山体阴影制作方法

摘要：山体阴影是一种DEM可视化技术，它在模拟光照条件下生成具有三维效果的二位平面图。使用山体阴影，可以制作美观、形象、立体感强烈的二维地图，是现代数字制图中非常重要的元素之一。对于大型山体阴影制作来说，如何生成高质量的山体阴影，如何减小其数据量，便于传输，是具有实际意义的。本文以全国30米分辨率的ASTER DEM为例，介绍如何制作高质量、小数据量的山体阴影。
标签：山体阴影；ENVI；HillShade；Shaded Relief 

一、 数据介绍 
本文使用的数据为全国30米分辨率的ASTER DEM，数据量大小为58G，WGS84坐标，像元类型为SIGNED 16 BIT INTEGER。NASA公开了全球30米分辨率的ASTER DEM，并可以免费下载。 

二、山体阴影生成 
我们知道，在ArcMap中有Hillshade工具用来生成山体阴影；ERDAS提供Shaded Relief工具；ENVI的山体阴影工具存放在Topographic Modeling中。我们分别使用这三款软件进行山体阴影的生成，结果如下所示：

图1 ArcMap、ERDAS、ENVI生成结果图（从左到右）

整个生成过程中，ArcMap在处理大数据量栅格影像时相对要慢，而且处理地理坐标系的DEM时，效果不是很理想。在上图中，我们会发现平坦地区出现大量凸点；ERDAS效果与ArcMap不相上下，凸点明显。相比前二者，ENVI处理的速度最快，效果最好。  
综合上述分析，使用ENVI生成山体阴影为最佳选择。但是，ENVI处理生成的山体阴影文件数据量大小为120G左右，非常不利于数据传输。如何减小其数据量？——数据压缩。  

三、数据压缩  
上文提到，ENVI处理生成的山体阴影文件数据量大小为120G左右，比原始的58G大接近1倍！这是因为ENVI在生成山体阴影时采用的是32 BIT FLOAT像元类型进行存储，因此，数据量上是原始文件的2倍左右。  
众所周知，目前比较常用的图像压缩算法有JPEG 2000，ECW和MrSID，但它们均无法对浮点型的影像数据进行压缩。因此，在压缩山体阴影之前，需要对其进行像元类型转换，转换成压缩算法支持的格式。在此，利用ArcMap的数据导出即可。具体操作如下:

1、加载山体阴影数据至ArcMap中，在图层右键属性中选择Symbology选项卡，选择Stretched，设置Stretch Type为Min-Max。如图所示。这里需要注意的是，在对影像数据进行统计时一定要忽略无效值。

图2 山体阴影参数设置

2、设置完毕后，选中影像图层点击右键，选择Data—Export Data，在Output Raster下，选择Use Renderer，即可将影像转换为UNSIGNED 8 BIT INTEGER像元类型存储。 
通过对像元类型的转换，影像文件大小减小至30G左右。在此基础上，进行MrSID压缩，最终的全国30米分辨率的山体阴影数据量大小为680M。 

四、小结 
本文以全国30米分辨率ASTER DEM为例，介绍如何制作高质量，小数据量的山体阴影。通过对ArcMap、ERDAS以及ENVI三款软件山体阴影的对比，确定选用ENVI生成的山体阴影质量最高，效果最佳；利用数据压缩技术，将山体阴影由最初的120G大小压缩至680M，一方面提高其浏览速度，另一方面也更易于数据的携带与传输，更好的用于制图与其他相关的应用领域。图3即为采用山体阴影产品制作的色彩地貌晕渲图。

图3彩色地貌晕渲图