Höhendaten suchen und darstellen
In der folgenden Abbildung wird die Standard-Ausgabe des ArcGIS Pro-Geoverarbeitungswerkzeugs Schummerung (links) mit der Schummerung verglichen, die Sie in diesem Lernprogramm erstellen (rechts).
Sie erhalten dieses Ergebnis, indem Sie die Eigenschaften von Licht und Schatten in der echten Umwelt beachten und diese mit einer Reihe transparenter Layer, die mit Raster-Funktionen erstellt wurden, annähern.
Verwenden Sie Daten aus der Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), um eine Schummerung zu erstellen. SRTM war eine Forschungsmission im Jahr 2000, bei der mittels einer von einem Space Shuttle ausgehenden Radarantenne Höhendaten der Erde erfasst wurden. Diese Daten stehen der Öffentlichkeit als Raster digitaler Höhenmodelle (DEM) zur Verfügung. Ein DEM ist ein Raster-Datenformat, das Höhenangaben in Pixelwerten speichert. Niedrige Werte stehen für geringe Höhen und hohe Werte stehen für große Höhen. In der Regel erfolgt die Darstellung in Form eines Graustufen-Bildes von Schwarz (für Täler) bis Weiß (für Berge).
Laden Sie das DEM für Ihren Interessenbereich herunter, fügen Sie es einer Karte in ArcGIS Pro hinzu und ändern Sie das Koordinatensystem der Karte.
Ein digitales Höhenmodell herunterladen
SRTM-Daten werden von der NASA (National Aeronautics and Space Administration) bereitgestellt. Erstellen Sie ein NASA-Erddaten-Konto, damit Sie auf diese Daten zugreifen und ein DEM für den Äthiopischen Graben herunterladen können. Sie können auch Daten einer anderen Region herunterladen. Dieses Lernprogramm kann mit jedem DEM absolviert werden.
Hinweis:
Wenn Sie kein NASA-Erddaten-Konto erstellen möchten, können Sie die DEM-Datei herunterladen und mit dem nächsten Abschnitt fortfahren.
- Navigieren Sie zu https://urs.earthdata.nasa.gov und klicken Sie auf Register, um sich zu registrieren. Füllen Sie das Registrierungsformular aus und klicken Sie auf "Submit", um es abzusenden und ein Erddaten-Konto zu erstellen.
- Navigieren Sie zum 30-Meter SRTM Tile Downloader.
SRTM-Daten können aus verschiedenen Verzeichnissen wie etwa dem United States Geological Survey (USGS) heruntergeladen werden, aber diese Website, die von Derek Watkins erstellt wurde, bietet die einfachste Oberfläche zum Auswählen und Herunterladen von DEMs.
Jede Kachel auf dieser Karte steht für eine bestimmte DEM-Datei.
- Zoomen Sie auf Äthiopien in Ostafrika. Klicken Sie auf die Kachel mit der Stadt Adama südöstlich von Addis Abeba.
Ein Pop-up wird angezeigt, das die Kachel als N08E039 kennzeichnet.
- Klicken Sie im Pop-up auf die Schaltfläche DEM herunterladen.
Daraufhin wird ein Fenster zum Anmelden angezeigt.
Hinweis:
Wenn Sie das DEM nicht aus dem Tile Downloader herunterladen können, können Sie es aus ArcGIS Online herunterladen.
- Geben Sie Ihren Earthdata-Benutzernamen und Ihr Kennwort ein, und klicken Sie auf Anmelden.
Die Datei .zip wird auf den Computer heruntergeladen.
Ein ArcGIS Pro-Projekt erstellen
Als Nächstes fügen Sie einer Karte in ArcGIS Pro die Höhendaten hinzu.
- Suchen Sie die heruntergeladene Datei N08E039.SRTMG1.hgt.zip auf Ihrem Computer, und entzippen Sie sie.
- Starten Sie ArcGIS Pro. Melden Sie sich mit Ihrem lizenzierten ArcGIS-Konto an, falls Sie dazu aufgefordert werden.
Hinweis:
Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
- Klicken Sie unter Neues Projekt auf Karte.
- Geben Sie im Fenster Neues Projekt unter Name den Text Custom Hillshade ein. Sie können auch einen neuen Speicherort für Ihr Projekt auswählen. Klicken Sie auf OK.
Eine neue Karte wird mit einer Grundkarte angezeigt. Entfernen Sie die Grundkarte, da sie keine Karte erstellen, für die Sie Hintergrundkontext benötigen. Sie erstellen vielmehr einen benutzerdefinierten Hintergrundkontext-Layer, den Sie in zukünftigen Karten verwenden können.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Weltweite topografische Karte, und wählen Sie Entfernen aus.
- Entfernen Sie auch den Layer World Hillshade.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Karte. Klicken Sie in der Gruppe Layer auf die Schaltfläche Daten hinzufügen.
- Navigieren Sie zur Datei N08E039.hgt, und wählen Sie diese aus. Klicken Sie auf OK.
Möglicherweise wird das Fenster Pyramiden erstellen und Statistiken berechnen angezeigt.
- Klicken Sie im Fenster Pyramiden erstellen und Statistiken berechnen gegebenenfalls auf OK.
Das DEM wird auf der Karte angezeigt.
Der Äthiopische Graben ist als dunkles Band geringerer Höhen zu erkennen, das diagonal durch die Bildmitte verläuft.
