MapGIS三维图象技术在林业专题图中的应用.pdf

第33卷 第4期 2008年8月 林 业 调 查 规 划 Forest Inventory and Planning Vol . 33 No. 4 Aug . 2008 MapGIS三维图象技术在林业专题图中的应用 农宏贵 广西林业勘测设计院,广西 南宁530011 摘要介绍制作三维立体图的数据来源及获取,数字等高线高程赋值及栅格化,三维立体图生成及输出时的参数设 置等关键环节的方法及要点,并指出在制图及图像输出时需要注意的问题. 关键词MapGIS;立体地图;矢量化;三维场景 中图分类号 P208; S758. 6 文献标识码A 文章编号 1671- 3168 2008 04- 0021- 03 Application ofMapGIS Three2D i mensional I mage Technique to Forestry ThematicMapping NONG Hong2gui Guangxi Institute of Forestry reconnaissance and Design, Nanning Guangxi 530011, China AbstractThe paper introduces three2dimensionalmaps’data sources and obtaining, assignmentof digital contour line and grid, and s and key points of parameters for three2di mensional images’for mation and output, and points out the problems to which should be paid attention when mapping and i mages’output Key words MapGIS; stereoscopic map; vectorization; three2dimensional scene 收稿日期 2008- 02- 21 作者简介农宏贵1963- ,男,广西横县人,工程师,从事林业调查规划工作. 参考文献 [1]谷战英,谢碧霞 1林木生物质能源发展现状与前景研究 [J ]1经济林研究, 2007, 252 88- 911 [2]何祯祥,王伟 1中国能源林业研发现状与发展策略[J ]1 林业科技开发, 2006, 204 8- 111 [3]李昌珠,张良波 1生物柴油发展战略研究[J ]1湖南林 业科技, 2005, 3206 6- 81 [4]祝克列 1发展林业生物质能源[J ]1中国科技投资, 2007, 04 8- 101 [5]王国胜,吕文 1中国林木生物质能源资源培育与发展潜 力调查报告[J ]1中国林业产业, 2006, 112 12- 141 [6]王瑛,李晓兵 1中国可再生能源GIS的设计与开发[J ]1 自然资源学报, 2003, 116 753- 7591 [7]宋关福,钟耳顺,王尔琪 1WebGIS -基于Internet的地理 信息系统[J ]1中国图形图像学报,2005,33 252- 2541 [8] Kumarp, singh M Reddy D1GIS based traveler infor mation System for hyderabacity [J ]1Intelligent TransPortation Sys2 tems, 20031 497- 5051 [9]吴瑛 1GIS的研究内容和发展动态[J ]1昆明大学学报 综合版, 20032 47- 491 [10]杨崇峻,王宇翔,王兴玲 1万维网地理信息系统发展及 前景[J ]1中国图象图形学报, 2001, 6 9 886- 8941 [11]刘南,刘几义 1WebGls原理及其应用[M ]1北京科学 出版社, 20021 [12]边馥苓,未国宾 1网络GIS及其实现方式[J ]1测绘工 程, 1998, 74 l- 61 [13]詹琼 1基于 1Net的网络地理信息系统的应用研究 [D ]1武汉武汉理工大学, 20061 [14]克拉恩,帕斯卡雷洛,杰姆斯 1Ajax实战Ajax in action 中文版 [M ]1北京人民邮电出版社, 20061 [15]邬伦,张晶,唐大仕 1基于WebGIS的体系结构研究 [J ]1地理学与国土研究, 2001, 174 20- 241 [16] http / /www1esrichina - bj1cn/produce/esri/arcgis/three - viewskj1htm1理解GIS的三种角度[ Eb/OL ]1 [17]胡仪员,熊永良 1基于ArcSDE的地震紧急救援数据 库建设[J ]1灾害学, 2008, 231 132- 1341 林业专题图是林业资源调查的成果资料之一, 是调查成果的重要组成部分.