DEM分析与可视化-第1章63页PPT文档

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§1.1 地貌表示法及其发展
三、素描式的表示法（写景法）
❖ 在早期地图上(15—18世纪)，地貌形态的表示主要 采用原始的写景方法，表现的是从侧面看到的山地 、丘陵的仿真图形。其描绘手法比较粗略，大多采 用“弧行线”、“鱼鳞状图形”和类似“笔架山” 的技法。
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▪ 准确而科学地显示地貌形态，对为军事、规划，工程设计、经济
建设等部门提供可靠的地图起着重大作用。
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§1.1 地貌表示法及其发展
一、图案式的表示法
❖ 在 我 国 西 汉 文 帝 十 二 年 ( 公 元 前 168 年 )《 驻 军 图》上首次出现。
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dem分析与可视化1759228429qqcom1759228429qqcom武汉大学资源与环境科学学院武汉大学资源与环境科学学院2015920159主要内容第一章绪第二章数字高程模型的概念第三章规则网格结构dem的建立第四章tin结构dem的建立第五章地形三维显示的基本理论第六章三维地形的空间操作与分析第七章虚拟现实介绍第八章三维可视化引擎201616dem分析与可视化主要参考书李志林朱庆数字高程模型武汉测绘科技大学出版社2000年5月徐青地形三维可视化测绘出版社1999年201616dem分析与可视化课程进度安排实习内容
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§1.1 地貌表示法及其发展
七、晕渲法 ❖ 晕渲法是目前在地图上产生地貌立体效果的主要方法 ❖ 基本原理
▪ 根据假定的光源对地面照射所产生的阴影强弱或明暗程 度，用相应浓淡的墨或颜料沿斜坡渲绘其阴影，通过人 的视觉心理间接地感受到地貌的起伏变化。这种方法称 晕渲法(或阴影法、光影法)。
▪ 我国地图史上第一个具有实际用途的地图，大约是公元前 1100年西周初年，周、召二公修建路邑时绘制的路邑城址附 近的地形图。
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▪ 而我国现存最早的实用军事地图，是1973年12月发掘长沙马
王堆汉墓时发现的三幅“帛地图”，即《地形图》、《驻军
图》、《城邑图》，它们制成于公元前 168年。
❖ 依此种方法绘制的等高线图形，能提高图上地貌图形的明显性 和阅读效果，但制作工本高，只适宜小范围的应用。
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九、分层设色法
❖ 分层设色法是在等高线地形图上的再次加工，其基本原 理是根据等高线设置色感高度带(一定的高度范围)，按 一定的设色原则，给不同的高度带设置不同的颜色。
❖ 它有两个主要特点：
▪ 第一，它使等高线地形图能立即给人以高程分布和 对比的印象；
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▪ 第二，它使等高线有了一定的立体感，不那么单调
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。
§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 等高线法和分层设色法是目前应用最广泛的方法。 通常结合在一起用。
❖ 随着自动地貌晕渲技术的产生和成熟，在地形图上 ，地貌晕渲和等高线结合使用的情况也越来越多。
❖ 等高线图形至今仍然是地图制图工作者公认的地图上表
现地貌的一种科学的方法。
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§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 由于地貌的复杂性，制图工作者想等高线图形的基础 上提高其表现力，采用了一种明暗等高线画法－等高 线图形的立体装饰。
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▪ 晕点法以大小稀密不同的圆点表示地面 倾斜程度。点的大小、稀密与地面倾斜 度成正比。
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晕点法对表示大面积的山体虽然不适用，但用来表示沙质地貌 形态时效果却非常好。如沙漠，沙丘，河岸，海岸沙滩等地形， 用晕点表示显得很真实，形象生动，至今仍在使用。
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§1.1 地貌表示法及其发展
八、等高线法
❖ 等高线法的基本特点是用一组有一定间隔(高差)的等高线 的组合来反映地面的起伏形态。
