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文档简介

专题地貌立体表示方法的发展第一页,共六十页,编辑于2023年,星期二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。第二页,共六十页,编辑于2023年,星期二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。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、召二公修建洛邑时绘制的洛邑城址附近的地形图。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。第三页,共六十页,编辑于2023年,星期二第四页,共六十页,编辑于2023年,星期二1973年12月发掘湖南省长沙市东郊马王堆三号汉墓(軑侯之子墓)时出土。绢底彩绘成图与公元前168年以前。比例尺约为1:180000,地图幅面为纵96厘米、横96厘米。第五页,共六十页,编辑于2023年,星期二第六页,共六十页,编辑于2023年,星期二驻军图是世界上最早的彩色地图,也是迄今发现的最早用于军事行动的军事要图。1973年12月与“地形图”一起从湖南省长沙市马王堆三号汉墓中出土。绢底彩绘。成图于公元前168年以前。比例尺为1:80000—1:100000。地图幅面为纵98厘米、横78厘米。第七页,共六十页,编辑于2023年,星期二左-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。一、图案式的表示法第八页,共六十页,编辑于2023年,星期二第九页,共六十页,编辑于2023年,星期二二、形象式的表示法

如我国的《华夷图))(1136年),《广舆图》(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”字形符号第十页,共六十页,编辑于2023年,星期二清乾隆内府图第十一页,共六十页,编辑于2023年,星期二a国外早期表示地貌的图形b形象画法在图上的用例第十二页,共六十页,编辑于2023年,星期二三、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。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。第十三页,共六十页,编辑于2023年,星期二杭州古地图(1579年)第十四页,共六十页,编辑于2023年,星期二三、素描式的表示法(写景法)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。至今仍有用此法绘制地图的。第十五页,共六十页,编辑于2023年,星期二第十六页,共六十页,编辑于2023年,星期二四、“毛虫”式的表示法第十七页,共六十页,编辑于2023年,星期二四、“毛虫”式的表示法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”。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。用“毛虫”式的表示法,形式虽不及素描式图形真实、形象,但能与其他要素配合,协调。第十八页,共六十页,编辑于2023年,星期二五、晕滃法

晕滃法为德国人莱曼首创于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,为此提出用晕滃线表示地貌的方法。

晕滃线的基本原理系以光线与地面倾斜关系为基础,拟定其线条粗细和绘制方法。第十九页,共六十页,编辑于2023年,星期二第二十页,共六十页,编辑于2023年,星期二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)。

第二十一页,共六十页,编辑于2023年,星期二六、晕点法

它的原理同晕滃法。但二者的形式完全不同。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。第二十二页,共六十页,编辑于2023年,星期二第二十三页,共六十页,编辑于2023年,星期二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。

第二十四页,共六十页,编辑于2023年,星期二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,其基本原理是: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)。晕谊法的关键是正确地设置光源和描绘光影。由此区分出斜照晕谊、直照晕渲和综合光照晕谊三种类型。

第二十五页,共六十页,编辑于2023年,星期二第二十六页,共六十页,编辑于2023年,星期二第二十七页,共六十页,编辑于2023年,星期二第二十八页,共六十页,编辑于2023年,星期二第二十九页,共六十页,编辑于2023年,星期二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。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。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。第三十页,共六十页,编辑于2023年,星期二八、等高线法

等高线法的基本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。但等高线的缺点在于无法描绘微小地貌、缺乏立体效果。第三十一页,共六十页,编辑于2023年,星期二第三十二页,共六十页,编辑于2023年,星期二第三十三页,共六十页,编辑于2023年,星期二第三十四页,共六十页,编辑于2023年,星期二等高线法的基本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。等高线的缺点在于无法描绘微小地貌、缺乏立体效果。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。第三十五页,共六十页,编辑于2023年,星期二由于地貌的复杂性,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。第三十六页,共六十页,编辑于2023年,星期二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”。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。第三十七页,共六十页,编辑于2023年,星期二地貌表示法及其发展九、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;第二,它使等高线有了一定的立体感,不那么单调。第三十八页,共六十页,编辑于2023年,星期二第三十九页,共六十页,编辑于2023年,星期二第四十页,共六十页,编辑于2023年,星期二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。第四十一页,共六十页,编辑于2023年,星期二第四十二页,共六十页,编辑于2023年,星期二十地形三维可视化技术从古到今,寻求地形立体表示的最佳方法,做到直观性与量测性的有机统一,一直是地图工作者苦苦探索的难题。60年代末以来,人们通过引用光照模型,绘制具有表面明暗灰度连续变化的地形实体模型图,也就是以模拟灰度表示的地形表面图。这种立体图的立体效果更强、有一定的真实感,但信息量仍不足,实用性也不够强。第四十三页,共六十页,编辑于2023年,星期二地形三维可视化技术三维可视化的硬件和软件在硬件方面 由于三维可视化需要进行大量的消隐和着色运算,但是要开发出能完成这类算法的硬件并不是一件容易的事,过去很长一段时期,专用芯片曾迟迟不能问世就是例证;在软件方面 由于缺少统一的接口标准,使得人们在实现三维可视化时,不得不将大量的工作投入到设计三维显示的算法上,但随着三维图形硬件芯片的出现和OpenGL,Direct3D三维软件标准的建立,地形三维可视化逐渐由梦想变成了现实。

第四十四页,共六十页,编辑于2023年,星期二第四十五页,共六十页,编辑于2023年,星期二第四十六页,共六十页,编辑于2023年,星期二地形三维可视化技术从远古到现代,地形的三维显示技术(地形三维模型的制作)最直接、最重要的莫过于军事上的应用。美军50年代的SAGE防空指挥系统著名的C3I系统海湾战争中的Terra-Base系统就我国国情而言,在以高性能微机和图形卡上实现地形的高逼真性三维显示以及相应的空间分析等功能,具有普遍的应用价值。地形三维可视化是地理信息系统的一个重要研究内容,也是建立“数字地球”的重要技术之一。

第四十七页,共六十页,编辑于2023年,星期二地形三维可视化技术在GIS中借助于可视化技术,将地理空间信息以三维立体形式直观、真实地表现出来,是地理信息可视化的主要和有潜力的发展方向之一。已有许多学者在以地图为墓础的地形显示、分析、景观仿真和浏览、城市可视化、三维地图符号设计等方面做了大量的工作。地形可视化方面的研究数字地形建模;地形模型的简化与多分辨率模型;地形的三维显示技术;海量数据的三维地形的动态显示与交互操作;地形空间分析;等等。第四十八页,共六十页,编辑于2023年,星期二地形三维可视化技术数字地形模型的概念地形三维显示所需的数据以及获取途径规则格网结构DTM的建立的若干算法不规则三角网DTM的建立方法地形三维显示的基本理论和算法三维地形的动态交互技术基于三维地形图的空间操作与地形分析第四十九页,共六十页,编辑于2023年,星期二卫星影象实时动态监测

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