Для каких целей используется способ отмывки рельефа

Перспективные изображения. Способ отмывки и тушевки при изображении рельефа; достоинства и недостатки

Способ отмывки и тушевки при изображении рельефа; достоинства и недостатки.

Способ штриховки при изображении рельефа; достоинства и недостатки.

Способ горизонталей (изогипс) при изображении рельефа; достоинства и недостатки.

Способ высотных отметок при изображении рельефа; достоинства и недостатки.

Наиболее простым способом изображения рельефа является способ высотных отметок, при котором абсолютные высоты точек местности подписываются цифрами в соответствующих местах на карте. Этот малонаглядный способ в наст. Время применяется только на морских навигационных картах для изображения рельефа морского дна.

К изображению рельефа на современных общегеографических картах применяются следующие требования: 1)возможность определения на карте высот отдельных точек; 2)возможность определения направления скатов и их крутизны; 3)наглядность рельефа.

Горизонтали (изогипсы) – линии разных высот. Они представляют свои проекции на плоскость следов сечения рельефа уровенными поверхностями, проведенными интервал, который называется высотой сечения рельефа. Горизонтали – основной способ изображения рельефа на современных топографических, общегеографических, физических, гипсометрических картах. Однако из важных достоинств способа – его высотная метричность. В любом месте карты по горизонталям можно определить абсолютную и относительную высоты точек, форму и крутизну склонов, рассчитать морфометрические показатели вертикального и горизонтального расчленения. Благодаря горизонталям карты рельефа стали ценным источником информации при морфометрических определениях, статистических расчетах, математическом моделировании, в частности при создании цифровых моделей рельефа. Ключевая проблема изображения рельефа горизонталями — выбор высоты сечения.

При применении этого способа предполагается, что местность освещена отвесно, а различия в уклонах не выражается на карте толщиной штрихов и промежутков между ними. Чем больше крутизна ската, тем толще штрихи и меньше промежутки между ними и наоборот.

Толщина штрихов и промежутков между ними выбирается из специальной шкалы штрихов, в кот. Уклон от 0 до 45º разбит на 9 разрядов, по 5º в каждом, с указанием толщины штрихов и промежутков между ними в каждом разряде. Для нанесения штрихов предварительно проводят на карте карандашом соответствующие горизонтали, а затем наносят штрихи, располагая их перпендикулярно к линиям горизонталей. При переходе от одного разряда покатости к другому штрихи ставят не на продолжении штрихов предыдущего разряда, а между ними. При окончании штриховки карандашные линии удаляют.

Недостатки: 1)невозможно точно определить высоты точек земной поверхности. Хотя отметки более характерных точек подписываются, но этих данных бывает недостаточно для определения по карте высот других точек. Для устранения этого недостатка иногда применяют комбинированный способ; рельеф изображают горизонталями с заполнением промежутков между ними штрихами. 2) штрихи закрывают контуры, услов. обозначения и надписи нанесенные на карте. 3) штриховка представляет собой трудную кропотливую и дорогостоящую работу.

Наибольшую выразительность изображению придают способы теневой пластики, когда формы рельефа как бы покрываются тенями. Один из таких приемов — теневые штрихи. Позднее ему на смену пришел более простой способ отмывки, т.е. создание полутонового изображения при заданном освещении местности. Наибольшую выразительность и объемность дают способы светотеневой пластики, которая обеспечивает плавный переход от светлого к темному. Черная (серая) или коричневая краска наносится на затененные склоны, и размываются кистью так, чтобы на крутых склонах тени лежали гуще, а пологие — выглядели светлее.

В картографии используются три варианта отмывки: — отмывка при боковом (косом) освещении, чаще всего при северо-западном, когда свет падает как бы из левого верхнего угла карты, освещая западные и северо-западные склоны и затеняя восточные и юго-восточные; — отмывка при отвесном (зенитальном) освещении, при котором свет падает сверху, и вершины гор оказываются освещенными, а понижения — затененными; — отмывка при комбинированном освещении, сочетающая эффекты бокового и отвесного освещения, она пригодна для нанесения теней на склоны любой ориентировки, этот художественный прием дает наилучший пластический эффект.

Отмывка используется как основной способ изображения рельефа на некоторых мелкомасштабных общегеографических картах, но чаще легкую серую отмывку наносят в дополнение к горизонталям и многоцветной гипсометрической окраске. Этим обеспечивается максимальная пластичность и высокие эстетические качества изображения.

Тушевка – нанесение на карту теней разведенной тушью (акварельной краской), или тушевальным карандашом. Принципиально тушевка от отмывки ничем не отличается. Обычно этот способ применяется совместно со способом горизонталей и является в настоящее время одним из лучших для изображения рельефа. Он с успехом может быть использован на сельскохозяйственных и других специальных картах.

Способы штриховки, отмывки и тушевки относят к пластичным способам изображения рельефа, при которых неровности местности изображаются на картах путем передачи теней на картах так, как они представляются наблюдателю, если он рассматривает земную поверхность сверху.