Dies ist eine geologisch interessante Landschaft mit zerklüfteten Bergen, sanften Hügeln, Flüssen, steilen Erosionstälern, alten Vulkangesteinsterrassen und Kraterrändern. Es eignet sich gut zur Darstellung der Lichtverhältnisse des Terrains auf unterschiedlichen Oberflächen. Wenn Sie einen anderen Ort auswählen, führen die Anweisungen in diesem Lernprogramm auch in diesem Fall zu einer effektiven Schummerung.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf NO8E039.hgt und klicken Sie erneut darauf, damit sein Name bearbeitet werden kann. Benennen Sie den Layer in Elevation um, und drücken Sie die Eingabetaste.
Hinweis:
Wenn Sie mehrere benachbarte DEM-Dateien heruntergeladen haben, können Sie diese mit dem Geoverarbeitungswerkzeug Mosaik zu neuem Raster in einer Datei kombinieren. Ein Beispiel für die Verwendung dieses Werkzeugs finden Sie im Lernprogramm Bilddaten und Raster-Daten für die Analyse vorbereiten.
Der Karte eine Projektion zuweisen
Das DEM, das Sie heruntergeladen haben, wird in einem geographischen Koordinatensystem gespeichert. Schummerungsalgorithmen verhalten sich angemessener, wenn für die Karte stattdessen ein projiziertes Koordinatensystem verwendet wird. Ändern Sie das Koordinatensystem der Karte, bevor Sie eine Schummerung erstellen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Karte, und wählen Sie Eigenschaften aus.
- Klicken Sie im Fenster Karteneigenschaften auf die Registerkarte Koordinatensysteme.
Das aktuelle Koordinatensystem der Karte heißt "WGS 1984" und entspricht damit dem einzigen Layer der Karte. Verwenden Sie stattdessen ein projiziertes Koordinatensystem vom Typ Universal Transverse Mercator (UTM). Die UTM-Zone für das Untersuchungsgebiet in Äthiopien lautet "37N".
- Geben Sie in der Suchleiste WGS 1984 UTM Zone 37 N ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
Die Liste Verfügbare XY-Koordinatensysteme wird gefiltert.
- Blenden Sie in der Liste den Ordner Projiziertes Koordinatensystem und alle folgenden Ordner ein. Klicken Sie auf WGS 1984 UTM Zone 37N.
Die Schaltfläche Aktueller XY-Wert wird aktualisiert und zeigt WGS 1984 UTM Zone 37N als aktuelles Koordinatensystem der Karte an.
Hinweis:
Wenn Sie ein anderes Gebiet zuordnen, wählen Sie das projizierte Koordinatensystem aus, das für die endgültige Karte verwendet wird. Wenn Sie sich nicht sicher sind, welches Koordinatensystem Sie verwenden sollen, lesen Sie Die richtige Projektion auswählen.
- Klicken Sie auf OK.
Die Karte wird neu dargestellt und sieht annähernd genauso aus wie vorher. Auch wenn die Projektion nicht viel am Aussehen dieser Karte geändert hat, so lassen sich mit ihr doch die Schummerungen besser berechnen.
Jetzt haben Sie eine projizierte Karte mit einem DEM erstellt. Sie können eine Schummerung erstellen und das einfache Höhen-Raster in ein Bild umwandeln, auf dem das Terrain natürlicher und intuitiver dargestellt wird.
Einen realistischen Eindruck vom Maßstab erzeugen
Wenn Sie sich ein Terrain in der echten Welt ansehen, erkennen Sie die genaue, detaillierte Struktur der Felsen und Spalten, gleichzeitig aber auch die Struktur von Hügeln und Tälern im größeren Maßstab.
Mit Schummerung kann häufig nur eine detaillierte oder eine generalisierte Landschaft abgebildet werden. Um einen natürlicheren Eindruck vom Maßstab zu erhalten, erstellen Sie verschiedene Versionen Ihrer Daten für verschiedene Detaillierungsebenen. Dann kombinieren Sie die verschiedenen Versionen mit transparenter Symbolisierung, damit in der endgültigen Schummerung die Details und der allgemeine Eindruck enthalten sind.
Die Höhendaten weichzeichnen
Sie erstellen generalisierte Versionen des DEM, um sich einem Gefühl für die genauen Details anzunähern, gleichzeitig aber auch die Gesamtstruktur des Terrains zu berücksichtigen. In der Kartografie bedeutet Generalisierung, die Daten so zu ändern, dass sie die geeignete Detaillierungsebene für einen größeren geographischen Maßstab haben. Dazu werden sie häufig vereinfacht oder geglättet. Um Raster-Daten zu generalisieren, können Sie sie weichzeichnen. Wenn ein DEM weichgezeichnet wird, verbinden sich die größeren geographischen Features und werden visuell mehr zu einer Einheit. Sie verwenden die Raster-Funktion "Statistiken", um Ihre Daten weichzuzeichnen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Bilddaten. Klicken Sie in der Gruppe Analyse auf die Schaltfläche Raster-Funktionen.
Der Bereich Raster-Funktionen wird angezeigt. Raster-Funktionen stellen eine schnellere und weniger komplexe Alternative zu Raster-Geoverarbeitungswerkzeugen dar. Sie wenden Berechnungen direkt auf die Pixelwerte eines Rasters an, ohne dass die neuen Daten gespeichert werden müssen.
- Suchen Sie im Bereich Raster-Funktionen nach Statistiken. Klicken Sie auf der Registerkarte System unter Statistisch auf Statistiken.
