查找并映射高程数据

下图将 ArcGIS Pro 山体阴影工具(左侧)的默认输出与您将在本教程中创建的山体阴影(右侧)进行了比较。

默认山体阴影和自定义山体阴影

您需要考虑真实环境中的光线和阴影属性,并使用一系列通过栅格函数构建的透明图层来得到近似的效果,从而实现这一结果。

要构建山体阴影,您将使用来自航天飞机雷达地形测绘使命 (SRTM) 的数据。 SRTM 是 2000 年的一项研究任务,其目的是通过从航天飞机伸出的雷达天线来捕获地球的高程数据。 此数据将作为数字高程模型 (DEM) 格网向公众开放。 DEM 是一种以像素值形式存储高程的栅格数据格式。 低值表示高程较低,高值表示高程较高。 通常,我们需要将其表示为灰度影像,其范围为从黑色(山谷)到白色(山脉)。

您将下载感兴趣区域的 DEM,将其添加到 ArcGIS Pro 中的地图,然后更改该地图的坐标系。

下载数字高程模型

SRTM 数据由美国国家航空航天局 (NASA) 提供。 您将创建一个 NASA Earthdata 帐户,以便您可以访问此数据并下载埃塞俄比亚东非大裂谷区域的 DEM。 您可以改为下载其他区域的数据。 本教程可使用任何 DEM 完成。

注:

如果您不希望创建 NASA Earthdata 帐户,则可以下载 DEM 文件并跳转至下一部分。

  1. 转至 https://urs.earthdata.nasa.gov 并单击注册。 完成并提交注册表单以创建 Earthdata 帐户。
  2. 转至 30 米 SRTM 切片下载器

    尽管 SRTM 数据可以从包括美国地质勘探局 (USGS) 在内的多个位置进行下载,但这个由 Derek Watkins 构建的网站可以提供最为简单的 DEM 选择和下载界面。

    30 米 SRTM 切片下载器

    此地图中的每个切片都代表一个 DEM 文件。

  3. 缩放至非洲东部的埃塞俄比亚。 单击包含亚的斯亚贝巴东南部城市阿达玛的切片。

    切片 N08E039

    随即出现一个弹出窗口,将该切片识别为 N08E039。

  4. 在弹出窗口中,单击下载 DEM 按钮。

    随即显示登录窗口。

    注:

    如果您无法从切片下载器下载 DEM,则您可以从 ArcGIS Online 进行下载。

  5. 输入您的 Earthdata 用户名和密码,然后单击登录

    .zip 文件随即下载到您的计算机。

创建 ArcGIS Pro 工程

接下来,您需要将高程数据添加到 ArcGIS Pro 中的地图。

  1. 在您的计算机上找到下载的 NO8E039.SRTMG1.hgt.zip 文件并进行解压。
  2. 启动 ArcGIS Pro。 如果收到系统提示,请使用您获得许可的 ArcGIS 帐户登录。

    注:

    如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户,请参阅软件访问权限选项

  3. 新建工程下,单击地图

    地图模板按钮

  4. 新建工程窗口中,对于名称,键入 Custom Hillshade。 您可以为您的工程选择一个新位置。 单击确定

    新建工程窗口

    随即出现一个新地图(包含底图)。 您需要移除底图,原因是您不会创建需要背景环境的地图。 相反,您将创建一个自定义背景环境图层,以便在未来的地图中使用。

  5. 内容窗格中,右键单击 World Topographic Map 并选择移除

    在图层快捷菜单中移除

  6. 同时请移除 World Hillshade 图层。
  7. 单击功能区上的地图选项卡。 在图层组中,单击添加数据按钮。

    功能区中“地图”选项卡上的“添加数据”按钮

  8. 浏览并选择 N08E039.hgt。 单击确定

    可能显示构建金字塔和计算统计数据窗口。

  9. 如有必要,在构建金字塔和计算统计数据窗口中,单击确定

    DEM 随即出现在地图上。

    数字高程模型影像

    埃塞俄比亚的东非大裂谷将呈现为高程较低的深色波段,该波段将沿对角线穿过影像的中心。

    这是一处从地质学角度而言很有吸引力的景观,其中有崎岖的山脉、平缓的山丘、河流、陡峭的侵蚀山谷、古老的火山梯田和火山口边缘。 该景观将很好地说明不同表面上的地形光照情况。 但是,如果您选择了其他位置,本教程中的说明仍将生成有效的山体阴影。

