CN109712237B - 一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法 - Google Patents

Abstract

一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，包括以下步骤：步骤1：读取全球降雨量数据以及待着色的高程数据，根据降雨量数据判断当前数字高程中每个像素区域是干旱区域还是潮湿区域；步骤2：分别建立干旱区域潮湿区域着色文件，根据着色文件中高度对应的颜色信息进行分层设色，生成符合自然地貌的染色图；步骤3：设置光源位置，根据读取的原始高程数据，计算每个顶点的坡地坡向，计算阴影结果，并将阴影效叠加到分层设色地图中。本发明通过将现有的分层设色技术结合全球年降雨量数据，通过干旱和潮湿的气候特性，进行混合分层设色，生成符合自然地貌的染色图，不仅直观的表示了高度变化，而且增强了地表材质表现力。

Description

一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法

技术领域

本发明属于地理信息技术领域，特别涉及一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法。

背景技术

在地理信息系统(简称GIS)行业中，三维地形环境的构建通常使用高程数据(简称DEM)与卫星遥感图像进行纹理映射的方式呈现地形地貌，然而在显示地域范围较大的系统中，由于精细的高程数据以及卫星遥感图像数据量较大，数据的存储及调用占用了大量的存储空间及计算资源，给系统的实时性造成巨大压力，另一方面地图的使用原始的高程数据不能醒目展示地形的高度范围。如何生成一份具有地形特征又有地貌分布的数据，同时不对系统存储和处理造成负荷，成为一个迫切需要解决的问题。

为了解决这一问题，通常采用的策略是使用将高程数据进行分层设色。分层设色是常用的一种表示高程信息的方法，它将地形高度划分为若干份高度带，每一份高度带使用互不相同的颜色表示，通常低地用绿色、丘陵用黄色、山地用褐色、雪山和冰川用白色，最终使用一份高程染色图表示地形地貌。这种方法很直观的显示地形的高度范围，依然存在如下问题：

1)缺乏立体感，分层设色后的数据过于平面化，不能直观观察到山势起伏，山脉识别度不高；

2)地表材质表现不足，在分层设色处理中，仅仅依赖高度带设色，缺少对自然地貌的细节考虑，不能充分展示地形地貌的特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，包括以下步骤：

步骤1：数据读取：读取全球降雨量数据以及待着色的高程数据，根据降雨量数据判断当前数字高程中每个像素区域是干旱区域还是潮湿区域；

步骤2：混合式分层设色：分别建立干旱区域潮湿区域着色文件，根据着色文件中高度对应的颜色信息进行分层设色，生成符合自然地貌的染色图；

步骤3：山体阴影设置：设置光源位置，根据读取的原始高程数据，计算每个顶点的坡地坡向，计算阴影结果，并将阴影效叠加到分层设色地图中。

进一步的，步骤1具体包括：

1)读取一份全球降雨量格点数据，获取不同经纬范围的降雨量；

2)读取待染色的高程文件，获取高程数据的经纬范围以及像素大小，并计算每个像素经纬信息；

3)当高程数据单个像素经纬范围经度大于全球降雨量单个格点的经纬范围时，降雨量数据通过插值处理，使高程文件中每个像素点的经纬范围与全球降雨量每个格点的经纬范围匹配，最终实现高程数据的每一个像素能够对应一个降雨量数据。

进一步的，选取的全球降雨量格点数据的精度要与高程像素匹配；获取的高程数据的像素以行列方式记录像素位置。

进一步的，步骤2具体包括：

1)将高程高度范围从-8800米到8800米划分为若干份，选择干旱色系图，将划分后的高度带按照由高到低顺序划分不同颜色，建立干旱颜色对照表，同理选择潮湿色系图，建立潮湿颜色对照表；

2)创建tif文件头，设置经纬范围、像素大小与原始高程一致，像素信息使用RGB处理；

3)读取高程文件中每个像素高度值，根据步骤1获取当前像素范围的年降雨量，降雨量<250mm使用干旱颜色对照表获取对应的RGB颜色值，写入步骤2创建的文件中，同理降雨量>＝250mm,使用潮湿颜色对照表获取对应的RGB颜色值，写入步骤2创建的文件中；

4)按行顺序读取原始高程数据，重复上述步骤2-3直到原始高程数据读取完成，生成新的染色文件。

进一步的，步骤3具体包括：

A、重新读取原始高程文件，同时读取步骤2生成的染色文件，并根据染色文件的经纬范围、像素大小创建新tif文件头；使用3x3像素方式读取高度信息，计算中间像素点的坡度坡向；

B、设置光照的高度角和方位角，高度角范围为0～90度，方位角范围为0～360度，根据光照高度角、方位角以及当前点的坡度坡向计算该像素的阴影值；

C、读取染色文件中同位置的像素点RGB颜色值，与阴影值相互混合，生成新的RGB颜色值，写入步骤A中新建的文件中；

D、按行顺序读取原始高程数据，重复步骤A、B、C，最终生成带有阴影的染色数据。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明通过将现有的分层设色技术结合全球年降雨量数据，通过干旱和潮湿的气候特性，进行混合分层设色，生成符合自然地貌的染色图，不仅直观的表示了高度变化，而且增强了地表材质表现力。

本发明通过光照阴影与混合设色的数据相结合，增强地图立体感，可直观表现出山势起伏，提升山脉的识别度。

附图说明

图1是分层混合染色数据流程图；

图2是染色数据阴影处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明所采用的技术方案是一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，包括以下步骤：