- Legen Sie im Bereich Eigenschaften von Statistiken folgende Parameter fest:
- Wählen Sie für Raster die Option Elevation aus.
- Ändern Sie für Statistiktyp die Einstellung Mittelwert nicht.
- Geben Sie für Anzahl Zeilen den Wert 10 ein.
- Geben Sie für Anzahl Spalten den Wert 10 ein.
- Lassen Sie Nur NoData-Pixel füllen deaktiviert.
Die Anzahl von Zeilen und Spalten stellt den Pixelabstand dar, den die Raster-Funktion zum Implementieren des Weichzeichnereffekts verwendet. Mit größeren Werten wird der Weichzeichnereffekt größer.
- Klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
Es wird ein neuer Layer auf der Karte angezeigt. Da er mit einer Raster-Funktion erstellt wurde, ist dieser Layer lediglich eine neue Ansicht der Eingabedaten, keine neue Raster-Datei.
- Geben Sie dem neuen Layer im Bereich Inhalt den Namen Elevation Blur 10.
- Deaktivieren und aktivieren Sie den neuen Layer, und vergleichen Sie ihn mit dem Layer darunter.
Der neue Layer ist stärker weichgezeichnet als der ursprüngliche Layer.
Sie wiederholen diesen Vorgang, um einen Höhen-Layer mit noch ausgeprägterem Weichzeichnereffekt zu erstellen.
- Öffnen Sie im Bereich Raster-Funktionen erneut die Raster-Funktion Statistiken.
- Wählen Sie für Raster erneut Elevation aus. Legen Sie dieses Mal Anzahl Zeilen und Anzahl Spalten auf 20 fest.
- Klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
- Geben Sie dem neuen Layer den Namen Elevation Blur 20.
- Deaktivieren und aktivieren Sie die Layer, um die drei Höhen-Layer zu vergleichen.
Die drei Layer zeigen die gleiche Höhe, jedoch generalisiert auf unterschiedliche Detaillierungsebenen.
- Stellen Sie sicher, dass die drei Layer aktiviert sind.
Einen benutzerdefinierten Farbverlauf erstellen
Jetzt ist es an der Zeit, die drei Höhen-Layer visuell zusammenzuführen. Dazu verwenden Sie einen halbtransparenten Symbolisierungsverlauf. Diesen Verlauf verwenden Sie im gesamten Lernprogramm. Sie speichern ihn in einem Style, sodass Sie ihn nicht jedes Mal neu erstellen müssen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Elevation Blur 20, und wählen Sie Symbolisierung aus.
- Klicken Sie im Bereich Symbolisierung auf Farbschema und dann auf Farbschema formatieren.
Das Fenster Farbschema-Editor wird angezeigt. Hier können Sie die genauen Farben im Verlauf steuern, mit dem der Höhen-Layer dargestellt wird. Sie bearbeiten den Verlauf so, dass geringe Höhen halbtransparent schwarz und große Höhen vollständig transparent schwarz sind.
- Klicken Sie unter Kontinuierliches Farbschema auf den linken (schwarzen) Farbstopp, um ihn auszuwählen. Ändern Sie unter Einstellungen die Transparenz in 60 Prozent.
- Klicken Sie auf den rechten (weißen) Farbstopp. Öffnen Sie unter Einstellungen das Menü Farbe, und wählen Sie Schwarz aus.
Tipp:
Damit im Farbmenü der Name der Farbe angezeigt wird, zeigen Sie mit der Maus auf sie.
- Ändern Sie Transparenz in 100 Prozent.
Sie werden dieses Farbschema in diesem Projekt häufig verwenden. Statt also die Einstellungen jedes Mal anzuwenden, speichern Sie das Farbschema in einem Style. Ein Style ist eine wiederverwendbare Symbolisierungsressource. Alle ArcGIS Pro-Projekte weisen einen Standard-Style namens Favoriten auf.
- Klicken Sie unten im Fenster Farbschema-Editor auf In Style speichern.
- Geben Sie im Fenster Farbschema speichern unter für Name den Namen Semitransparent black ein.
- Klicken Sie auf OK. Klicken Sie im Fenster Farbschema-Editor auf OK.
Das Farbschema wird jetzt im Style Favoriten gespeichert und auf den Layer Elevation Blur 20 angewendet.
Sie wenden die gleiche transparente Symbolisierung auch auf die beiden anderen Layer an.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf Elevation Blur 10.
Der Bereich Symbolisierung wird aktualisiert, sodass die Symbolisierung für den ausgewählten Layer angezeigt wird.
- Öffnen Sie das Menü Farbschema, und wählen Sie oben in der Liste Semitransparent black aus.
- Ändern Sie auch das Farbschema für den Layer Elevation in Semitransparent black.
Jetzt haben alle drei Höhen-Layer die gleiche halbtransparente Symbolisierung. Das Ergebnis ist ein kumulativer Effekt, wie bei drei Schichten transparenter Tinte auf weißem Papier. Mit jeder Schicht wird das Papier etwas dunkler.
Die Schummerung generieren
Jetzt ist es an der Zeit, auf jeden der Höhen-Layer eine Schummerung anzuwenden. Mit der Schummerung des ursprünglichen DEM bleiben die Details erhalten. Mit der Schummerung der weichgezeichneten DEMs bleibt dagegen der allgemeine Eindruck erhalten.
