CN101976531A - 月球仪及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作月球仪的方法，包括：利用月球数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据制作拼片数据；对拼片数据中的数字高程模型DEM数据进行分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB模式的假彩色图片；将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片；在所述形貌融合图片上进行注记编辑；图片印刷，得到拼片；将拼片按位置对应关系粘贴到球胆上。本发明还提供了一种月球仪。通过本发明制作的月球仪既表现月球的地形起伏信息，又表现了月表的纹理信息；在表现方式上，高程设色更为科学合理，表现的细节层次分明、清晰可见。

Description

月球仪及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种月球仪及其制作方法，特别涉及利用月球探测影像和高程数据制作月球仪。

背景技术

月球仪，就是月球模型。月球仪呈圆球状，球面绘有赤道、经线和纬线等月面坐标，以及各主要环形山、山系、辐射纹、“海”等月面特征。自从1610年意大利天文学家伽利略用望远镜观测月球以来，逐步发现了月球上的种种特征。已有的月球仪是根据国际公布的月面构造和经纬度以及相关的名称制作的，它是月球的缩影，可以从月球仪上查看到月面各种构造，特别是环形山和山脉等的分布和各自的名称。

已有的月球仪主要是利用上世纪国外月球探测数据制作而成。由于受当时的数据和技术限制，月球仪器存在以下不足：1)数据不全、精度和分辨率较低，只能制作比例较小的月球仪；2)信息量少，只表现了单一的月球地形或地貌信息；3)采用类似地球仪的表现方式，有其表现的局限性和不适应性。

另外，已有的月球仪一方面仅利用DEM数据采用分设色的方式表现月球地形，但是采用的色表仍来源于地球仪的色表或色表设置随意性较大，往往造成错觉，导致月表形貌表现的失真。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种月球仪及其制作方法，其中采用全月遥感正射影像和高程数据来制作月球仪。

(二)技术方案

本发明的制作月球仪的方法，包括步骤：步骤1，利用月球数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据制作拼片数据；步骤2，对拼片数据中的数字高程模型DEM数据进行分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB模式的假彩色图片；步骤3，将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片；步骤4，在所述形貌融合图片上进行注记编辑；步骤5，将步骤4的处理结果进行印刷，得到拼片；步骤6，将拼片按位置对应关系粘贴到球胆上。

优选地，所述数字正射影像图DOM数据的分辨率为不小于120m，所述数字高程模型DEM数据的分辨率不小于500m。

优选地，制作拼片数据是将数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据按照30度经差进行分带，采用横轴墨卡托投影，中央经线设在分带的中央，制作24个拼片数据。

优选地，拼片数据的比例尺为1∶3278113。

优选地，所述分层设色是对每个拼片按照高程不同，形成多个色阶。

优选地，进行辅助要素编辑，对注记之外的其它辅助要素按照制图标准进行编辑和调整。

优选地，按照30度经差，纬度为北纬0～90°和南纬0～90°分割来得到拼片。

优选地，球胆是玻璃钢正球体，印刷纸是能够印刷彩色图，并能在各个方向变形拉伸的印刷纸。

本发明还提供了一种月球仪，其包括：一个底座托架；在底座托架上安放的一个圆形球胆；以及黏贴在球胆上的拼片，所述拼片是通过以下步骤制作的：步骤1，利用月球数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据制作拼片数据；步骤2，对拼片数据中的数字高程模型DEM数据进行分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB模式的假彩色图片；步骤3，将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片；步骤4，在所述形貌融合图片上进行注记编辑；步骤5，将步骤4的处理结果进行印刷，得到拼片。

(三)有益效果

本发明制作月球仪的方法，通过采用全月遥感正射影像和高程数据，使得制作的月球仪比例更大、精度更高、信息更丰富、纹理更清晰、表现更科学。

附图说明

图1为根据本发明的方法制作月球仪的方法流程图；

图2为根据本发明的方法制作的大尺度月球仪拼片效果图；

图3A和3B为根据本发明的方法制作的中尺度月球仪拼片效果图；以及

图4A和4B示出了不融合DOM图像而直接采用DEM分层设色得到的小尺度月球仪拼片效果图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参照图1的流程图，本发明的制作月球仪的方法包括以下步骤：