步骤1：高程数据与降雨量信息匹配。读取全球降雨量数据以及待着色的高程数据，根据降雨量数据判断当前数字高程中每个像素区域是干旱区域还是潮湿区域；

步骤2：混合式分层设色。分别建立干旱区域潮湿区域着色文件，根据着色文件中高度对应的颜色信息进行分层设色，生成符合自然地貌的染色图，地表材质表现更真实；

步骤3：山体阴影设置。设置光源位置，根据读取的原始高程数据，计算每个顶点的坡地坡向，计算阴影结果，并将阴影效叠加到分层设色地图中；

步骤1具体包括：

1)读取一份真实的全球降雨量格点数据(精度最好能与高程像素匹配)，获取不同经纬范围的降雨量；

2)读取待染色的高程文件，获取高程数据的经纬范围以及像素大小(以行列方式记录像素位置)，并计算每个像素经纬信息；

3)当高程数据单个像素经纬范围经度大于全球降雨量单个格点的经纬范围时，降雨量数据可通过插值处理，使高程文件中每个像素点的经纬范围与全球降雨量每个格点的经纬范围匹配，最终实现高程数据的每一个像素能够对应一个降雨量数据；

步骤2具体如下：

1)将高程高度范围从-8800米到8800米划分为若干份份，选择干旱色系图，将划分后的高度带按照由高到低顺序划分不同颜色，建立干旱颜色对照表，同理选择潮湿色系图，建立潮湿颜色对照表；

2)创建tif文件头，设置经纬范围、像素大小与原始高程一致，像素信息使用RGB处理；

3)读取高程文件中每个像素高度值，根据步骤1可获取当前像素范围的年降雨量，降雨量<250mm使用干旱颜色对照表获取对应的RGB颜色值，写入步骤2创建的文件中，同理降雨量>＝250mm,使用潮湿颜色对照表获取对应的RGB颜色值，写入步骤2创建的文件中；

4)按行顺序读取原始高程数据，重复上述步骤2-3直到原始高程数据读取完成，生成新的染色文件。

步骤3具体如下：

1)重新读取原始高程文件，同时读取步骤2生成的染色文件，并根据染色文件的经纬范围、像素大小创建新tif文件头；使用3x3方式读取高度信息，计算中间像素点的坡度坡向；

2)设置光照的高度角和方位角，高度角范围为0～90度，方位角范围为0～360度，根据光照高度角、方位角以及当前点的坡度坡向计算该像素的阴影值；

3)读取染色文件中同位置的像素点RGB颜色值，与阴影值相互混合，生成新的RGB颜色值，写入步骤3-1中新建的文件中；

4)按行顺序读取原始高程数据，重复步骤3-1、步骤3-2、步骤3-3，最终生成带有阴影的染色数据。

Claims (4)

1.一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：数据读取：读取全球降雨量数据以及待着色的高程数据，根据降雨量数据判断当前数字高程中每个像素区域是干旱区域还是潮湿区域；

步骤2：混合式分层设色：分别建立干旱区域潮湿区域着色文件，根据着色文件中高度对应的颜色信息进行分层设色，生成符合自然地貌的染色图；

步骤3：山体阴影设置：设置光源位置，根据读取的原始高程数据，计算每个顶点的坡地坡向，计算阴影结果，并将阴影效叠加到分层设色地图中；

步骤2具体包括：

1)将高程高度范围从-8800米到8800米划分为若干份，选择干旱色系图，将划分后的高度带按照由高到低顺序划分不同颜色，建立干旱颜色对照表，同理选择潮湿色系图，建立潮湿颜色对照表；

2)创建tif文件头，设置经纬范围、像素大小与原始高程一致，像素信息使用RGB处理；

3)读取高程文件中每个像素高度值，根据步骤1获取当前像素范围的年降雨量，降雨量<250mm使用干旱颜色对照表获取对应的RGB颜色值，写入步骤2)创建的文件中，同理降雨量>＝250mm,使用潮湿颜色对照表获取对应的RGB颜色值，写入步骤2)创建的文件中；

4)按行顺序读取原始高程数据，重复上述步骤2)-3)直到原始高程数据读取完成，生成新的染色文件。

2.根据权利要求1所述的一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，其特征在于，步骤1具体包括：

1)读取一份全球降雨量格点数据，获取不同经纬范围的降雨量；

2)读取待染色的高程文件，获取高程数据的经纬范围以及像素大小，并计算每个像素经纬信息；

3)当高程数据单个像素经纬范围大于全球降雨量单个格点的经纬范围时，降雨量数据通过插值处理，使高程文件中每个像素点的经纬范围与全球降雨量每个格点的经纬范围匹配，最终实现高程数据的每一个像素能够对应一个降雨量数据。

3.根据权利要求2所述的一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，其特征在于，选取的全球降雨量格点数据的精度要与高程像素匹配；获取的高程数据的像素以行列方式记录像素位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于高程数据与气象数据的混合设色方法，其特征在于，步骤3具体包括：

A、重新读取原始高程文件，同时读取步骤2生成的染色文件，并根据染色文件的经纬范围、像素大小创建新tif文件头；使用3x3像素方式读取高度信息，计算中间像素点的坡度坡向；

B、设置光照的高度角和方位角，高度角范围为0～90度，方位角范围为0～360度，根据光照高度角、方位角以及当前点的坡度坡向计算该像素的阴影值；

C、读取染色文件中同位置的像素点RGB颜色值，与阴影值相互混合，生成新的RGB颜色值，写入步骤A中新建的文件中；

D、按行顺序读取原始高程数据，重复步骤A、B、C，最终生成带有阴影的染色数据。

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