Mit einer Schummerung wird versucht, den Effekt aus dem folgenden Foto nachzubilden. Licht erhellt Teile der Oberfläche und wirft Schatten auf andere Teile. Dadurch entsteht eine realistische Abbildung einer dreidimensionalen Oberfläche.
Ein Schummerungsalgorithmus untersucht die Höhendaten und bildet nach, wie Licht und Schatten von einer fiktiven Lichtquelle auf die Oberfläche fallen. Zwei wichtige Parameter für diesen Algorithmus sind Azimut und Höhe. Der Azimut ist die eingehende Richtung der Lichtquelle, und er wird normalerweise im Nordwesten oder oben links auf der Karte positioniert. Die Höhe ist der Winkel der Lichtquelle relativ zum Horizont. Bei einer Höhe von 90° fällt das Licht senkrecht, bei 0° befindet sich die Lichtquelle am Horizont. Diese Einstellungen bestimmen, welchen Einfluss virtuelles Licht und virtueller Schatten auf die Oberfläche haben.
- Den Bereich Raster-Funktionen öffnen.
Tipp:
Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Bilddaten. Klicken Sie in der Gruppe Analyse auf die Schaltfläche Raster-Funktionen.
- Löschen Sie ggf. den Inhalt der Suchleiste. Erweitern Sie unten im Bereich die Gruppe Oberfläche, und klicken Sie auf Schummerung.
- Wählen Sie für Raster die Option Elevation aus. Ändern Sie für alle anderen Einstellungen die Standardauswahl nicht.
Schummerungstyp ist auf Traditionell festgelegt. Dies bedeutet, dass nur eine Lichtquelle verwendet wird. Azimut ist auf 315 festgelegt. Damit wird die Lichtquelle im Nordwesten positioniert. Höhe ist auf 45 festgelegt. Dies ist die Mitte zwischen Mittag und Sonnenuntergang.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Neuen Layer erstellen
Es wird ein neuer Layer auf der Karte angezeigt.
Sie erstellen einen ähnlichen Schummerungs-Layer für jeden der weichgezeichneten Höhen-Layer.
- Öffnen Sie die Raster-Funktion Schummerung erneut. Wählen Sie für Raster die Option Elevation Blur 10 aus, und klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
- Erstellen Sie mithilfe des Layers Elevation Blur 20 einen weiteren neuen Schummerungs-Layer.
Jetzt haben Sie drei Schummerungs-Layer, wobei jeder etwas mehr geglättet und generalisiert ist als der vorherige.
Sie wenden das halbtransparente Farbschema, das Sie bereit verwendet haben, auf die einzelnen Schummerungs-Layer an, damit alle drei zum endgültigen Bild beitragen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Hillshade_Elevation Blur 20, und wählen Sie Symbolisierung aus.
- Ändern Sie im Bereich Symbolisierung die Einstellung Farbschema in Semitransparent black.
- Ändern Sie das Farbschema auch für die beiden anderen Schummerungs-Layer in Semitransparent black.
Auf der Karte verschmelzen die Schummerungs-Layer mit den Höhen-Layern darunter.
Auf der Karte befinden sich jetzt sechs Layer, die alle mit dem gleichen halbtransparenten schwarzen Farbschema dargestellt werden. Sie ordnen sie in Gruppen an.
- Klicken Sie im Bereich Layer auf den Layer Elevation, um ihn auszuwählen. Drücken Sie die Strg-Taste, während Sie auf Elevation Blur 10 und Elevation Blur 20 klicken, sodass alle drei Layer ausgewählt sind.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen der ausgewählten Layer, und wählen Sie Gruppe aus.
- Benennen Sie den Gruppen-Layer in Elevation um.
- Gruppieren Sie die drei Hillshade-Layer. Benennen Sie die Gruppe in Hillshade um.
Jetzt haben Sie eine Schummerung aus mehreren Layern erstellt, um genaue Details und die allgemeine Form des Terrains darzustellen.
Schummerung durch visuelle Effekte optimieren
In der Realität ist die Art des Lichteinfalls auf Terrain komplex. Eine Lichtquelle beleuchtet die Facetten des Geländes, die ihren Strahlen direkt ausgesetzt sind. Flächen, die nicht direkt von der Sonne bestrahlt werden, sind dank der Lichtstreuung in der Atmosphäre und der Reflexion von anderem Terrain dennoch sichtbar. Tiefer gelegene Flächen sind in der Regel dunkler, während höher gelegene Flächen besser beleuchtet sind. Als Nächstes imitieren Sie einige dieser komplexen natürlichen Effekte in Ihrer Schummerung.
Neigung visualisieren
Je steiler eine Fläche ist, umso weniger wahrscheinlich ist es, dass sie im direkten Sonnenlicht liegt, ganz besonders, wenn die Sonne nicht knapp über dem Horizont steht. Das nachfolgende Foto wurde an einem sonnigen Tag aufgenommen, aber die steilen Hänge werfen Schatten. Um diesen visuellen Effekt in Ihrer Schummerung zu betonen, machen Sie die besonders steilen Bereiche des Terrains dunkler.
Fügen Sie den Flächen mit abrupter Höhenänderung drei Schummerungen hinzu: für jeden Höhen-Layer eine.
- Klicken Sie im Bereich Raster-Funktionen in der Gruppe Oberfläche auf Neigung.
- Wählen Sie im Bereich Neigungseigenschaften für DEM die Option Elevation/Elevation aus.