随着GIS技术的日益 成熟完善,地图的制作方法已从过去的手工方式制 图发展为计算机制图.利用GIS建立地图数据库,可 以达到一次投入、 多次产出的效果.计算机制图根据 视觉效果和显示空间的不同可分为平面图和立体 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 林 业 调 查 规 划 图,立体图有很好的可视性,在表示地形地貌变化方 面显得更为直观.有的专题图用平面图形式不能完 全满足要求,如土壤分布图和植被分布图等,因为随 着海拔的增高,气温、 水分、 热量都存在差异,并导致 土壤、 植被在垂直方向上规律性分布,如果将这些变 化反映在立体地图上,看起来就会更直观明了.笔者 在此将介绍应用MapGIS制作林业三维立体专题图 的方法. 1制作三维立体图的数据源 立体地图的数据大多来源于地形图.传统的地 形图是空间信息的直观描述,它运用坐标位置、 符号 和注记,以图解的形式表达地面的形状大小与高低 起伏.计算机制图是将传统地形图的图解图形转换 成数字信息,即将纸上地形图转换为数字地形图,形 成数字地形信息才能被计算机所接受、 处理,从而以 其制作三维立体地图.在地图数字化的工作中最基 础的工作是等高线的矢量化,就是将地形图的等高 线转换成图形数据,并以矢量方式存贮.等高线矢量 化的工作量相对较大,因此,选择合适的矢量化方法 对提高工作效率有重要影响.目前常用的矢量化方 法主要是应用软件的数字化功能进行等高线矢量 化.对于高质量的原资料,将地形图扫描并从扫描图 像上识别和提取数字地理信息,是一种省时、 高效的 矢量化方法. MapGIS的矢量化方法和步骤如下 将地形图进行扫描,存为TIF或JPG格式,利用 MapGIS的图像分折功能将扫描得到的栅格数据转 换成MapGIS的MSI格式文件并配准,然后用Map2 GIS的图形处理子系统进行矢量化处理. 111全自动矢量化 对于经过图像处理后图面比较清洁,线条分明, 干扰因素比较少的图,可使用全自动跟踪法进行矢 量化,无需人工干预,系统自动进行矢量追踪,既省 事又方便,处理速度快,可以一次性地获得地形图等 高线的矢量数据. 112人工导向自动识别跟踪矢量化 对于那些干扰因素比较大,注释、 标记特别多, 以致图中要素互相重叠、 交叉的图,就需要人工干 预,用人工导向自动识别跟踪进行矢量化.进入矢量 化追踪状态后,即可以开始矢量跟踪,移动光标,选 择需要追踪矢量化的等高线,屏幕上即显示出追踪 的踪迹.每跟踪一段遇到交叉或断点的地方就会停 下来,让你选择下一步跟踪的方向和路径.当一条线 跟踪完毕后,按鼠标右键,即可以终止这条线,此时 可以开始下一条线的跟踪.如果图形数据只用于立 体图制作,可以只对其中的计曲线进行矢量化,对立 体图的显示效果影响不明显. 2矢量数据的处理 利用MapGIS可以制作多种立体图形,而制作 立体图形的数据基础就是数字高程模型. 经过矢量化的等高线只有横、 纵坐标,没有高 程,系统不能进行数字高程模型运算,也就无法生成 三维立体地图,因此,对等高线必须赋予高程值,生 成高程文件. 在对等高线赋高程值之前应对等高线进行线拓 朴错误检查,将有自相交、 互相交、 断点等不符合要 求的等高线查出并修正. 211将等高线赋予高程值 有2种方法,一种是矢量化等高线时在[线编 辑]菜单下利用[编辑线属性结构]功能建立高程字 段,然后利用该功能设置当前高程、 高程增量和高程 存储域,这样,每矢量化一条线时,系统就会根据指 定的高程存储域.