На старых картах рельеф изображался схематическим перспек­тивным рисунком в виде отдельных возвышенностей, хребтов, го­рок. Для большей выразительности горки покрывались тенями — этот способ иногда называли картинным изображением рельефа. Для него не требовалось знания абсолютных или относительных высот, крутизны склонов, а было достаточно лишь передать об­щее расположение водоразделов, направление основных гряд и хребтов. Такое изображение достаточно наглядно, но, ко­нечно, ни о какой геометрической точности не может быть и речи. В настоящее время этот способ почти не применя­ется, его можно встретить лишь на стилизованных исторических картах.

Однако через два с лишним века картинный рисунок получил новое рождение. На современных картах стали использовать перс­пективные способы изображения рельефа, разрабатывать особые картинные знаки, но уже на геометрически точной основе. Та­кие карты отнюдь не предназначены для проведения по ним изме­рений, но они очень наглядны, похожи на блок-диаграммы или красочные художественные панорамы.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Civil 3D

Не удалось извлечь оглавление

Работа с функциями отмывки рельефа и преувеличения масштаба по вертикали

Автор:

С помощью функции отмывки рельефа на слои 3D-поверхностей добавляются тени путем наложения солнечного света на поверхность с указанным направлением и под заданным углом.

Определение параметров тонирования рельефа

1. Выберите вкладку «Анализ» панель «Элемент» «Рельеф поверхности» . найти
2. В диалоговом окне «Параметры тонирования рельефа» укажите «Направление» и «Угол» для солнца, которые будут использоваться при тонировании рельефа, одним из следующих способов.
   • Введите значение направления и угла для солнца вручную:
     • Для параметра «Направление» задайте направление, с которого должен падать свет, например, с востока или с запада. Введите значение направления в поле редактирования, перетащите желтый диск на компасе в нужное положение, или нажмите кнопку «Параметры» .
     • Для параметра «Угол» укажите высоту расположения источника света в небе — близко к горизонту, прямо над головой или в какой-либо точке между этими положениями. Введите значение угла в поле редактирования, перетащите желтый диск на компасе в нужное положение, или нажмите кнопку «Параметры»
   • Нажмите кнопку «Параметры» и укажите свойства солнца на палитре «Свойства солнца» по дате, времени и положению. Затем еще раз откройте диалоговое окно «Параметры отмывки рельефа» и щелкните команду «Импорт» .
3. Нажмите кнопку «ОК» .

Включение и выключение отмывки рельефа

1. В окне «Диспетчер отображения» щелкните слой поверхности правой кнопкой мыши и выберите команду «Редактировать стиль отображения» .
2. Выполните одно из следующих действий:
   • Для отключения тонирования рельефа установите для параметра «Диапазон отмывки рельефа» значение 0.
   • Для включения тонирования рельефа установите для параметра «Диапазон отмывки рельефа» значение 1 и убедитесь, что для параметра «Полоса отметки» установлено значение 1.

Изменение вертикального преувеличения масштаба

• В строке состояния выберите величину вертикального преувеличения масштаба из списка для параметра «Преувеличение масштаба» . Для ввода величины, отсутствующей в списке, выберите «Пользовательский» .

Чем больше будет число, тем больше изменяется высота. Меньшее число значение или десятичная величина приводят к меньшему изменению высоты.

Источник

Справка

Доступно с лицензией 3D Analyst.

Инструмент Отмывка (Hillshade) позволяет получить гипотетическое освещение поверхности путем определения освещенности для каждой ячейки растра. Принцип его работы заключается в установке положения гипотетического источника света и вычислении значений освещенности каждой ячейки по отношению к соседним ячейкам. Применение функции может значительно улучшить визуальное представление поверхности для анализа и графического отображения, особенно, при использовании опции прозрачности.

По умолчанию, тень и свет – это оттенки серого, связанные с целыми числами от 0 до 255 (возрастающие от черного к белому).

Параметры отмывки

Главным фактором при создании карты отмывки для конкретного местоположения является расположение солнца на небе.

Азимут

Азимут – это угловое направление на солнце, измеренное по часовой стрелке от направления на север в градусах от 0 до 360. Азимут 90 градусов – восток. Азимут по умолчанию – 315 градусов (NW).

Азимут (направление) солнца для отмывки по умолчанию – 315º

Высота

Высота- это подъем или угол источника света над горизонтом. Измеряется в градусах, от 0 (на горизонте) до 90 (над головой). Значение по умолчанию равно 45 градусам.

Высота солнца для отмывки по умолчанию – 45º

В примере отмывки ниже азимут равен 315 градусам, а высота – 45 градусам.

Пример выходных данных инструмента Отмывка

Использование отмывки для отображения

Помещая растр высот поверх растра отмывки и настраивая его прозрачность , вы легко можете создать визуально привлекательную карту рельефа ландшафта.