- Lassen Sie die anderen Parameter in ihrem Standardzustand und klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
Das Ergebnis ist ein dunkler Layer mit linearen Spuren von Weiß.
Der neue Layer stellt die relative Steilheit oder Flachheit des Terrains dar. Flache Oberflächen sind dunkel, und steile Oberflächen sind hell. Es macht visuell mehr Sinn, wenn Sie das Farbschema umkehren.
- Öffnen Sie für den Layer Slope_Elevation den Bereich Symbolisierung. Aktivieren Sie unter Farbschema das Kontrollkästchen Umkehren.
Das Ergebnis ist eine intuitivere visuelle Darstellung der Neigung in dem Terrain. Weiße Flächen stellen flache Oberflächen dar, und dunkle Flächen stehen für die steilen Stellen, an denen sich die Höhe abrupt ändert.
- Ändern Sie die Einstellung Farbschema in Halbtransparent schwarz. Deaktivieren und aktivieren Sie den Layer Slope_Elevation, um zu sehen, wie er sich visuell auf die Karte auswirkt.
Das erste Bild zeigt die Schummerung, bevor der Layer "Slope_Elevation" hinzugefügt wurde. Das zweite Bild zeigt die Schummerung, nachdem der Layer "Slope_Elevation" hinzugefügt wurde. Mithilfe des geschummerten Neigungs-Layers lassen sich Flächen unwegsamen Geländes besser verfolgen. Außerdem verleiht er der Schummerung mehr Tiefe und Definition. Wiederholen Sie die Raster-Funktion "Neigung" für jeden der unscharfen Höhen-Layer.
- Öffnen Sie die Raster-Funktion Neigung erneut. Wählen Sie unter DEM die Option Elevation\Elevation Blur 10, und klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
- Erstellen Sie mithilfe des Layers Elevation\Elevation Blur 20 einen weiteren neuen Neigungs-Layer.
- Kehren Sie bei beiden neuen Neigungs-Layern das Farbschema um und ändern Sie es in Halbtransparent schwarz.
Das Ergebnis sind drei Neigungs-Layer, die jeweils eine andere Generalisierungsebene zu dem dunkler werdenden Terrain beitragen.
- Gruppieren Sie die drei Neigungs-Layer und geben Sie der Gruppe den Namen Slope.
Markierungen zur Schummerung hinzufügen
Wenn Sie sich Landschaften in der Realität anschauen, werden einige Oberflächen – und zwar oftmals die in höheren Lagen – von direktem Sonnenlicht bestrahlt.
Bisher haben Sie den Hügeln lediglich eine Schummerung hinzugefügt. Die halbtransparent dunklen Layer bedecken insgesamt die weiße Oberfläche unten und erzeugen so eine dynamische Oberfläche mit Schatten. Als Nächstes gewinnen Sie etwas von der Helligkeit zurück, die dadurch verloren gegangen ist, dass so viele Layer übereinandergelegt wurden. Fügen Sie den Flächen, die der Lichtquelle am direktesten ausgesetzt sind, Weiß hinzu.
Um diesen Effekt zu erzielen, erstellen Sie, wie weiter oben bereits beschrieben, einen weiteren Schummerungs-Layer. Dieses Mal symbolisieren Sie jedoch lediglich die hellsten Teile und lassen das Bild ansonsten vollständig transparent.
- Öffnen Sie die Raster-Funktion Schummerung. Wählen Sie unter Raster die Option Elevation\Elevation, und klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
- Geben Sie dem Layer im Bereich Inhalt den Namen Highlights.
- Öffnen Sie den Bereich Symbolisierung für den Layer Highlights. Öffnen Sie das Menü Farbschema, und klicken Sie auf Farbschema formatieren.
Erstellen Sie ein neues Farbschema, das von vollständig transparent weiß bis vollständig intransparent weiß reicht.
- Klicken Sie unter Kontinuierliches Farbschema auf den linken (schwarzen) Farbstopp, um ihn auszuwählen. Ändern Sie unter Einstellungen die Farbe in Weiß und Transparenz in 100 Prozent.
- Klicken Sie auf den linken Farbstopp und ziehen Sie ihn in die Mitte des Farbschemas.
Dadurch wird ein neuer Farbstopp erstellt, der ebenfalls vollständig transparent ist.
- Ändern Sie unter Einstellungen die Position in 60 Prozent.
Mit diesem Farbschema wird sichergestellt, dass die Schattenflächen von diesem Layer ignoriert werden, und dass der Aufhellungsgradient sich nur auf Flächen im hellsten Sonnenlicht auswirkt.
- Klicken Sie auf OK.
Das Ergebnis sind Hervorhebungen auf übereinander liegenden Schummerungs-Layern, durch die der Kontrast verstärkt wird und ein Eindruck von Dreidimensionalität entsteht.
Das erste Bild zeigt die Schummerung, bevor der Layer "Highlights" hinzugefügt wurde. Das zweite Bild zeigt die Schummerung, nachdem der Layer "Highlights" hinzugefügt wurde.
Kanten erweitern
Unsere Augen werden von Features angezogen, die einen schärferen Kontrast haben als die Fläche, die sie umgibt. Auf dem nachfolgenden Foto wurde die Landschaft so ausgedünnt, dass abrupte Winkel-Features, Stufen, Lücken und Terrassen als visuelle Features hervorstechen.
Diesen Terrasseneffekt können Sie in der digitalen Umgebung replizieren, und zwar sogar an Orten, die nicht sehr unwegsam sind, um interessante Bereiche des Terrains, wie z. B. Kämme und Gewässerränder, hervorzuheben.
