Компьютерный дизайн в оформлении карт (стр. 18 )

Метод с одним постоянным источником освещения позволяет хорошо отражать крупные формы рельефа, однако он имеет су­щественные недостатки. Хребты и тальвеги, про­стирающиеся вдоль направления на источник, слабо подчеркнуты тенью, в то время как те же элементы, простирающиеся в перпен­дикулярном направлении, оттенены слишком сильно. Устранить или уменьшить эти недостатки можно простейшим способом – использовать в модели не один, а несколько постоян­ных источников освещения. Сначала значения интенсивности от­раженного света подсчитываются для каждого источника отдель­но, а итоговое значение

Рис. 39. Аналитическая отмывка рельефа

а – косое освещение с одним постоянным источником; азимут 135º, вертикальный угол 45º; б – отвесное освещение с одним постоянным источником; в – косое освещение с тремя постоянными источниками; азимуты 210º, 135º, 60º; вертикальные углы 45º; веса 1, 2, 1; г – комбинация косого (а) и отвесного (б) освещения с весами 2 и 1.

интенсивности получается как их взве­шенная сумма. Это соответствует тому, как если бы источники освещения имели разную интенсивность (мощность).

На рис. 39в приведен пример аналитической отмывки с тре­мя источниками освещения. Основной источник расположен по азимуту 135° и имеет вес (или мощность) два. Другие два источни­ка расположены по обе стороны от основного на угловом расстоя­нии 75°, т. е. по азимутам 210° и 60°, и имеют вес единица. Верти­кальные углы всех источников равны 45°. Неплохие результаты обыч­но дает комбинация косого и отвесного освещения, когда один источник имеет азимут 135°, вертикальный угол 45° и вес два, а второй имеет вертикальный угол 90°, азимут произвольный и вес единица. Второй источник в такой комбинации подчеркивает кру­тые склоны вне зависимости от их экспозиции. Пример аналити­ческой отмывки с такими параметрами приведен на рис. 39г. При использовании модели с несколькими источниками необхо­димо учитывать, что из-за вычисления взвешенных средних кон­трастность изображения может существенно уменьшиться.

Существует метод, позволяющий улучшить качество отмывки за счет использования при вычислении окончательной интенсив­ности не постоянных, а переменных весов, которые зависят от экспозиции склона в каждой точке. В оригинальном варианте этого метода используется четыре источника освещения с азимутами 225°, 180°, 135°, 90° и вертикальным углом 30°. Веса источников опреде­ляются по формуле w(i) = sin2(a – t(i)), где угол a – экспозиция склона, t(i) – азимут (i)-го источника, w(i) – вес (i)-го источника. Метод с использованием локальной вариации весов позволяет хо­рошо отразить мелкие формы рельефа. Крупные формы при таком подходе выражены менее четко, чем в предыдущих методах.

Наиболее сложным является метод, в котором положение един­ственного источника освещения изменяется согласно карте структурных линий рельефа (хребтов и тальвегов). В этом методе делается попытка непосредственно применить методы ручной отмывки, описанные ранее. В отличие от предыдущих способов, где процесс аналитической отмывки выполняется автоматически и участие картографа сводится только к подбору параметров, способ локальной вариации азимута источника освещения требует от картографа создания карты структурных линий. Этот этап также может быть автоматизирован, благодаря разработке программ, позволяющих строить структурные линии по цифровой модели рельефа.

В дополнение к описанным четырем методам, при создании
аналитической отмывки используют еще некоторые дополнитель­ные эффекты.

Эффект воздушной перспективы. Простейшим способом создания эффекта воздушной перспективы является нелинейное преобразование вычисленных тем или иным методом значений интенсивности как функции высоты. Для регионов с малыми высотами контрастность изображения уменьшается, а для регионов с боль­шими высотами – увеличивается.

Цветная аналитическая отмывка. Для создания этого эффекта три матрицы интенсивности, рассчитанные для разных постоян­ных источников освещения, рассматриваются как интенсивности трех цветовых компонент – красной, зеленой и синей, в результа­те чего получается цветное растровое изображение. Цветная ана­литическая отмывка хорошо отражает мелкие формы рельефа.

Увеличение контрастности. Такой эффект может быть достиг­нут как за счет увеличения вертикального масштаба при вычисле­нии нормали к поверхности, так и с помощью любых программ для обработки растровых изображений, например Adobe Photoshop.

При создании аналитической отмывки метод и параметры сле­дует подбирать индивидуально для каждого конкретного участка. Для улучшения качества можно использовать комбинации пере­численных методов и дополнительные эффекты.

Изображение аналитической отмывки в серых тонах может быть совмещено цифровым способом с цветовым фоном карты, и в частности, с послойной окраской. Значения в пикселах растра трак­туются при этом как коэффициенты уменьшения яркости в соот­ветствующих точках цветового фона.