  10. 内容窗格中,单击 NO8E039.hgt,然后再次单击以使其名称可编辑。 将图层重命名为 Elevation,然后按 Enter 键。

    “内容”窗格中重命名的图层

    注:

    如果您已下载多个相邻 DEM 文件,可使用镶嵌至新栅格地理处理工具以将其组合成一个文件。 有关如何使用此工具的示例,请观看教程准备影像和栅格数据以供分析

将投影分配到地图

您下载的 DEM 将存储在地理坐标系中。 当地图改为使用投影坐标系时,山体阴影算法的行为将更合理。 在创建山体阴影之前,您需要更改地图的坐标系。

  1. 内容窗格中,右键单击地图并选择属性
  2. 地图属性窗口中,单击坐标系

    “地图属性”窗口中的“坐标系”选项卡

    地图的当前坐标系是 WGS 1984,可用于匹配其唯一的图层。 您将改用通用横轴墨卡托 (UTM) 投影坐标系。 埃塞俄比亚研究区域的 UTM 带为 37N。

  3. 搜索栏中输入 WGS 1984 UTM Zone 37N,然后按 Enter 键。

    已按搜索词过滤的“XY 坐标系可用”列表

    将过滤 XY 坐标系可用列表。

  4. 在列表中,展开投影坐标系和所有后续文件夹。 单击 WGS 1984 UTM Zone 37N

    选择 WGS 1984 UTM Zone 37N 作为当前坐标系

    当前 XY 按钮将更新,以将 WGS 1984 UTM Zone 37N 列为地图的当前坐标系。

    注:

    如果您要映射其他的区域,请选择将用于最终地图的投影坐标系。 如果您不确定要使用哪个坐标系,请参阅选择正确的投影

  5. 单击确定

    地图将重新绘制,其外观几乎与之前一样。 虽然投影并没有明显改变此地图的外观,但它将有助于计算出更好的山体阴影。

您现在已经有了一个带有 DEM 的投影地图。 您已准备好构建山体阴影并将简单高程栅格转换为更自然、更直观地与地形相似的影像。


创建逼真的比例感

当您查看现实世界中的地形时,您可以同时看到精细、复杂的峭壁和裂缝结构和更为广阔的丘陵和山谷结构。

锡安国家公园

白天的山峰和山谷
。 照片来自 Unsplash,由 Julian Villella 拍摄

山体阴影通常只能描绘详细的景观或概化的景观。 为了提供更自然的比例感,您需要为不同的细节层次创建不同版本的数据。 您将使用透明符号系统来合并不同的版本,从而使细节和一般性特征都出现在您的最终山体阴影中。

模糊高程数据

为了在获得一种精致细节感的同时,遵循该地形的整体结构,您需要创建 DEM 的概化版本。 在制图领域,概化意味着通过更改数据(通常是通过对数据进行简化或平滑处理)使其在更为广阔的地理比例下具有适当的细节层次。 要概化栅格数据,您可以对其进行模糊处理。 在对 DEM 进行模糊后,较大的地理要素会合并并在视觉上变得更加单一。 您将使用统计栅格函数来模糊您的数据。

  1. 单击功能区上的影像选项卡。 在分析组中,单击栅格函数按钮。

    功能区“影像”选项卡上的“栅格函数”按钮

    随即显示栅格函数窗格。 栅格函数是一种更快、更轻量化的地理处理栅格工具替代方案。 该函数将计算直接应用于栅格的像素值,无需保存新数据。

  2. 栅格函数窗格中,搜索 Statistics。 在系统选项卡上的统计下,单击统计数据

    “栅格函数”窗格中的“统计数据”按钮

  3. 统计数据属性窗格中,设置以下参数:
    • 对于栅格,选择高程
    • 统计类型设置为平均值
    • 对于行数,输入 10
    • 对于列数,输入 10
    • 仅填充 NoData 像素保持在未选中状态。