- Öffnen Sie die Raster-Funktion Schummerung.
Hier verwenden Sie keinen DEM-Layer als Eingabe, sondern den Neigungs-Layer, den Sie zuvor aus dem DEM-Layer abgeleitet haben. Dies ist zwar keine konventionelle Schummerungstechnik, aber sie ist effektiv, wenn es um die Betonung der Kanten in dem Terrain geht.
- Wählen Sie als Raster die Option Slope\Slope_Elevation aus. Klicken Sie auf Neuen Layer erstellen.
- Benennen Sie den neuen Layer in Edges um.
Das Ergebnis ähnelt einer schlammigen, grauen, von Wegen durchzogenen Oberfläche. Diese Wege heben von abrupten Änderungen gekennzeichnete Flächen hervor und schärfen so die Kanten des Terrains. Behalten Sie die hellen und dunklen Flächen bei und löschen Sie die unerwünschten grauen Zwischentöne. Diesen Effekt erzielen Sie mit einem anderen benutzerdefinierten Farbschema.
- Öffnen Sie den Bereich Symbolisierung für den Layer Edges. Öffnen Sie das Menü Farbschema, und klicken Sie auf Farbschema formatieren.
Das Standardfarbschema reicht von Schwarz bis Weiß. Bearbeiten Sie es so, dass die Mitte vollständig transparent und nicht grau ist.
- Klicken Sie im Fenster Farbschema-Editor auf die Schaltfläche Farbe hinzufügen.
Auf dem Farbschema wird ein Farbstopp angezeigt. Hierbei handelt es sich um den ausgewählten Stopp.
- Ändern Sie unter Einstellungen die Farbe in Weiß und die Position in 85 Prozent.
Tipp:
Zeigen Sie auf einen Farbstopp, um seinen Namen einzublenden.
- Fügen Sie drei weitere Farbstopps hinzu. Bearbeiten Sie die neuen Stopps so, dass sie die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Stopp-Name Farbe Transparenz Position 4/6
Weiß
100 Prozent
72 Prozent
3/6
Schwarz
100 Prozent
70 Prozent
2/6
Schwarz
0 Prozent
55 Prozent
Die transparente Mitte nimmt lediglich einen kleinen Teil dieses Farbschemas ein, symbolisiert aber die Mehrheit der Pixel des Layers.
- Klicken Sie auf OK.
Das erste Bild zeigt die Schummerung, bevor der Layer "Edges" hinzugefügt wurde. Das zweite Bild zeigt die Schummerung, nachdem der Layer "Edges" hinzugefügt wurde. Wenn die mittleren Grautöne entfernt worden sind und nur die hellen und dunklen Bereiche des Kanten-Layers zu dem Terrain hinzugefügt werden, sind die Seen, Flüsse und geologischen Terrassierungen ausgeprägter. Möglicherweise führt eine Feinabstimmung der Farbstopppositionen zu einem Terrain, das Ihnen besser gefällt, besonders wenn Sie keine Karte des Äthiopischen Grabens, sondern die einer anderen Landschaft erstellen.
Schummerung zu Tiefebenen hinzufügen
Der letzte Effekt, um den Sie die Schummerung ergänzen, besteht in einer einfachen Neuordnung eines Layers, um einige Schatten in die Täler zu werfen.
In der Natur sind es eher die Flächen mit größeren Erhebungen, die sowohl direkt als auch indirekt von der Sonne bestrahlt werden. Diese Flächen sind heller und kontrastreicher. Tief liegende Flächen oder Täler sind in der Regel dunkler. Das Licht, das auf sie fällt, ist tendenziell indirekter und daher weicher.
- Ziehen Sie im Bereich Inhalt den Layer Elevation in der Liste der Layer von unten nach ganz oben.
Der Layer Elevation wird jetzt über allen anderen Layern angezeigt. Da sein halbtransparentes Farbschema geringere Erhebungen mit dunkleren Werten darstellt, führt dies zu einem subtilen Verdeckungseffekt, durch den tief liegende Flächen dunkler erscheinen.
- Deaktivieren und aktivieren Sie die einzelnen Layer, um zu sehen, wie sie sich auf die Schummerung auswirken.
Eine Schummerung ist nichts weiter als eine imaginäre Darstellung der Art und Weise, in der Licht und Schatten auf eine Oberfläche fallen. Es gibt kein richtiges oder falsches Vorgehen; experimentieren Sie also mit den Raster-Funktionen und der Symbolisierung, um ihre eigene benutzerdefinierte Schummerung zu erstellen.
- Wahlweise können Sie versuchen, die Reihenfolge der Layer zu ändern, die Farbschemas zu bearbeiten oder die Parameter der Statistik-, Schummerungs- oder Neigungs-Raster-Funktionen zu ändern.
Sie haben nun mit vielen transparenten Layern eine Schummerung erstellt. Sie haben Kanten und steile Hänge betont und sowohl feine Details als auch die allgemeine Form einer Landschaft dargestellt. Sie haben Licht auf die sonnenerhellten Hänge und Schatten in die Täler gemalt. Die Verfahren, die Sie angewendet haben, sind nur Vorschläge und lassen sich je nach Vorliebe bei anderen Landschaften oder Karten optimieren.
Die Schummerung in einer neuen Karte verwenden
Jetzt können Sie Ihre benutzerdefinierte Schummerung als Datei exportieren und in einer anderen Karte mit weiteren Kartendaten verwenden.
