要的方面,也是一个值得研究的方向,其发展历史可以追溯到17世纪的手稿地图(著名的有Hans Conrad Gyger1668年绘制的苏黎世地图,用了38年测量和绘制),直到20世纪末期,基于数字高程模型的计算机分析算法才开始应用于晕渲图生产,然而基于计算机和高程模型自动生成的分析型晕渲图在美观和地形特征描述方面比较欠缺,往往需要依靠图形软件(如Photoshop)进行后期改进处理,一些制图学家( 制图师记:Tom Patterson)以制作漂亮的晕渲图而闻名

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北京易凯图科技有限公司,专注于为地理信息和地图制图行业用户提供领先的成熟产品和技术服务,基于Adobe Creative平台我们提供强大的GIS制图工具——MAPublisher与Geographic Imager,可以制作比GIS更加精美的地图产品。围绕晕渲图制作,我公司过潜心研发,推出了基于3D动画建模技术的晕渲图制作产品解决方案——ECartoRender,可以获得比GIS软件更加美观和自然的晕渲效果,还可以用于三维斜视地图的生产,为制图行业用户提供更加全面的解决方案

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GIS软件的分析算法利用DEM 生成晕渲的基本原理是:确定光源方向和角度(通常为左上方位以45度照射地面),对每个像素,计算其坡度和坡向,然后将其与模拟的光源方向比较,向光面赋浅色调,背光面赋深色调。这种方法通常也叫山体阴影法。尽管这种方法可以很好地表示地形,但外观却显得不自然或离奇,由于山体阴影法是运行在单个像素上,不考虑其他周边环境地形的影响,算法不会考虑到周边地形反射回来的光照影响,因而结果并不自然,可读性不好。

下图为北京北部的DEM在ArcGIS中的渲染结果,因为基本上所有的GIS软件算法相同,因此结果都是大同小异。

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(一)GIS软件晕渲结果

ECartoRender产品晕渲方案借助复杂、高端的3D动画软件,内置更高级的基于光线追踪原理的渲染引擎,不仅考虑直接照射的光线,还会考虑场景的环境光线影响,由于此方法基于空间上下文,因此它生成的晕渲更为自然和漂亮。与前述的分析山体阴影算法相比,基于光线追踪方法能得到更为优质的晕渲结果。

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(二)ECartoRender 晕渲结果

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20世纪初期,制图学家曾经使用石膏地形模型,设置适当的光源,并从上方向下拍照的方式来生成晕渲图。同样的,我们在建模软件中设置了一个虚拟的”摄影工作室“,其中包括虚拟的地形模型、虚拟的光源和虚拟的正射相机,采用更高级的基于光线追踪原理的渲染引擎,计算最终的成图影像。

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(三)虚拟“摄影工作室”(包括地形平面,光源,和相机)

晕渲(山体阴影)的目的是使读者可以直观地理解地形,我们认为,更自然的光照模拟可以使您对地形的形态有更清晰的了解。与GIS软件生成的晕渲相比,我们的渲染结果视觉效果更加美观,而且地貌特征更清晰,可读性更好。

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(四)与GIS软件生成的晕渲相比,我们的渲染结果视觉效果更加美观,而且地貌特征更清晰

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山体阴影算法通常需要三个参数:太阳的高度角,太阳的方位角以及地形的垂直夸大。通过几何计算,找出所有景观像元上入射光的强度,然后生成灰度图像。虽然您可以在GIS软件中调整亮度和对比度,也可以根据自己的喜好拉伸直方图。但只能是一些细微的调整,主体效果很难有较大的改观。

ECartoRender晕渲工厂使用3D动画建模软件,在得到更加自然、美观的晕渲结果同时,还提供了极大的灵活性:

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(四)不同材质属性的渲染结果(左上:玻璃;右上:头发;左下:红椿木;右下:天鹅绒)

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(六)渲染时可设置材质颜色与光源颜色,以及图像叠加

(左上:修改材质颜色;右上:修改光源颜色;左下:叠加分层设色;右下:叠加卫星影像)

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(七)渲染斜视图效果(上:45度俯视,下:30度俯视)

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模式一:我们提供ECartoRender产品与生产技术流程整体解决方案

模式二:我们提供地貌晕渲生产服务(渲染工厂)


附件:

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