ArcGIS中利用DEM制作立体晕渲图的说明

DEM作为4D产品之一，在测绘生产中具有重要作用。利用DEM数据做作晕渲图，并对其进行分层设色，可以很好的反映一个地方的地形。下面以黑龙江省为例，采用90m分辨率的DEM数据，在ArcGIS 10.2中制作黑龙江省的晕渲图。
数据准备：黑龙江省90m分辨率的DEM数据，省、市（县）行政界线，市、县居民地，以及三级以上河流。
所用软件：ArcGIS 10.2
制作步骤：
1. 根据DEM生产山体阴影（HIllshade）
为了使晕渲图具有一定的立体效果，需要生成立体阴影，在ArcGIS的ArcToolbox中操作如下：按照顺序ArcToolbox -> 3DAnalyst Tools - > Raster Surface -> Hillshade，打开生成山体阴影的对话框，如图1所示，设置各项参数，各项参数的说明如下：



图1 Hillshade操作

Inputraster：生成山体阴影用到的DEM数据；
Output raster：输出山体阴影的路径和名称；
Azimuth：太阳方位角，控制的是山体阴影所在的方向，从正北方向起算，顺时针方向为正值，默认值为315；
Altitude：太阳高度角，控制的是太阳的高度，决定阴影的多少，以正东方向起算，逆时针方向为正值，默认值为45；
Z factor：垂直比例因子，决定山体阴影山脊线的精细程度，值越大，山脊线越突出，默认值为1。
以上各参数的设置，取决于所在地域的DEM数据。总体来说，太阳高度角越大，阴影越少，垂直比例因子越大，山脊线越突出。
生成的山体阴影是灰度的，现在将其按照灰度值增大设置为从绿至白的颜色，效果如下图2所示：



图2  山体阴影效果图（此处太阳方位角和高度角为默认值，垂直因子为3）

2. 对DEM数据进行分层设色
为了尽可能显示不同高程的变化，对DEM进行分类，此处采用ArcGIS自带的自然间隔分类方法，将其分为32类，且选用ArcGIS自带的色带Elevation #1（效果为，事实证明该色带效果好）对他们进行着色，效果如图3所示：



图3  DEM分层设色图

3. 山体阴影与DEM数据叠加
为了使晕渲图具有立体效果，且色彩丰富，在ArcGIS中同时添加上述生成的山体阴影图和DEM分层设色图，且将DEM分层设色图放在上面，将其透明度设置为60%，叠加的效果如图4所示；局部放大后的效果如图5所示。从图中可以看出，晕渲图的立体效果较好。



图4  叠加后的晕渲图

                                                                         


图5  放大后的效果图

4. 添加必要的行政界线、河流等信息
为了使晕渲图的信息更加完整，添加上黑龙江省市县行政界线，市县居民地以及三级以上河流，最终的效果如下图6所示：



图6  黑龙江省DEM晕渲图

以上步骤仅为ArcGIS中制作DEM晕渲图的基本步骤，还有很多需要完善的地方。生成山体阴影的参数，需要根据区域的高程特点设置，尤其是太阳高度角和垂直系数的设置，它们直接决定了阴影的多少和山脊线的精细程度。DEM分层的数量，也要根据实际情况来设置，总体而言，分层越多，细节越丰富。由于各地行政区划的调整，黑龙江省的行政界线可能与现实情况有所出入，请以黑龙江省最新的行政界线为准；
 
说明：此说明文档参考了仲佳、王永等人的论文《利用DEM制作晕渲图的方法讨论》。