    行数和列数表示栅格函数将用于实现模糊效果的像素距离。 较大的值会生成较为模糊的结果。

  4. 单击新建图层

    “栅格函数”窗格中的“创建新图层”按钮

    一个新的图层将出现在地图中。 因为该图层是使用栅格函数创建的,所以该图层只是输入数据的一个新视图,而非一个新的栅格文件。

  5. 内容窗格中,将新图层重命名为 Elevation Blur 10
  6. 选中新图层旁边的框以将其关闭并再次打开,然后将其与下面的图层进行比较。

    新图层要比原始图层更加模糊。

    模糊高程图像

    您将重复此过程以创建更为模糊的高程图层。

  7. 栅格函数窗格中,重新打开统计数据栅格函数。
  8. 对于栅格,再次选择高程,但这次请将行数列数设置为 20

    行数和列数设置为 20 的统计栅格函数

  9. 单击新建图层
  10. 将新图层重命名为 Elevation Blur 20
  11. 关闭并打开图层以比较全部三个高程图层。

    已概化为不同细节层次的三个高程图层

    这三个图层将显示相同的高程,但已概化为三个不同的细节层次。

  12. 请确保三个图层均处于打开状态。

创建自定义颜色梯度

现在,我们需要对全部三个高程图层进行视觉合并。 您将使用半透明符号系统梯度来实现这一点。 您将在整个教程中重复使用此梯度。 您需要将其保存为一种样式,这样您就无需每次都对其进行重新构建。

  1. 内容窗格中,右键单击 Elevation Blur 20,然后选择符号系统
  2. 符号系统窗格中,单击配色方案菜单,然后单击格式化配色方案

    格式化配色方案

    配色方案编辑器窗口随即出现。 您可以在其中控制用于表示高程图层的梯度的特定颜色。 您需要编辑该梯度,将较低的高程设置为半透明黑色,并将较高的高程设置为完全透明黑色。

  3. 连续配色方案下,单击左侧(黑色)颜色停靠点以将其选中。 在设置下方,将透明度更改为 60%。

    透明度设置为 60% 的左侧黑色颜色停靠点

  4. 单击右侧(白色)颜色停靠点。 在设置下方,打开颜色菜单并选择黑色
    提示:

    要在颜色菜单中查看颜色的名称,请指向该颜色。

  5. 透明度更改为 100%。

    透明度设置为 100% 的右侧黑色颜色停靠点

    您需要在此工程中大量使用此配色方案,因此您可将此配色方案保存到样式中,从而不必每次都应用这些设置。 样式是一种可重用的符号系统资源。 所有 ArcGIS Pro 工程都有一个名为“收藏夹”的默认样式。

  6. 配色方案编辑器窗口底部,单击保存到样式
  7. 将配色方案另存为窗口中,对于名称,键入 Semitransparent black

    在“将配色方案另存为”窗口中,将名称设置为 Semitransparent black

  8. 单击确定。 在配色方案编辑器窗口中,单击确定

    该配色方案现已保存在收藏夹样式中,并已应用于 Elevation Blur 20 图层。

    “内容”窗格中的 Elevation Blur 20 图层,采用半透明黑色配色方案

    您还需要对其他两个图层应用相同的透明符号系统。

  9. 内容窗格中,单击 Elevation Blur 10

    符号系统窗格将进行更新,以显示所选图层的符号系统设置。

  10. 打开配色方案菜单并从列表顶部选择半透明黑色

    配色方案菜单中的半透明黑色配色方案

  11. 此外,还请将高程图层的配色方案更改为半透明黑色

    现在,全部三个高程图层都具有相同的半透明符号系统。 该结果是一种累积效果,就像在白纸上涂上三层透明油墨一样。 每增加一层油墨都会使纸张的颜色变深一点。

    由三个半透明高程图层组成的高程图像

生成山体阴影

现在,需要对每个高程图层应用山体阴影。 原始 DEM 的山体阴影将保留细节,而模糊 DEM 的山体阴影将保留一般性特征。

山体阴影将尝试复制下方照片所示的效果,其中光线将照亮一些表面并将其他表面投射到阴影中,从而创建对三维表面的逼真描绘。

沙中的脚印
沙中的脚步。 照片来自 Unsplash,由 Clay Banks 拍摄

山体阴影算法将检查高程数据,并复制光线和阴影可能从虚拟光源落在该表面上的方式。 该算法的两个重要参数是方位角和高度角。 方位角是光源的入射方向,通常位于地图的西北角或左上角。 高度角是光源相对于地平线的角度。 90° 的高度角可将光源置于正上方,而 0° 则可将其置于地平线处。 这些设置将决定表面如何处于虚拟的光线和阴影中。