Die Schummerung als GeoTIFF exportieren
Ihre Schummerung besteht aus vielen Layern, von denen jeder etwas Licht oder Dunkelheit zum Terrain beiträgt. Einerseits ist die Verwendung von Layern entscheidend, um diesen realistischen Eindruck von Licht und Schatten zu erreichen. Andererseits ist diese Form aber recht kompliziert, was es erschwert, die Ergebnisse gemeinsam mit anderen Benutzern oder in anderen Projekten zu verwenden. Sie sollten diese Karte als abgeflachtes Bild exportieren. In diesem Format lässt es sich besser verarbeiten.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Freigeben. Klicken Sie in der Gruppe Ausgabe auf die Schaltfläche Karte exportieren.
Der Bereich Karte exportieren wird angezeigt.
- Wählen Sie für Dateityp den Typ TIFF aus.
- Klicken Sie für Name auf die Schaltfläche Durchsuchen, und wählen Sie einen Speicherort für Ihre Datei aus. Geben Sie der Datei den Namen CustomHillshade.
- Wählen Sie für Bildkomprimierung die Option LZW aus.
Legen Sie anschließend die Bildgröße fest. Um Ihre Ausgabeauflösung zu maximieren, sollten Sie sich die Eigenschaften des ursprünglichen Raster-Layers anschauen und den neuen Schummerungs-Layer auf dieselbe Größe festlegen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Layer Elevation, und wählen Sie Eigenschaften aus.
- Klicken Sie im Fenster Layer-Eigenschaften auf die Registerkarte Quelle, und blenden Sie Raster-Information ein.
Sowohl für Spalten als auch für Zeilen ist der Wert "3601" festgelegt.
- Schließen Sie das Fenster Layer-Eigenschaften.
- Geben Sie im Bereich Karte exportieren unter Bildgröße sowohl für Breite als auch für Höhe den Wert 3601 ein.
- Klicken Sie auf das Kontrollkästchen Vorschau anzeigen.
Als visuelle Referenz für den Exportbereich wird ein Teil der Kartenansicht in Grau maskiert. Exportiert wird nur das weiße Quadrat in der Mitte der Ansicht.
Nun muss mit der Schummerung der Exportbereich gefüllt werden.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Karte. Klicken Sie in der Gruppe Navigieren auf die Schaltfläche Volle Ausdehnung .
Die Karte wird auf die volle Ausdehnung der Schummerungs-Layer gezoomt. Das Bild wird so genau wie möglich in die Vorschau eingepasst.
- Aktivieren Sie im Bereich Karte exportieren unter TIFF-Einstellungen das Kontrollkästchen GeoTIFF-Tags schreiben.
Damit werden dem Bild räumliche Informationen bereitgestellt, damit es in anderen GIS-Projekten geöffnet und an der korrekten geographischen Position dargestellt werden kann.
- Wählen Sie für Farbtiefe die Option 32-Bit mit Alpha aus.
"Alpha" bedeutet, dass die Transparenz des Bildes beibehalten wird. Dies ist wichtig, da das Schummerungsbild wie ein Quadrat aussieht, obwohl es eigentlich durch die Projektion leicht verzerrt wird. Ohne Transparenz würden die Kanten des exportierten Bildes wie weiße Splitter aussehen.
Die Beibehaltung der Transparenz schafft aber auch ein Problem: Alle Layer der Schummerung sind transparent. Dies bedeutet, dass das exportierte Bild ebenfalls transparent sein wird, was seine Verwendung in anderen Karten schwieriger gestaltet. Dies sollten Sie vermeiden, indem Sie einen vollständig intransparenten weißen Hintergrund für die Schummerung erstellen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Layer Elevation, und klicken Sie auf Kopieren.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Karte, und klicken Sie auf Einfügen. Benennen Sie den neuen Layer in Background um.
- Öffnen Sie den Bereich Symbolisierung für den Layer Background.
- Öffnen Sie das Menü Farbschema, und klicken Sie auf Farbschema formatieren.
- Legen Sie die beiden Farbstopps auf Weiß und ihre Transparenz auf 0 Prozent fest.
- Klicken Sie auf OK.
Der Layer Background ist jetzt vollständig weiß und verdeckt den Rest der Schummerung.
- Ziehen Sie den Layer Background an das Ende der Layer-Liste.
Die Schummerung wird wieder angezeigt. Die exportierte Schummerung hat dann zwar einen intransparenten weißen Hintergrund, aber ohne die intransparenten weißen Splitter an seinen Kanten.
- Klicken Sie im Bereich Karte exportieren auf Exportieren.
Der Exportvorgang kann einige Minuten dauern. Das Ergebnis ist eine TIFF-Datei, die gemeinsam mit anderen Benutzern oder in anderen Projekten verwendet werden kann.
- Schließen Sie den Bereich Karte exportieren.
Eine neue Karte erstellen und den neuen Schummerungs-Layer hinzufügen
Jetzt können Sie die vereinfachte Schummerungsgrafik in einer Karte verwenden.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Einfügen. Klicken Sie in der Gruppe Projekt auf Neue Karte.
Eine neue Karte mit dem Namen Map1 wird angezeigt.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Karte. Klicken Sie in der Gruppe Layer auf die Schaltfläche Daten hinzufügen.
- Navigieren Sie im Fenster Daten hinzufügen zum Layer CustomHillshade.tif, und wählen Sie ihn aus. Klicken Sie auf OK.