Тесты рубежного контроля

1.  Для создания зрительного восприятия объемности положительных и отрицательных форм рельефа применяются способы:

1)  светотеневой пластики;

2)  картографических знаков;

3)  цветовой пластики рельефа;

4)  ареалов.

2.  Наиболее распространенные гипсометрические шкалы смешанных цветовых рядов:

1)  зелено-коричневые;

2)  спектральные;

3)  многоцветные осветляющие;

4)  батиметрические.

3.  Выберите правильные приемы построения гипсометрических шкал:

1)  низменности, изображаются зеленым цветом – чем ниже низменность по абсолютным отметкам, тем она темнее на картах;

2)  возвышенности, плоскогорья, горы, показываются на картах в коричневых тонах. Принцип построения – чем выше, тем темнее;

3)  при изображении рельефа дна океанов применяются оттенки синего цвета, принцип построения шкалы – чем глубже, тем темнее.

4)  возвышенности показываются на картах в коричневых тонах. Принцип построения – чем выше, тем светлее.

4.  Найдите ошибку в перечислении способов получения светотеневого изображения рельефа:

1)  тушевка;

2)  отмывка;

3)  фотографирование рельефной модели местности;

4)  изолинии.

5. Компьютерные методы аналитической отмывки рельефа расположите по возрастанию сложности реализующих их алгоритмов с:

1)  несколькими постоянными источниками освещения раз­ной интенсивности;

2)  единственным постоянным источником освещения;

3)  несколькими постоянными источниками освещения, интенсивность которых для каждой точки поверхности меняется в
зависимости от экспозиции склона в этой точке;

4)  единственным источником освещения, положение которо­го локально изменяется согласно карте структурных линий (хреб­тов и тальвегов).

Проектное задание 4

Тема: «Оформление фрагмента гипсометрической карты для различных типов рельефа».

Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator.

Цель задания. Освоить и развить практические навыки по применению цветовой пластики для оформления гипсометрических карт в компьютерном варианте.

Выполнение задания:

1.  Изучить по синему оттиску с горизонталями особенности и тип изображенного на нем рельефа.

2.  Наметить основные высотные ступени суши: низменности (0-200 м),
возвышенности и плоскогорья (200-500 м), низкие горы (500-1000 м), средние горы (1000-2000 м), высокие горы (выше 2000 м).

3.  Руководствуясь интервалами сечения рельефа, выделить в пределах
высотных ступеней гипсометрические слои.

4.  Построить схему гипсометрической шкалы.

5.  Разработать цветовую гамму для шкалы в соответствии с выбранным принципом ее построения (увеличение насыщенности и теплоты с
высотой, осветляющиеся шкалы и т. п.).

6.  Используя синий оттиск с горизонталями, оформить фрагмент гипсометрической карты.

7.  На основе рукописного фрагмента подготовить его аналог на компьютере:

7.1. Оцифровать основу: систему горизонталей и речную сеть.

7.2. Загрузить цифровую основу в программу Corel DRAW.

7.3. Разделить элементы цифровой основы на отдельные слои, используя
окно диалога «Менеджер слоев» (Layer Manager).

7.4. Используя окно диалога «Однородная заливка» (Uniform Fill),
выбрать модель CMYK кодирования цвета.

7.5. Составить цветовую шкалу своей карты на основе рукописного
фрагмента, подобрав соответствующие значения голубой (Cyan), пурпурной (Magenta) и желтой (Yellow) составляющих.

7.6. Выполнить оформление фрагмента гипсометрической карты в соответствии с подобранной шкалой.

Результаты работы: Компьютерный красочный оригинал, выведенный на цветном прин­тере.

Проектное задание 5

Тема: «Оформление рельефа светотеневой пластикой».

Программное обеспечение: векторные графические программы общего назначения Corel Draw и Adobe Illustrator.

Цель задания: Изучить и освоить методику выполнения светотеневой плас­тики способами тушевки и отмывки.

Выполнение задания:

1. Изучить по синему оттиску с горизонталями тип изображенного на
нем рельефа (горный, вулканический, равнинно-эрозионный и т. п.).

2. Построить орографическую схему: выделить направления структурных линий хребтов, их протяженность, показать различия в высотах, степень расчленения, асимметрию склонов, характер долин и т. п.

3. Руководствуясь основой с горизонталями и орографической схемой
на первом этапе, нанести собственные тени, отчленяющие крупные фор­мы, направления главных структур.

4. На втором этапе выделить светотенью детали форм, показать расчлененность рельефа, специфические черты морфологии.

5. На конечном этапе усилить тени и полутени в соответствии с высотами форм рельефа, наглядно показать интенсивностью светотени разли­чия в относительных высотах и крутизне склонов.