数字地貌晕渲优化方法研究与实现

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1、分类号:P2810710-2015126054硕士学位论文数字地貌晕渲优化方法研究与实现张国栋导师姓名职称郭新成副教授申请学位类别硕士学科专业名称地图制图学与地理信息工程论文提交日期2018年4月23日论文答辩日期2018年6月6日学位授予单位长安大学ResearchandimplementationofDigitalReliefShadingoptimizationmethodAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangGuodongS

2、upervisor：AssociateProf.GuoXinchengChang’anUniversity,Xi’an,China摘要地貌是地表不同地形起伏变化和形态特征的通称，地貌的表达是制图学研究的重点问题。晕渲图是目前表示地貌分布最常用的方法，它能直观、立体地显示地貌形态，并且具有很强的概括性和选择性。传统的人工晕渲是一项时间和经济成本极高的工作，而数字晕渲法由于成图速度快、数据科学性强、修改和更新方便等等优点已逐渐成为晕渲的主要方法。目前传统数字地貌晕渲方法已无法满足用户对高质量晕渲图的

3、需求，在提高视觉效果和信息负载量等方面的研究成为热点问题。本文研究了地貌晕渲的发展和基本理论，探讨了增强数字晕渲图表现效果的方法，论文主要完成的工作如下：1、提出局部光源方位角自动调整的优化方法，利用聚类和滤波方法将地面点按坡向范围分为四类，模拟人工晕渲根据地貌特征对光源进行调整的方法，对不同坡向的点采用变化范围在30度内的光源方位角，提升平行于光照方向地形的显示效果。2、使用栅格统计工具计算制图区域数字高程模型的高程范围，根据不同点的高程在该区域高程范围的权重对光源高度角进行自动调整，突出显示

4、地形高低变化，从而提高数字晕渲图整体的立体感。3、结合具体晕渲图的制作对本文的优化方法进行实验和分析，阐述了具体的制图过程和注意事项，探讨彩色晕渲的实现方法，并进行了晕渲图叠加矢量要素的实验，使晕渲图能承载更多的空间信息，在更多的领域发挥作用。通过实验证明，论文所提出的优化晕渲的方法能够满足制图要求，能有效提高数字晕渲图的直观性和概括性，更接近人工晕渲图的效果，其中的重要参数可以根据不同需求进行调整，并且制图过程自动化程度较高，具有较强的可操作性。关键词：地貌晕渲，数字高程模型，光源调整，彩色晕

5、渲，矢量要素IAbstractReliefisgenerallyknownasdifferentsurfacetopographyandmorphology,reliefexpressionisakeyproblemofcartography.Reliefshadingisthemostcommonlyusedmethodforrepresentinglandformdistribution.Itcandisplaygeomorphologicformintuitivelyanddimensio

6、nally,andhasstronggeneralityandselectivity.Thetraditionalmanualreliefshadingisaveryhighcostoftimeandeconomy,andthedigitalshadingmethodhasgraduallybecomethemainmethodofshadingbecauseofitsfastdrawingspeed,strongdatascience,andeasytomodifyandupdate.Atpr

7、esent,thetraditionalmethodofdigitalreliefshadingcannotmeetthedemandofhighqualityshading.Theresearchonimprovingthevisualeffectandtheamountofinformationloadhasbecomeahotissue.Inthispaper,wehavestudiedthedevelopmentandbasictheoryofreliefshading,anddiscu

8、ssedthewaytoenhancetheperformanceofdigitalshading.Themainworkofthispaperisasfollows:1.Anoptimizationmethodofautomaticadjustmentofazimuthangleoflocallightsourceisputforward.Byclusteringandfilteringmethod,thegroundpointsareclassifiedintofourcategoriesa