❖ 从构成等高线的原理来看，这是一种很科学的方法。它 可以反映地面高程、山体、坡度、坡形、山脉走向等基 本形态及其变化。
❖ 缺点：在于无法描绘微小地貌、缺乏立体效果。
❖第一章 绪 论
主要内容
❖第二章 数字高程模型的概念
❖第三章 规则网格结构DEM的建立
❖第四章 TIN结构DEM的建立
❖第五章 地形三维显示的基本理论
❖第六章 三维地形的空间操作与分析
❖第七章 虚拟现实介绍
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❖第八章 三维可视化引擎
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主要参考书
❖李志林，朱庆 ，数字高程模型 ，武汉测绘 科技大学出版社 ，2000年5月
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§1.2 地形三维可视化技术概述
2、地图是对客观存在的特征和变化规则的一种科学的概括(综合)和抽象
▪ 地形图所描述的客观世界是丰富多彩、千姿百态的三维空间实体。这种用 二维介质平面图与所表示的三维现实世界的复杂地形之间，有着不可逾越 的鸿沟 ；
§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 随着地图制图学的发展，其他内容的表示法日趋完善， 地貌构表示法还比较落后，所以，迫使测量、制图工作
者不得不进行深入探索。
❖ 各种地貌表示法的产生都与时代的需要和科学技术的发 展分不开。有的表示法所描绘的图形限于制印条件，不
能很快推广使用，有的表示法，人们一时还不能接受。
❖ 因为用晕渲法只能表现正向、负向地貌和山脉的走向。其后随着实测地形图 方法的发展，对晕渲地貌提出了严格的要求，不仅要求显示地貌的一般形态 ，对地貌的高度、坡度也应作出详细的反映。
❖ 地貌晕渲对印刷技术和设备要求较高，必须采用精细的网目摄影，方能显示 其细腻的层次关系和强烈的立体效果。
❖ 二十世纪以来，由于制印技术不断发展，给印刷精致的地貌晕渲图提供了有
❖ 此种形式最早(1674年)出现在维维尔的巴黎近郊图上。 “毛虫”式的画法出现，可能与当时开始实测地形图的 需要有关，它预示着晕滃法的萌芽。
❖ 因为十七世纪开始实测地形图之际，．许多地物已经采 用垂直投影绘制物体的平面轮廓，唯独地貌尚缺适合的 表示法。
2020/5/25 ❖ 用“毛虫”式的表D示EM分法析与可，视化形式虽不及素描式图17 形真实、 形象，但能与其他要素配合，协调。
❖ 此法描写的地貌，在很大程度上建立在绘画者想象的 基础上。
❖ 素描构成的图形具有不可克服的弱点，即只能表现正 对绘画者(一面)的形状，被近景或高山挡住的地貌形
态则无法表现，而且用素描法描写的地貌图形，容易 引起(用垂直投影描绘的)物体(如河流)的形状，位置发 生变化。
❖ 用素描得到的地貌图形比较生动活泼，一般读者容易 理解。正因它有这样的优点，所以沿用的时间较长。
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左- 马王堆三号汉墓出土的《地形图》的一部分 右- 马王堆三号汉墓出土的《驻军图》的一部分
图中山脉及其走向图形示意性地反映了山脉的概略位置及走向，形式虽然简单， 但能与河流、居民地等图形相配合。
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§1.1 地貌表示法及其发展
二、形象式的表示法 ❖如 我 国 的 《 华 夷 图 ))(1136 年 ) ， 《 广 舆 图 》
§1.1 地貌表示法及其发展
五、 晕滃法 ❖ 晕滃法
▪ 德国人莱曼首创于1783年 ▪ 其意图在于显示地貌立体，斜坡变化
，为图上量测地貌有关数据提供可能 性。
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B” 光源
α A
2020/5/定其线条粗 细和绘制方法。
至今仍有用此法绘制地图的。
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四、“毛虫”式的表示法
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❖ 它以一种粗略的楔形晕线表示山脉的概略位置和走向， 逐渐取代了素描的形式。由于所绘图形似毛虫，所以曾 经被称为“毛虫山脉”。
❖ 分斜照晕渲、直照晕渲和综合光照晕渲三种类型
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§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 晕渲法出现于十七世纪初，到十八世纪开始用于地形图。当时对用晕渲显示 地貌的可能性和要求是极其有限的。
❖ 这种方法对作者的绘画技巧有很大的依赖性，作品
的艺术性多于其科学性，且大规模绘制比较因难。
尽管后来有了一定的数学法则，也还是在小范围内
使用。写景法一般有透视写景法、轴测写景法和斜
截面法等。
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杭州古地图（1579年）