步骤1，对数字正射影像模型DOM数据和数字高程模型DEM数据进行处理，制作月球仪的拼片数据。

根据本发明的方法制作月球仪，采用的数据是全月球数字正射影像和地形数据。月球数字正射影像和地形数据可通过安装在探月卫星上的探测器获取。例如中国的“嫦娥一号(CE-1)”卫星于2008年7月完成了全月影像成图，中国科学院国家天文台于2009年9月28号制作并公布了精度高、覆盖全、纹理信息丰富的全月球数字正射影像和地形数据，该数据在网站http://moon.bao.ac.cn也有公开。本发明优选地根据CE-1获取的相应数据来制作月球仪。

将分辨率不小于120m的数字正射影像图DOM和分辨率不小于500m的数字高程模型DEM数据按照30度经差进行分带，采用横轴墨卡托投影，中央经线设在分带的中央，制作24个拼片数据，比例尺为1∶3278113，打印分辨率设置为300dpi，两边扩充2mm。

DEM是指在某一投影平面(如高斯投影平面)上规则格网点的平面坐标(X，Y)及高程(Z)的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规则的格网系列。根据不同的高程精度，可分为不同类型。为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据。

DOM是指利用DEM对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌、按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。

本发明使用的DOM数据为全月分辨率不小于120m的全色遥感正射数据，要求纹理清晰，位置准确，并能与DEM套合。

步骤2，对拼片数据中的数字高程模型DEM数据进行分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB模式的图片。

采用全月分辨率不小于500m的DEM数据，对该DEM数据按照高程每500m为一个等高层进行颜色设置，颜色范围由深蓝到深黄，以反映月球地形变化趋势，优选地在0高程处颜色设置为淡黄，颜色设置完成后将设置的数据保存为与DOM等大的RGB文件。

步骤3，形貌数据融合，将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片。

将保存的三通道RGB分层设色文件转换成CMYK四通道图像文件，可通过例如PhotoShop等软件进行自动转换，再利用DOM数据代替CMYK文件中的K通道。之后采用高斯模糊算法，统一调整K通道的亮度和对比度，实现高程信息与月貌信息的融合，处理后的数据如图2所示，图2是大尺度，例如直径是106cm的月球仪实施拼片效果图。

之所以进行上述处理，是因为RGB是色光的色彩模式，R代表红色，G代表绿色，B代表蓝色，三种色彩叠加形成了其它的色彩，因为三种颜色都有256个亮度水平级，所以三种色彩叠加就形成1679万种颜色，也就是真彩色。就编辑图像而言，RGB色彩模式也是最佳的色彩模式，因为它可以提供全屏幕的24bit的色彩范围。但是，如果将RGB模式用于打印就不是最佳的了，因为RGB模式所提供的有些色彩已经超出了打印范围，因此在打印真彩色图像时，就会失真。CMKY是一种适合印刷的色彩模式，其中C代表青色，M代表洋红色，Y代表黄色，K代表黑色。

步骤4，在所述形貌融合图片上进行注记编辑。

在该步骤中，对月球中英文地名进行分级，并按照制图规范设置字体、字大小、颜色等。

注记是指在地图上起说明作用的各种文字、数字。注记常和符号相配合，说明地图上所表示的地物的名称、位置、范围、高低、等级、主次等等。注记可分为名称注记，说明注记和数字注记。名称注记是指由不同规格、颜色的字体来说明具有专有名称的各种地形、地物的注记，如海洋、湖泊、山脉的名称。说明注记是指用文字表示地形与地物质量和特征的各种注记，如表示森林树种的注记。数字注记指由不同规格、颜色的数字和分数表达地形与地物的数量概念的注记，如高程，水深以及经纬度等。

本发明在制作月球仪时，根据国际上对月球仪注记的字体、规格和用途的统一规定来编辑注记。

步骤5，辅助要素编辑。

按15度经差和纬差，从0度起算设置经纬网和对应的经纬度，使之与其他要素协调。

步骤6，将步骤5的处理结果进行印刷，得到拼片。

利用4色机在延展性图纸上印刷编辑好的拼片。所述拼片为24个具有延展性纸质表皮，印有月球形貌图像，并标有月球地名和表示位置特征的经纬网，能在球胆上与相邻拼片无缝拼接，裱成球体。所述拼片按照30度经差(起始点为0度)，纬度为北纬0～90°和南纬0～90°分割。所述延展性纸优选为可以印刷彩色图，并能在各个方向变形拉伸的印刷纸。