  1. 打开栅格函数窗口。
    提示:

    单击功能区上的影像选项卡。 在分析组中,单击栅格函数按钮。

  2. 如有必要,可清除搜索栏。 在窗格底部,展开表面组并单击山体阴影

    “栅格函数”窗格“表面”组中的“山体阴影”按钮

    随即显示山体阴影属性窗格。

  3. 对于栅格,选择高程。 将其他所有设置保留为默认状态。

    山体阴影类型将设置为传统,这意味着系统将仅使用单个光源。 方位角将设置为 315,该设置会将光源定位在西北部。 高度角将设置为 45,也就是处于中午和日落之间。

    “栅格函数”窗格中山体阴影属性的默认参数

  4. 单击创建新图层按钮。

    一个新的图层将出现在地图中。

    山体阴影图像

    您将为每个模糊高程图层创建一个类似的山体阴影图层。

  5. 重新打开山体阴影栅格函数。 对于栅格,选择 Elevation Blur 10 并单击创建新图层
  6. 使用 Elevation Blur 20 图层创建另一个新的山体阴影图层。

    您现在拥有三个山体阴影图层,每个图层都比上一个更加平滑和概化。

    已概化为不同细节层次的三个山体阴影图层

    您需要将之前使用过的半透明配色方案应用于每个山体阴影图层,从而使这三个图层都有助于完善最终图像。

  7. 内容窗格中,右键单击 Hillshade_Elevation Blur 20,然后选择符号系统
  8. 符号系统窗格中,将配色方案设置更改为半透明黑色
  9. 将其他两个山体阴影图层的配色方案也更改为半透明黑色

    在地图上,山体阴影图层将与下方的高程图层混合。

    由六个半透明图层组成的山体阴影图像

    现在地图上有六个图层,所有图层都使用相同的半透明黑色配色方案进行绘制。 您需要对其进行编组。

  10. 内容窗格中,单击高程图层以将其选中。 在单击 Elevation Blur 10Elevation Blur 20 的同时按下 Ctrl 键,以便选择全部三个图层。
  11. 右键单击任何选定图层,然后选择分组

    在“内容”窗格中选中了三个图层,且在图层快捷菜单中选中了“分组”选项

  12. 将图层组重命名为 Elevation
  13. 将三个山体阴影图层分组到一起。 将该组重命名为 Hillshade

    包含分类为两组的六个图层的“内容”窗格

您现在已经根据多个图层创建了一个山体阴影,用以描绘地形的精致细节和大致框架。


使用视觉效果增强山体阴影

在现实世界中,光线落在地形上的方式十分复杂。 光源将照亮直接面向其光线的土地上的各个面。 由于光线在大气中的散射和其他地形的反射,阳光直射区域之外的区域仍然可见。 较低的区域通常较暗,而较高的区域则会获得较多的光照。 接下来,您需要在山体阴影中模仿部分复杂的自然效果。

可视化坡度

一个区域越陡峭,它受到阳光直射的可能性就越小,当太阳不在地平线低位上时尤其如此。 下面的照片是在阳光明媚的日子里拍摄的,但陡峭的坡度会产生阴影。 要在山体阴影中强调这种视觉效果,您可以将地形中任何特别陡峭的部分变暗。