Создайте растр рельефа с отмывкой, объединив растры высот и отмывки с прозрачностью

Вы можете добавить другие слои, например, типов землепользования, растительности, дорог или водотоков, для увеличения информационного содержания в отображении.

Использование отмывки в анализе

Моделируя тень (опция по умолчанию), вы можете вычислить локальное освещение и то, попадают ли ячейки в тень или нет.

Моделируя тень, вы можете определить каждую ячейку, которая будет в тени другой ячейки в определенное время дня. Ячейкам в тени другой ячейки дается код 0; всем другим ячейкам дается код целого числа от 1 до 255. Вы можете переклассифицировать все значения больше 1 в 1, создавая бинарный выходной растр. В примере ниже черные области – в тени. Азимут одинаковый на каждом изображении, но высотк солнца была изменена.

Как вычисляется отмывка

Чтобы вычислить значение тени, сначала необходимо получить высоту и азимут положения источника света. Эти значения будут обрабатываться вместе с вычислениями уклонов и экспозиции для определения окончательного значения отмывки для каждой ячейки на выходном растре.

Алгоритм отмывки

Применяется следующий алгоритм вычисления значения отмывки:

Обратите внимание, что если вычисленное значение отмывки меньше 0, выходное значение ячейки будет равно 0.

Вычисление положения источника света

Высота источника света задается в градусах над горизонтом. Однако, формула для вычисления значения отмывки требует, чтобы угол был выражен в радианах и чтобы было известно отклонение от вертикали. Направление непосредственно вверх от поверхности (прямо над головой) обозначается как ‘Зенит’. Угол зенита измеряется от точки зенита до направления на источник света и в сумме с углом высоты образует 90 градусов. Чтобы вычислить угол положения источника света, в качестве первого шага необходимо преобразовать угол высоты в угол зенита. Второй шаг – это преобразование угла в радианы.

Замените угол высоты на угол зенита:

Преобразуйте градусы в радианы:

Вычисление направления освещения

Направление положения источника света или азимут, задается в градусах. Формула вычисления отмывки предполагает, что угол выражен в радианах. Сначала угол азимута меняется с географических единиц измерения (компасного направления) на математические единицы (правый угол). Далее, угол азимута переводится из градусов в радианы.

Измените измерение угла азимута:

Обратите внимание, что если Azimuth_math >= 360,0, то:

Преобразуйте градусы в радианы:

Вычисление уклона и экспозиции

Движущееся окно размером 3 x 3 ячейки проходит через каждую ячейку на входном растре и для каждой ячейки на входном растре в центре окна с использованием алгоритма, который учитывает значения восьми соседних ячеек, вычисляются значения уклонов и экспозиции. Ячейки обозначаются буквами от a до i, при этом буква e представляет ячейку, для которой вычисляется значение экспозиции.

Степень изменения по направлению x для ячейки ‘e‘ вычисляется с помощью следующего алгоритма:

Степень изменения по направлению y для ячейки ‘e’ вычисляется с помощью следующего алгоритма:

Уклон – это самый крутой спуск из каждой ячейки на поверхности. Алгоритм вычисления уклона в радианах, учитывающий коэффициент по z, следующий:

Экспозиция – это направление самого крутого спуска по поверхности. Экспозиция в радианах определяется в диапазоне от 0 до 2pi, при этом значение 0 соответствует направлению на восток. Экспозиция определяется по правилам следующего алгоритма:

Пример вычисления отмывки рельефа

В качестве примера будет вычислено значение отмывки для центральной ячейки движущегося окна, представленного на рисунке.

Входной растр высот

Размер ячейки равен 5 единицам измерения. По умолчанию используются значения Высоты (Altitude), равной 45 градусам и Азимута (Azimuth), равного 315 градусам.

Угол положения источника света

Угол Зенита будет вычислен с использованием уравнения 2:

И преобразован из градусов в радианы с использованием уравнения 3:

Направление положения источника света

Угол азимута будет преобразован из географического в математический с помощью уравнения 4:

Преобразование угла азимута в радианы выполняется с использованием уравнения 6:

Уклон и экспозиция

Степень изменения в направлении x для центральной ячейки ‘e‘ выполняется следующим образом:

Степень изменения в направлении y для центральной ячейки ‘e‘ выполняется следующим образом:

Вычисление угла уклона:

Вычисление угла экспозиции в радианах Aspect_rad в соответствии с правилом 10 выполняется следующим образом: (т. к. dz/dx в этом примере не равно 0):

Поскольку это значение меньше 0, эта часть правила применяется следующим образом:

Окончательное вычисление отмывки выполняется следующим образом:

Поскольку выходной растр имеет целочисленный тип, значение затенения для центральной ячейки e = 154.

Литература

Burrough, P. A. and McDonell, R. A., 1998. Principles of Geographical Information Systems (Oxford University Press, New York), 190 pp.

Источник