另一种是在矢量化完毕后,利用 [高程自动赋值]功能为等高线赋高程值,用鼠标拖 出一条橡皮线,系统弹出高程设置对话框要求用户 设置当前高程、 高程增量和高程域名,然后系统将凡 与该橡皮线相交的等高线,根据已设置的“ 当前高 程 ” 为基值,自动逐条按“ 高程增量 ” 递增赋值,若原 先有值,则被自动更新高程,赋过高程值的等高线会 根据设置的高程值色谱自动进行染色,从而可以根 据线颜色检查等高线是否已赋予高程值.用这种方 法赋值要注意等高线高程增量的方向. 212将已赋高程值的等高线栅格化,形成高程文件 进入[DT M分析]模块,运行[处理点线]菜单 下的[等值线高程栅格化]或[高程点/线栅格化]子 菜单进行栅格化,从弹出的对话框中输入网格DX、 DY的值.该值越小显示越细腻,层次越丰富,但处 理的时间稍长.若条件允许,应尽量用最小的网格值. 3三维立体图的生成及输出 311参数设置 1运行电子沙盘系统,装入高程文件,选择全 景显示,设置高程缩放因子.高程缩放系数越大,山 就显得高,坡越陡,反之,高程缩放系数越小,山就越 矮,坡度越平缓.选择合适的高程缩放系数可使地形 的显示接近实际.根据经验,高程缩放系数和比例尺 的大小成正比,比例尺为1∶10 000的地形图高程缩 放系数要大于115;比例尺为1∶50 000的地形图高 22第33卷 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 农宏贵MapGIS三维图象技术在林业专题图中的应用 程缩放系数要小于1. 2分层设色参数的设置.根据海拔高设置颜 色,可以选择使用系统提供的分层设色参数,也可根 据某项调查因子的垂直分布带自行设置颜色,有多 少条分布带就设置多少种主颜色.还要输入颜色分 层数,层数越多颜色变化的连续性越好,即地形的深 浅变化与颜色变化是连续的,若层数太少,成图后图 象的颜色会产生跳跃性变化,给人一种断层的感觉. 系统预设的分层颜色库的颜色分层数为256层,在 不影响成图质量的前提下可适当减少分层数.另外, 在设置颜色时最好在2条分布带结合处设置混合色 让2条分布带自然过渡. 312图象输出 MapGIS立体地图有两种输出形式,一是三维场 景,二是平面晕渲. 31211三维场景输出图 1 在全景显示状态下,调整视点的位置和高度,直 到地图显示的立体效果最佳,选择[文件]菜单中的 输出三维场景,在[场景输出设置]对话框中输入分 块数目,分块数目越多,图像分辩率越高.一般3块 3块可输出A4幅面的彩图. 图1 三维立体图 31212平面晕渲输出图 2 MapGIS的平面晕渲能够生成从高空垂直俯视 的模拟立体地图.选择[模型]菜单下的[平面显 示],调入设置好的分层设色参数,在[场景]菜单下 调出[三维场景属性]对话框.因为是模拟在高空垂 直俯视,所以不需要调整视点的X、Y、Z坐标以及视 张角、 视倾角、 方位角,只需调整光源倾角和光源方 位角,光源倾角在0 ～90,角度不能太大,最好小 于45,否则地图立体感差;光源方位角是用来调整 阴影的方向,除了对地图立体感有影响外,对地图的 视觉也有影响.对比例尺是万分之一的地图要注意 山脊和沟谷的显示是否正确,如果光源方位角调整 不当,山脊和沟谷会呈错位显示. 图2 平面晕渲 MapGIS输出的图像格式是MapGIS的专用格 式,若想用于其它系统,必须转换成tif或jpg格式. 4需要注意的问题 1等高线矢量化的范围最好比实际成图的范 围大,并在成图时将边界外缘适当修饰,图像的显示 就会比较自然,否则边界线会变成悬崖峭壁的效果. 2图像输出时一次只能用一套分层设色参 数,即一幅图内相同海拔带的颜色是一样的.如果不 同的山需要用不同的颜色来表示,应分别设置颜色, 分别输出,输出时除颜色以外其它参数要一致,输出 后用Photoshop或其它图像处理软件进行拼接. 参考文献 [1]李满春,任建武,陈刚,等 1GIS设计与实现[M ]1北京 科学出版社, 20031 [2]包忠聪,岳彩荣,何超 1基于R2V与ArcInfo的地形图 数字化方法[J ]1林业调查规划, 2006, 315 29- 321 [3]曹瑜,胡光道 1地理信息系统在国内外应用现状[J ]1 计算机与现代化, 1999, 6131 32第4期 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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