陡峭的绿色山脉之间的河谷
照片来自 Unsplash,由 Aleksander Kozlovskii 拍摄

您需要向高程突然变化的区域添加三次阴影:每个高程图层一次。

  1. 栅格函数窗格的表面组中,单击坡度

    “栅格函数”窗格“表面”组中的“坡度”按钮

  2. 坡度属性窗格中,对于 DEM,选择 Elevation/Elevation

    在“坡度属性栅格函数”窗格中将 DEM 设置为高程

  3. 将其他参数保留为默认状态,然后单击创建新图层

    在“坡度属性栅格函数”窗格中将 DEM 设置为高程

    结果为带有白色线性轨迹的深色图层。

    坡度图像

    新图层将表示地形的相对陡度或平面度。 平坦的表面是深色的,而陡峭的表面则是浅色的。 如果您对配色方案进行反向处理,则视觉效果将更加明显。

  4. 对于 Slope_Elevation 图层,打开符号系统窗格。 在配色方案下方,选中反转复选框。

    反转“符号系统”窗格中选中的配色方案

    结果是地形中坡度更为直观的视觉表示。 白色区域代表平坦的表面,而深色区域则是那些高程突然变化的陡峭地点。

    已反转配色方案的坡度图像

  5. 配色方案设置更改为半透明黑色。 关闭并打开 Slope_Elevation 图层,以查看它在视觉上为地图做出了哪些贡献。

    添加坡度图层之前和之后的山体阴影
    第一个图像显示了添加 Slope_Elevation 图层之前的山体阴影。 第二个图像显示了添加 Slope_Elevation 图层之后的山体阴影。

    阴影坡度图层有助于追踪地形崎岖的区域,并可赋予山体阴影更多的深度和清晰度。 您需要为每个模糊高程图层重复坡度栅格函数。

  6. 重新打开坡度栅格函数。 对于 DEM,选择 Elevation\Elevation Blur 10 并单击创建新图层
  7. 使用 Elevation\Elevation Blur 20 图层创建另一个新的坡度图层。
  8. 对于两个新的坡度图层,请反转配色方案并将配色方案更改为半透明黑色

    已反转半透明黑色配色方案的三个坡度图层

    其结果为三个坡度图层,每个图层都为变暗的地形提供了不同程度的概化效果。

    由半透明高程、山体阴影和坡度图层组成的山体阴影图像

  9. 将三个坡度图层分组到一起,然后将该组重命名为 Slope

为山体阴影添加高光

当您观察现实世界中的景观时,某些表面(通常是高程较高的表面)会被直射的阳光照亮。

阳光普照的绿色山峰
瑞士,奥格斯特马通。 照片来自 Unsplash,由 Filipe Giacometti 拍摄

目前为止,您只为山体阴影提供了阴影。 半透明暗度图层会叠加起来以覆盖下方的白色表面,从而创建动态的阴影表面。 接下来,您需要恢复因堆叠如此多的图层而丢失的部分亮度。 您将向最直接面向光源的区域添加白色。

为实现此效果,您需要创建另一个山体阴影图层,就像您在本教程前面所做的那样。 但这一次,您只需要符号化最亮的部分,并使图像其余的部分保持完全透明。

  1. 打开山体阴影栅格函数。 对于栅格,选择 Elevation\Elevation 并单击创建新图层
  2. 内容窗格中,将图层重命名为 Highlights
  3. 打开 Highlights 图层的符号系统窗格。 打开配色方案菜单,然后单击格式化配色方案

    您将创建一个新的配色方案,其范围是从完全透明的白色到完全不透明的白色。

  4. 连续配色方案下,单击左侧(黑色)颜色停靠点以将其选中。 在设置下方,将颜色更改为白色,并将透明度更改为 100%。

    左侧颜色停靠点设置为白色和透明度 100%

  5. 单击左侧的颜色停靠点并将其拖动到配色方案的中间。

    该操作会创建一个新的颜色停靠点,该颜色停靠点也是完全透明的。

  6. 设置下方,将位置更改为 60%。

    “位置”已设置为 60% 的中间颜色停靠点

    此配色方案可确保该图层忽略阴影区域,且只有最亮的太阳光照区域才会收到光照梯度效果。

  7. 单击确定

    其结果是在一些堆叠的阴影图层顶部生成高光,从而增加了图层的对比度和三维感。

    添加 Highlights 图层之前和之后的山体阴影
    第一个图像显示了添加 Highlights 图层之前的山体阴影。 第二个图像显示了添加 Highlights 图层之后的山体阴影。