步骤7，将拼片按位置对应关系粘贴到球胆上。

将24个拼片按位置对应关系粘贴到直径为106cm的球胆上，并保证相邻拼片经纬线吻合，并切除多余的部分。所述球胆优选为直径106cm的玻璃钢正球体。

步骤8，最后将裱好拼片的球胆安装到支架上，进行适当的调整制作为成品。

本发明采用的DEM分层设色处理方法客观地反映了月球地形的起伏变化，融合DOM数据，清晰地表现了月表的形貌纹理特征。

本申请还提供了一种月球仪，其包括一个底座托架，在底座托架上安放有一个圆形球胆，在该球胆上粘贴有拼片，拼片数量优选为24个，球胆直径优选为106cm。24个拼片按位置对应关系被粘贴到球胆上，并保证相邻拼片经纬线吻合，并切除多余的部分。所述球胆优选为直径106cm的玻璃钢正球体。

其中拼片是通过以下方法来制作的：

步骤1，对数字正射影像模型DOM数据和数字高程模型DEM数据进行处理。

制作本发明月球仪的拼片所采用的数据是全月球数字正射影像和地形数据。月球数字正射影像和地形数据可通过安装在探月卫星上的探测器获取。例如中国的CE-1卫星于2008年7月完成了全月影像成图，并于2009年9月20号中国制作完成了精度高、覆盖全、纹理信息丰富的全月球数字正射影像和地形数据。本发明优选地根据该数据来制作月球仪。

将分辨率不小于120m的数字正射影像图DOM和分辨率不小于500m的数字高程模型DEM数据按照30度经差进行分带，采用横轴墨卡托投影，中央经线设在分带的中央，制作24个拼片数据，比例尺为1∶3278113，打印分辨率设置为300dpi，两边扩充2mm。

本发明使用的DOM数据为全月分辨率不小于120m的全色遥感正射数据，要求纹理清晰，位置准确，并能与DEM套合。

步骤2，对月球数字高程模型DEM数据利用分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB假彩色图片。。

采用全月分辨率不小于500m的DEM数据，对该DEM数据按照高程每500m为一个等高层进行颜色设置，颜色范围由深蓝到深黄，以反映月球地形变化趋势，优选地在0高程处颜色设置为淡黄，颜色设置完成后将设置的数据保存为与DOM等大的RGB文件。

步骤3，形貌数据融合，将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMTYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片。

在该步骤中，将步骤2中保存的三通道RGB分层设色文件转换成CMYK四通道图像文件，可通过例如PhotoShop等软件进行自动转换，再利用DOM数据代替CMYK文件中的K通道。之后采用高斯模糊算法，统一调整K通道的亮度和对比度，实现高程信息与月貌信息的融合，处理后的数据如图2所示。

步骤4，在所述形貌融合图片上进行注记编辑。

在该步骤中，对月球中英文地名进行分级，并按照制图规范设置字体、字大小、颜色等。本发明在制作月球仪时，根据国际上对月球仪注记的字体、规格和用途的统一规定来编辑注记。

步骤5，辅助要素编辑。

按15度经差和纬差，从0度起算设置经纬网和对应的经纬度，使之与其他要素协调。

步骤6，将步骤5的处理结果进行印刷，得到拼片。

利用4色机在延展性图纸上印刷编辑好的拼片。所述拼片为24个具有延展性纸质表皮，印有月球形貌图像，并标有月球地名和表示位置特征的经纬网，能在球胆上与相邻拼片无缝拼接，裱成球体。所述拼片按照30度经差(起始点为0度)，纬度为北纬0～90°和南纬0～90°分割。所述延展性纸优选为可以印刷彩色图，并能在各个方向变形拉伸的印刷纸。