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§1.1 地貌表示法及其发展
设AB为一水平面
▪ 当光线与AB垂直时，其受光量为H， ▪ 当AB转至AB‘时， 其受光量等于H*cosα； ▪ 若AB‘转至 AB“，则受光量等于零，此时全为暗
影，即“越陡越暗’。 B’
B
依此原理，根据地貌坡度的陡缓绘制出晕溺
线粗DEM细分析，与可稀视化密标准图及晕滃地貌图。20
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所以，在相当长的一段时期里，还在继续采用老的“山 ’形或“毛虫”式的地貌表示法。
❖ 这些早期的原始地图用半符号、半写景的绘法来表示地
形，有的地物要素仅用极简单的线条勾画而成。就其数
学基础和表现形式的实质而言，它们已实现了在各种二
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维介质平面上对实D际EM分三析与维可视化地形表面的表示和描18 述。
❖ 徐青，地形三维可视化，测绘出版社， 2019年
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课程进度安排
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实习内容：给定数字高程模型数据，实现地形的读取、显示（三 维显示）与分析
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§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 晕滃法在十八世纪至十九世纪地图上得到广 泛应用。
❖ 晕滃线的绘制成本昂贵，密集的晕滃线对其他 要素的表示影响较大，对现代地图的实用意义 不大(现在国外少数地图仍有使用的)。
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§1.1 地貌表示法及其发展
六、晕点法 ❖ 原理同晕滃法 ❖ 形式完全不同
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§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 等高线图形的立体装饰，在变换(或设计)等高线的明暗或粗细 ，色彩时，其最基本的依据是光线与地面的关系，即利用垂直 光线建立的等高线图形是“陡坡粗，缓坡细”，利用倾斜光线 建立的等高线图形是“受光面细，背光面粗”或“受光面色亮 ，背光面色暗”。
利条件，逐渐扩大了晕渲的使用范围，从而使其获得进一步发展。
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以上三种方法（晕滃法、晕点法和晕渲法）表现形式完全不 同，但原理相同，都是根据光线与地面倾斜关系，对所产 生的阴影绘以相应粗细的线划或大小不同的点，或深浅不 同的颜色，显示地貌形态，故统称光影造型。
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§1.2 地形三维可视化技术概述
一、地图的基本特性与地形直观表达的矛盾 1、地图的基本特性：
▪ 数学法则性 ▪ 制图综合性 ▪ 内容符号性。
• 现代地图的最大优点在于具有可量测性。
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§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 地貌立体表示法
▪ 地图上利用透视原理、光影造型和颜色的立体效应，在平面上塑 造地貌立体图形，并显示其质量和数量变化的方法，谓之地貌立 体表示法，亦称地貌平面造型。
❖ 研究地貌立体表示法的必要性
▪ 地貌是形成地理景观的最重要的因素。对水系，气候的形成，土 壤的发育，植被的生长，动物的活动及其分布，人类的社会活动 等，起着巨大的作用和影响， 有效而直观地表达地貌并保持其 形态量测的可能性，能促进地图的应用。
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第一章 绪 论
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§1.1 地貌表示法及其发展
❖ 地形是人类社会赖以生存并从事一切实践活动的根基 。地形图的发展史构成了人类文明史中不可缺少的篇 章。
❖ 中国是世界上最早绘制并使用地形图的国家之一 。
(1541年左右)等，其上的地貌图形比前一时期 的进了一步，以概括的手法将山体外形示为“ ”形象，由于它象个“笔架”，故又叫“笔架 山”或“山”字形符号
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清乾隆内府图
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a为国外早期表示地貌的图形；b为形象画法在图上的用例。