增强边缘

我们的眼睛会被那些比周围区域对比更鲜明的要素所吸引。 在下面的照片中,景观已经被侵蚀,角度突然变化的要素、台阶、间隙和阶地均为突出的视觉要素。

布莱斯峡谷陡峭而崎岖的悬崖
布莱斯峡谷国家公园。 照片来自 Unsplash,由 Donald Giannatti 拍摄

您可以在数字环境中复制这种阶地效果(即使在不是非常崎岖的地点也是如此),以帮助突出显示地形的感兴趣部分,例如山脊和水体边缘。

  1. 打开山体阴影栅格函数。

    这一次,您将使用之前派生自 DEM 图层的坡度图层(而非使用 DEM 图层)作为输入。 这并非一种传统的山体阴影技术,但它可以有效地突出地形中的边缘。

  2. 对于栅格,选择 Slope\Slope_Elevation。 单击新建图层
  3. 将新图层重命名为 Edges

    根据坡度创建的山体阴影

    结果看起来像一个泥泞的灰色表面,在该表面上挖出了一些路径。 这些路径将突出显示那些突然变化的区域,从而增强了地形的边缘。 您需要保留较亮和较暗的区域,然后擦除不需要的灰色中间色调。 您需要使用另一种自定义配色方案来实现此效果。

  4. 打开 Edges 图层的符号系统窗格。 打开配色方案菜单,然后单击格式化配色方案

    默认配色方案的范围是从黑色到白色。 您需要对其进行编辑,从而使中间变得完全透明而不是灰色。

  5. 配色方案编辑器窗口中,单击添加颜色按钮。

    “配色方案编辑器”中的“添加颜色”按钮

    配色方案上会出现一个颜色停靠点。 该颜色停靠点为所选停靠点。

  6. 设置下方,将颜色更改为白色并将位置更改为 85%。
    提示:

    指向一个颜色停靠点以读取其名称。

    中间颜色停靠点已设置为白色,位置为 85%

  7. 再添加三个颜色停靠点。 编辑新停靠点以使其具有以下属性:

    停靠点名称颜色透明度位置

    4/6

    白色

    100%

    72%

    3/6

    Black

    100%

    70%

    2/6

    Black

    0%

    55%

    透明中心仅占此配色方案的一小部分,但它将对图层的大部分像素进行符号化。

    为 Edges 图层设置的连续配色方案

  8. 单击确定

    添加 edges 图层之前和之后的山体阴影图像
    第一个图像显示了添加 Edges 图层之前的山体阴影。 第二个图像显示了添加 Edges 图层之后的山体阴影。

    由于消除了中间的灰色调,而且只有 Edges 图层的浅色和深色部分对地形有影响,湖泊、河流和地质阶地将更加明显。 您可能会发现调整颜色停靠点的位置有助于创建更符合您喜好的地形,特别是当您在绘制与埃塞俄比亚东非大裂谷不同的景观时更是如此。

向低地添加阴影

您需要应用到山体阴影的最后一个效果是对图层进行简单的重新排序,以便将一些阴影投射到山谷中。

在自然界中,高程较高的区域更有可能同时接收直接光和间接光。 这些区域亮度更高,且对比度更高。 低洼地区或山谷通常颜色较深。 它们所接收到的光往往更偶然,因此更柔和。

高山峡谷
美国犹他州,仙女下凡峰。 照片来自 Unsplash,由 Brian Heimann 拍摄

  1. 内容窗格中,将高程图层从图层列表的底部拖动到顶部。

    从图层列表底部移动到顶部的高程图层

    高程图层现在将在所有其他图层的顶部绘制。 因为该图层的半透明配色方案将使用颜色较深的值来描绘较低的高程,所以它会产生一种细微的遮挡效果,从而使低洼地区变得更暗。

    具有许多堆叠半透明图层的最终山体阴影图像

  2. 关闭并打开图层,以查看每个图层对山体阴影的影响。

    山体阴影只是对光线和阴影如何落在表面上的一种想象的表示。 没有所谓正确或不正确的方法,因此可尝试使用栅格函数和符号系统来创建您自己的自定义山体阴影。

  3. 可选择通过重新排序图层、编辑配色方案或更改统计数据、山体阴影或坡度栅格函数的参数来进行尝试。

您现在已经创建了一个带有许多透明图层的山体阴影。 您突出显示了边缘和陡峭的坡度,并描绘了景观的精致细节和一般形式。 您在阳光普照的山坡上绘制了光线,并在山谷中绘制了阴影。 您所应用的各项技术仅为建议,可以针对不同的景观或地图或根据自己的喜好进行改进。