本发明采用的DEM分色处理方法客观科学的反映了月球地形的起伏变化，融合DOM数据，清晰的表现了月表的形貌纹理特征。与现有月球仪相比，本发明在图像处理、制作方面采用的方法，利用了覆盖全、精度高的DOM与DEM数据，标准的中英文月球地名。与现有的月球仪相比较，本方法表现效果更丰富、更清晰、更科学、更客观。

本发明方法不仅工艺简单，而且速度快，可以根据不同的需求制作不同价位的月球仪。本发明制作的月球仪，相对与现有的月球仪既表现月球的地形起伏信息，又表现了月表的纹理信息；在表现方式上，高程设色更为科学合理，表现的细节层次分明、清晰可见。通过本发明制作的拼片可以粘贴到不同材质的正球胆上，应用广泛。

以上所述内容适合于直径较大的月球仪的制作，如参见图2的直径为106cm的月球仪。另外对于如直径为32cm和20cm中小月球仪制作，可以参见图3A和3B，直接将全月球DEM和DOM分为南北半球两个拼片，对拼片采用与上述同样的制作方法，或者也可以不融合DOM图像而直接采用DEM分层设色结果(见图4A和4B)，将制作好的拼片经过吸塑和拼接后形成月球仪球体，并安装到支架上形成不同展现形式的月球仪。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种月球仪的制作方法，该方法包括：

步骤1，利用月球数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据制作拼片数据；

步骤2，对拼片数据中的数字高程模型DEM数据进行分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB模式的假彩色图片；

步骤3，将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片；

步骤4，在所述形貌融合图片上进行注记编辑；

步骤5，将步骤4的处理结果进行印刷，得到拼片；

步骤6，将拼片按位置对应关系粘贴到球胆上。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，步骤5进一步包括将全月球DEM和DOM分为南北半球两个拼片，将制作好的拼片经过吸塑和拼接后形成月球仪球体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中制作拼片数据是将数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据按照30度经差进行分带，采用横轴墨卡托投影，中央经线设在分带的中央，制作24个拼片数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，拼片数据的比例尺为1∶3278113。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中的分层设色是对每个拼片按照高程不同，形成多个色阶。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤4之后进行辅助要素编辑，对注记之外的其它辅助要素按照制图标准进行编辑和调整。

7.根据权利要求3-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤5进一步包括将印刷的图片按照30度经差，纬度为北纬0～90°和南纬0～90°分割，得到拼片。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于球胆是玻璃钢正球体，印刷纸是能够印刷彩色图，并能在各个方向变形拉伸的印刷纸。

9.一种月球仪，其包括：一个底座托架；在底座托架上安放的一个圆形球胆；以及黏贴在球胆上的拼片，其特征在于，所述拼片是通过以下步骤制作的：

步骤1，利用月球数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据制作拼片数据；

步骤2，对拼片数据中的数字高程模型DEM数据进行分层设色，制作表现月球地形起伏的RGB模式的假彩色图片；

步骤3，将RGB模式转换成CMYK模式，并利用DOM数据替换CMYK模式中的K通道，并对替换后的CMYK模式数据进行高斯模糊处理得到形貌融合图片；

步骤4，在所述形貌融合图片上进行注记编辑；

步骤5，将步骤4的处理结果进行印刷，得到拼片。

10.根据权利要求9所述的月球仪，其特征在于，步骤5进一步包括将全月球DEM和DOM分为南北半球两个拼片，将制作好的拼片经过吸塑和拼接后形成月球仪球体。

11.根据权利要求9所述的月球仪，其特征在于，步骤1中制作拼片数据是将数字正射影像图DOM和数字高程模型DEM数据按照30度经差进行分带，采用横轴墨卡托投影，中央经线设在分带的中央，制作24个拼片数据。

12.根据权利要求9所述的月球仪，其特征在于，步骤2中的分层设色是对每个拼片按照高程不同，形成多个色阶。

13.根据权利要求9所述的月球仪，其特征在于，在步骤4之后进行辅助要素编辑，对注记之外的其它辅助要素按照制图标准进行编辑和调整。

14.根据权利要求9所述的月球仪，其特征在于，步骤5进一步包括将印刷的图片按照30度经差，纬度为北纬0～90°和南纬0～90°分割，得到拼片。

Images