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制作3D地图(三):范围扩大&插值

 GIS荟 2021-09-19

前言:为了制作3D地图,这一章会将会把高程灰度图对准到专题图上,最终制作出可以满足要求的高程灰度图,但是在制作过程中,不同的重采样(插值)会出现不同的效果...

为什么扩大范围

从 GIS 软件中导出裁剪之后的高程 tif 数据,是一个把高程数据围住的最小边界几何:

最小边界几何

而这是制作完成的专题图:

专题图

两者的大小是不一样的,只有保证两者图片大小范围一致,叠加渲染才不会错位。把两者放到一起对比一下,这样比较明显。

专题图的上下左右都是比较宽裕的,都有一定的留白,特别是上方,更是留出了一大块用来放置标题。而高程数据是非常紧凑的,所以需要给高程数据的四周增加留白。

可能大家会犯难了,高程数据裁剪后导出,自动就变成了这样,怎么给四周增加空间呢?这又不是矢量,不能随便编辑界线。

我在这里给出两种解决方案。

第一种扩大方法

在 QGIS 中使用 Create constant raster layer 工具,该工具可以创建出一个指定范围的、特定像素值的栅格文件。你可以像素值指定为0,然后根据你专题图的大小填一个范围进去,至于怎么算自己研究吧,最后把这个新的栅格作为背景,与高程数据融合(其实我没试过这个方法,只有理论目前)。

第二种扩大方法

第二种是我自己在使用的方法。打开视界,TIFF 格式其实就是图片,既然是图片,那就要请出高端的 Photoshop 教育版(盗版)啦。

第一步 加载专题图

打开 ps,先把专题图加进去(直接拖进去),然后添加上方菜单栏中的图像->模式,然后将图像模式换为16位灰度模式,一定得是16位灰度模式哈;

16位灰度模式

然后绘制纯黑色矩形,最后用来作为背景,因为黑色的灰度值为0,也表示高度为0。暂时先隐藏,最后出图的时候再打开。

点击矩形工具(颜色设置为黑色),然后覆盖整个区域。

第二步 加载高程图

这时再用 ps 添加高程图,建议不要直接把高程图拖到专题图里,最好独立打开高程图。

然后右击图层,再点击复制图层,在接着选择专题图.png,最后确认。如此一来就把高程图添加到了专题图中。

第三步 匹配&重采样(插值)

选中高程图,快捷键 Ctrl+T 就可以拉伸放大或者缩小图片;

然后只需把 tif 图放大,然后刚好叠到专题图上就可以了,你可以暂时把高程数据图层的不透明度设置为80,这样方便对准,不过之后一定要把不透明度还原不然最后保存下来的图片灰度值会降低。

透明度设置

重要的地方来了,同样,这又和重采样方法有关,因为你确实又放大或者缩小的高程数据图层。

在你点击 Ctrl+T 后,就可以放大、缩小、位移图层,同时上方会出现插值(采样)方法选择项:

点击插值可以看到主要是这几个插值(采样)方法:邻近、两次线性、两次立方。(最右边的√表示确认大小修改,圆圈表示取消)

不同的插值(重采样)方法有什么影响呢?现在就来看看。

原图

二次立方

二次线性

邻近

我还是总结一下吧,两次立方的效果是不正常的,也绝对不应该使用,使用两次立方的话,在图像边缘会有明显的亮边,这反映到模型上就是高度异常的锯齿;所以应该使用两次线性这种采样方法;而邻近法的像素颗粒大,也可以使用邻近法得到像素风格的作品

下面就来看看这三种采样方式能制作出怎样的成果:

两次立方:可以看到边缘处有高度异常的锯齿

两次线性

邻近:像素风格

第四步 保存

第三小步中使用合适的重采样方法(两次线性或者邻近)完成大小的匹配后,勾选第一步中的黑色形状为显示,将各图层的不透明度还原;

然后点击文件,再点击储存为,然后储存为 TIFF 格式或者 PNG 格式的图片。

保存下来的图片将作为最终的高程数据图层,和专题图一起添加进 Blender 中渲染。

Note:不能使用导出功能保存为 PNG 格式,必须使用存储为功能。

最后

新的一天从新的知识开始,今天你学废了吗?

ps使用版本为 CC2019。

看完本章你可以知道:

  • 为什么要修改高程图的大小范围,因为和专题图不匹配;

  • 在 ps 处理过程中,几种重采样(插值)会的得到不同的效果;

  • 千万不能使用两次立方插值;

  • 得到了最终的高程图。

这一章就结束我们就获得了所有的原材料,下一章就是最后一章了,就要把所有原材料混合起来了。

离最终的成果就差最后一步了

资料下载:

  1. 提供原始高程数据以及处理好后的高程数据;

    1. 1 原始高程数据:原始未投影 TIFF 数据。

    2. 2 成果高程数据:完成所有处理步骤,可直接建模的 TIFF 数据。

  2. Blender 工程文件;

  3. 系列教程PDF文档;

  4. Blender2.93 windows 平台安装包。

涉及文件:

  • dem.tif:经过了原始高程数据处理后的高程数据;

  • res.png:这就是该章节的成果,扩大了范围;

  • 专题图.png:使用 QGIS 制作的专题图,也是作为高程图的放大参考。

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