在新地图中使用山体阴影

现在您有一个自定义山体阴影,您要将其作为单个文件导出并在另一个地图中与其他地图数据一起使用。

将山体阴影导出为 GeoTIFF

您的山体阴影由许多图层组成,每个都为地形提供一定量的亮度和暗度。 虽然分层对于构建这种真实的光影感至关重要,但其难以处理的形式使得很难与其他人分享结果或在其他工程中使用。 您需将此地图导出为单个平面图像,这是一种更便于使用的格式。

  1. 单击功能区上的共享选项卡。 在输出组中,单击导出地图按钮。

    “导出地图”按钮

    导出地图窗格随即显示。

  2. 对于文件类型,选择 TIFF
  3. 对于名称,单击浏览按钮,然后选择文件位置。 将文件命名为 CustomHillshade
  4. 对于图像压缩,选择 LZW

    “导出地图”窗格

    接下来,您将设置图像大小。 为了最大化输出分辨率,您将查看原始栅格图层的属性,并将新的山体阴影图层设置为相同的大小。

  5. 内容窗格中,右键单击 Elevation 图层并选择属性
  6. 图层属性窗口中,单击选项卡并展开栅格信息

    的值均为 3601。

    “图层属性”窗口“源”选项卡上的栅格信息

  7. 关闭图层属性窗口。
  8. 导出地图窗格中的图像大小下,对于宽度高度,均输入 3601
  9. 单击显示预览复选框。

    “显示预览”已选中

    地图视图的一部分以灰色遮盖,提供导出区域的直观参考。 仅视图中心的白色方块将被导出。

    地图视图中的预览区域

    您将使山体阴影填充导出区域。

  10. 单击功能区上的地图选项卡。 在导航组中,单击全图范围按钮。

    功能区“地图”选项卡上的“全图范围”按钮

    地图随即缩放以适应山体阴影图层的范围。 图像尽可能紧密地适应预览。

  11. 导出地图窗格的 TIFF 设置下,选中写入 GeoTIFF 标签复选框。

    此选项将为生成的图像提供空间信息,使其可以在其他 GIS 工程中打开并在正确的地理位置绘制图像。

  12. 对于颜色深度,选择 32 位 Alpha

    颜色深度设置为 32 位 Alpha

    Alpha 表示图像将保留透明度。 这很重要,因为虽然山体阴影图像看起来像一个正方形,但实际上已被投影略微倾斜。 如果没有透明度,则导出图像的边缘将显示为白色狭长面。

    但是,包含透明度也会产生一个问题:所有的山体阴影图层都是透明的。 这意味着导出图像也将是透明的,这将使其更难以用于其他地图。 您可以通过为山体阴影创建完全不透明的白色背景来避免这种情况。

  13. 内容窗格中,右键单击 Elevation 图层并单击复制

    图层快捷菜单中的“复制”选项

  14. 右键单击地图,然后单击粘贴。 将新图层重命名为 Background
  15. 打开 Background 图层的符号系统窗格。
  16. 打开配色方案菜单,然后单击格式化配色方案
  17. 将两个颜色停靠点均更改为白色,并将其透明度设置为 0%。

    停靠点均设置为完全不透明的白色的配色方案

  18. 单击确定

    现在,Background 图层完全是白色的,并隐藏了其余的山体阴影。

  19. Background 图层拖动到图层列表的底部。

    Background 图层已从图层列表的顶部拖动到底部

    山体阴影再次出现。 导出的山体阴影具有不透明的白色背景,但沿其边缘没有不透明的白色狭长面。

  20. 导出地图窗格中,单击导出

    完成导出过程可能需要花费几分钟时间。 结果为单个 TIFF 文件,可以与其他人共享或用于其他工程。

  21. 关闭导出地图窗格。

创建空地图并添加新的山体阴影图层

接下来,您将在地图中使用新的平面山体阴影图形。

  1. 单击功能区上的插入选项卡。 在工程组中,单击新建地图

    功能区“插入”选项卡上的“新建地图”按钮

    名为 Map1 的新地图随即显示。

  2. 单击功能区上的地图选项卡。 在图层组中,单击添加数据按钮。
  3. 添加数据窗口中,浏览至 CustomHillshade.tif 并将其选中。 单击确定
    注:

