Отображение рельефа светотенью на топографических картах средствами ГИС Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 528.926:004

ОТОБРАЖЕНИЕ РЕЛЬЕФА СВЕТОТЕНЬЮ НА ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТАХ СРЕДСТВАМИ ГИС

Татьяна Евгеньевна Елшина

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: dony2005@mail.ru

Марина Анатольевна Нольфина

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: nolfina2009@ssga

В статье рассмотрены вопросы отображения рельефа светотеневым способом. Дано сравнение и описание выполнения отмывки рельефа средствами ГИС MapInfo и ArcGIS.

Ключевые слова: отмывка рельефа, ГИС.

REPRESENTATION OF THE RELIEF SHADING ON TOPOGRAPHIC MAPS BY A GIS

Tatiana Ye. Yelshina

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Assoc.Prof., Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mal: dony2005@mail.ru

Marina A. Nolfina

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., A post-graduate student, department of Cartography and GIS, tel. (383)361-06-35, e-mail: nolfina2009@yandex.ru

The article reveals the problem of the relief representation through a tinted hill shading technique. The comparison and description of the relief shading are given by means of a GIS, ArcGIS and MapInfo.

Key words: tinted hill shading, GIS.

На топографических картах наглядное отображение рельефа помогает решать различные задачи: исследовать эндогенные и экзогенные процессы, техногенные воздействия, тектонические структуры [1]. В соответствии с назначением к отображению рельефа на топографических картах применяют такие требования, как проведение измерений и получение наглядности. Если горизонталями достигается метричность, подобие основных форм разных видов рельефа, то отсутствие наглядности и, следовательно, быстрая оценка местности затруднена. Светотень (пластическое) отображение рельефа устраняет это и «борьба» метричности и наглядности завершается с учетом значимости и назначения топографической карты.

Рельеф в отличие от других элементов топографических карт трехмерен, а на карте с двумя измерениями, важно передать третье измерение - высоту.

Для передачи трехмерности отображения рельефа на двумерных картах существует способ отмывки рельефа (светотеневой пластики). Объемность обеспечивается за счёт перехода цветов светлого и темного. Этот способ позволяет воспринимать объем изображения, глубину и наглядность пространства [2].

В основном способ отмывки сочетают с горизонталями и гипсометрической окраской, чтобы получить наиболее пластичное изображение рельефа. Очень важным является выбор направления источника освещения. Чаще всего и результативнее является северо-западное, что принято на многих видах изданий. Отдельные формы рельефа имеют именно это направление, что затрудняет наложение теней и тогда допустим перенос источника света на 90 градусов. Для лучшей передачи горного рельефа источник света должен быть прямым, а не рассеянным, что создает благоприятные условия нанесения теней, но не злоупотребляет падающими тенями, закрывающими соседние формы. Нанесение тени хребта должно быть увязано с абсолютными и относительными отметками и, причем, к вершине сила теней должна быть значительной.

Только соблюдая все элементы светотени, что рекомендовано в литературе, можно достичь хороших результатов путем многочасовых упражнений и анализа карт, где светотень воспринимается наглядно и убедительно [3, 4, 5, 6].

Кратко остановимся на применении ГИС-технологий для изготовления оригинала отмывки рельефа. Для создания отмывки рельефа в ГИС ArcGIS и MapInfo используют модули Spatial Analyst и Vertical Mapper.

В качестве исходных данных в обеих ГИС необходим слой изолиний, характеризующий пространственное распределение параметра z.

В Vertical Mapper анализ выполняется по интерполированной сетке grid. Для создания сетки необходим слой точек, поэтому полилинии конвертируются в точки (меню Vertical Mapper, Create Grid, Poly to point). Далее в меню Create Grid>Interpolation, выбирается метод интерполяции. Следующим шагом является выбор параметра для выполняется интерполяция. В нашем случае поле z. Необходимо установить размер ячейки (Cell size) и расстояние до соседней точки (Aggregation distance). В итоге получается Tab-файл построенной сетки. Сетка представляет собой поверхность с определенной шкалой раскраски, которую можно изменять. Для этого в Vertical Mapper на панели инструментов выбирается Менеджер Сеток (Grid Manager). С помощью цветового профиля (кнопка Load) задаётся шкала раскраски, посредством опции Relief shading (отмывка рельефа) получается результат светотеневого отображения рельефа.

В Spatial Analyst для создания тематической поверхности применяется набор инструментов Surface (Поверхность). Чтобы получить отмывку рельефа необходим растр, который получается с помощью утилиты Topo to Raster (набор Interpolation). Исходный параметр z соответствует в этой утилите параметру pH, необходимо его поменять на параметр FID_Parcel, потому что он имеет больший диапазон значений. Отмывка создается инструментом Hillshade (Отмывка) из набора Surface (Поверхность). В результате получается выпуклая

поверхность. Далее создается растр для параметра pH и помещается поверх предыдущего. Устанавливается прозрачность верхнего растра, чтобы виден был черно-белый растр с отмывкой.

Модули Vertical Mapper и Spatial Analyst позволяют сочетать способ отмывки рельефа и послойной окраской.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Верещака Т. В. Топографические карты. Научные основы содержания. - Москва,

2002.

2. Колдаев П. К. Пластическое изображение рельефа на картах. - Госгеоиздат, М.,1956. - 131 с.

3. Гаврилов Ю. В., Елшина Т. Е. Рекомендации по совершенствованию отображения рельефа на топографических картах масштаба 1 : 500 000 // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2013. IX Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 15-26 апреля 2013 г.). - Новосибирск: СГГА, 2013. Т. 2. - С. 61-63.

4. Гаврилов Ю. В., Елшина Т. Е. Совершенствование современных методов отображения рельефа светотенью на картах в Adobe Photoshop // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. X Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск: СГГА, 2014. Т. 2. - С. 49-51.

5. Гаврилов Ю. В. Создание тематических карт в программе растровой графики Adobe Photoshop // ГЕ0-Сибирь-2005. Науч. конгр. : сб. материалов в 7 т. (Новосибирск, 25-29 апреля 2005 г.). - Новосибирск: СГГА, 2005. Т. 1. - С. 268-270.

6. Елшина Т.Е., Утробина Е.С.Разработка учебно-методического пособия «Редактирование и составление цифровых топографических карт с использованием современного программного ГИС обеспечения «Панорама» // Интеграция образовательного пространства с реальным сектором экономики: сб. материалов Международной научно-методической конференции, 27 февраля - 2 марта 2012 г., Новосибирск. - Новосибирск: СГГА, 2012, Ч. 4. -С. 97-99.

© Т. Е. Елшина, М. А. Нольфина, 2015