Hinweis:
Wenn Sie zu dem Ordner navigieren, in dem Sie die Datei CustomHillshade.tif gespeichert haben, und die Datei nicht vorhanden ist, klicken Sie mit der rechten Maustaste, und wählen Sie Aktualisieren aus. Daraufhin wird das exportierte Bild angezeigt.
- Wenn Sie aufgefordert werden, die Statistiken zu berechnen, klicken Sie auf Ja.
Durch Berechnung der Statistiken eines Rasters erhalten Sie weitere Rendering-Optionen und eine bessere Performance.
Die Schummerung wird auf der Karte und im Bereich Inhalt als einzelner Layer angezeigt.
Das Aussehen des Schummerungsbildes anpassen
Wenn Sie selbst die Schummerungs-TIFF erstellen, sieht sie etwas anders aus. Dies liegt daran, dass ArcGIS Pro standardmäßig einige Einstellungen für das automatische Rendering verwendet, um den Kontrast zu erhöhen. Diese Standardüberschreibungen für das Rendering von Bildern sollten Sie rückgängig machen, damit Sie das Schummerungsbild so sehen können, wie Sie es gestaltet haben.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf CustomHillshade.tif.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Raster-Layer. Klicken Sie in der Gruppe Rendering auf den unteren Teil der Schaltfläche Streckungstyp.
Als Streckungstyp ist standardmäßig Prozentual eingrenzen festgelegt. Damit werden die höchsten und niedrigsten Werte abgeschnitten, um mehr Kontrast zu erhalten. Diese Verbesserung benötigen Sie jedoch nicht, da Sie bereits vor dem Exportieren des Bildes den Kontrast bestimmt haben.
- Wählen Sie Minimum-Maximum aus.
Sie sollten auch den Resampling-Typ ändern, um ein glatteres, weniger verpixeltes Aussehen zu erhalten.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Resampling-Typ, und wählen Sie Kubisch aus.
- Legen Sie in der Gruppe Korrektur den Schieberegler Gamma des Layers (unten) auf 1 fest.
Hinweis:
Als Beispiel dafür, wie ähnliche Anpassungen des Aussehens auf ein Farbraster angewendet werden, sollten Sie sich das Video One Minute Map Hack: Un-do Image Rendering Overrides anschauen.
Das Schummerungsbild mit einer Grundkarte verschmelzen
Zum Schluss sollten Sie unter Verwendung eines Mischmodus Ihren neuen Schummerungs-Layer mit einer Grundkarte kombinieren.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte in der Gruppe Layer auf Grundkarte, und wählen Sie Bilddaten aus.
Die Grundkarte "Bilddaten" wird auf der Karte und im Bereich Inhalt als Grundkarten-Layer World Imagery unter der Schummerung angezeigt.
Verwenden Sie einen Mischmodus, um die visuellen Eigenschaften des Schummerungs-Layers mit dem darunter liegenden Layer World Imagery zu mischen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf CustomHillshade.tif.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Raster-Layer. Wählen Sie in der Gruppe Effekte für Layer-Verschmelzung die Option Überlagerung aus.
Die Farbtöne der Schummerung werden mit den Farben der Grundkarte "Weltweite Bilddaten" darunter zusammengeführt. Dies hat einen das Terrain verstärkenden Effekt, bei dem zusätzlich zu den Bilddaten auch geschummerte Höhendaten angezeigt werden, um die Topografie des Gebietes zu verbessern.
- Zoomen und schwenken Sie die Karte, um zu erkunden, wie die Schummerung in verschiedenen Teilen der Karte mit den Bilddaten interagiert.
- Legen Sie die Layer-Verschmelzung auf Helligkeit fest.
Das Ergebnis ist eher eine repräsentative Terrain-Karte als eine Karte mit Bilddaten mit Terrainverstärkungseffekt, also eher eine kartografische als eine literale Aufbereitung.
Das erste Bild zeigt den Mischmodus "Ineinanderkopieren". Das zweite Bild zeigt den Mischmodus "Luminanz". - Legen Sie die Layer-Verschmelzung wieder auf Überlagerung fest, oder experimentieren Sie, um die Einstellung zu finden, die für Ihre Karte am besten funktioniert.
Sie haben jetzt einige Erfahrungen im Verwenden von Raster-Funktionen gesammelt sowie im Rendern von Licht und Schatten in einem GIS. Sie haben ein DEM heruntergeladen und durch Weichzeichnung generalisiert, Schummerungs- und Neigungs-Layer erstellt und benutzerdefinierte transparente Farbschemas verwendet, um alle Layer so zu kombinieren, dass das Terrain lebendig wirkt. Zuletzt haben Sie die Schummerung exportiert und mit der Grundkarte "Bilddaten" verschmolzen. Die Verfahren, die Sie erlernt haben, können mit jeder DEM-Eingabe verwendet werden. Die Ergebnisse können aber je nach Datenquelle, Auflösung und Terrain des jeweiligen Ortes variieren. Justieren Sie die Parameter so, dass Sie das Ergebnis erhalten, das Ihnen am besten gefällt. Es gibt nicht die eine richtige Methode zum Anfertigen einer Karte und ganz sicher keinen Mangel an Möglichkeiten zum Anpassen dieses Prozesses an Ihre Bedürfnisse und Vorstellungen.
Weitere Lernprogramme finden Sie in der Lernprogrammgalerie.