    如果您浏览至保存 CustomHillshade.tif 文件的文件夹,但发现该文件不在其中,则单击鼠标右键并选择刷新。 随即显示您之前导出的图像。

  4. 如果提示您计算统计数据,单击确定

    计算栅格的统计数据可为您提供更多渲染选项并提高性能。

    山体阴影在地图和内容窗格中显示为单个图层。

    Map1 的地图视图和“内容”窗格中的山体阴影 TIFF

调整山体阴影图像的外观

山体阴影 TIFF 的外观与创建时略有不同。 这是因为 ArcGIS Pro 默认应用一些自动渲染设置已提高其对比度。 您将撤消这些默认图像渲染覆盖,以便您看到的山体阴影图像与设计时的图像相同。

  1. 内容窗格中,单击 CustomHillshade.tif
  2. 在功能区上,单击栅格图层选项卡。 在渲染组中,单击拉伸类型按钮的底部。

    功能区“外观”选项卡上的“拉伸类型”按钮

    默认情况下,拉伸类型已设置为裁剪百分比。 这将修剪掉最高值和最低值以生成更大的对比度。 但是,您在导出图像之前已经仔细确定了对比度,并且不希望以此方式增强对比度。

  3. 选择最小值-最大值

    您还将更改重采样类型,以创建更平滑、像素化程度更低的外观。

  4. 单击重采样类型按钮并选择三次卷积

    功能区的“外观”选项卡上的“重采样类型”已设置为“三次卷积”

  5. 增强组中,将图层 Gamma(底部)滑块设置为 1

    功能区上 Gamma 设置为 1

    注:

    有关如何对颜色栅格应用类似的外观调整的示例,请观看一分钟制图技巧:撤消图像渲染覆盖

将山体阴影图像混合至底图

最后,您将使用混合模式将新的山体阴影图层与底图相结合。

  1. 在功能区地图选项卡的图层组中,单击底图按钮,然后选择影像

    已从功能区中旋转影像底图

    影像底图将在地图上以及内容窗格上显示为 World Imagery 地图图层,位于山体阴影下方。

    黑白山体阴影图像位于影像底图上方

    您将使用混合模式将山体阴影图层的可视属性与下方的 World Imagery 图层合并。

  2. 内容窗格中,单击 CustomHillshade.tif
  3. 在功能区上,单击栅格图层选项卡。 在效果组中,对于图层混合,选择叠加

    功能区“外观”选项卡上的“图层混合”设置为“叠加”

    山体阴影的色调现在与下方的 World Imagery 底图的颜色合并。 这具有地形增强效果,其中影像仍然可见,但也显示晕渲高程以增强该区域的地形。

  4. 在地图上缩放和平移以探索山体阴影如何与地图不同部分的影像相互作用。
  5. 图层混合更改为亮度

    其结果更接近于具有代表性的地形图,而不是增强地形的影像地图,后者是一种更具制图意义而非字面意义的处理方式。

    山体阴影混合模式设置为“叠加”和“亮度”的地形
    第一个图像显示了“叠加”混合模式。 第二个图像显示了“亮度”混合模式。

  6. 图层混合更改回叠加,或实验以找出最适合地图的设置。

    使用“叠加”混合模式与影像底图混合的山体阴影图像

您现在已经在使用栅格函数和在 GIS 中渲染光影方面获得了一些经验。 您下载了一个 DEM,通过模糊将其概化,创建了山体阴影和坡度图层,并使用自定义透明配色方案以一种使地形更生动的方式将所有图层组合到了一起。 最后,您导出了山体阴影并将其与影像底图混合。 您所学到的方法可用于任意 DEM 输入,但结果可能会因数据源、分辨率和位置的地形而有所不同。 调整参数已获得最满意的结果。 制作地图的正确方式并不唯一,当然也不乏诸多可能性,您可自定义此过程以满足您的需求和想象力。

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