【原】地形渲染的新高度，你不应该错过——天空光照模型

前言：在传统 GIS 地形渲染中，有一个无限远的点光源（太阳），发射平行光线，然后照射到地表，发生朗伯反射（不吸收光线，且同一个方向观测都具有相同亮度的表面），这是理想化的假设，制作出来的地形渲染不符合真实情况，同时伴随很多问题。而使用天空光照模型可以尽可能真实的表达地形起伏轮廓和阴影。...

0.工具箱

尽可能真实的表达地形起伏轮廓和阴影就是我们使用 天空光照模型 的原因。

在《来自 Esri 的超强制图专家的“秘密”武器！》一文中，详细介绍了 Terrain Tool 地形工具箱，其中就有一个 Sky Model 工具，使用这个工具我们就可以制作真实光照地形渲染。

由于这个工具需要借助外部的可执行文件，同时有很多选项，所以这里新开一篇文章详细讲一讲。

1.效果

为什么说是地形渲染的新高度，直接看效果展示就知道了。图像比语言更有力！

左(a)：DEM；右(b)：ArcGIS 制作的地形渲染（山体阴影 Z=1）
四川贡嘎山附近

左(c)：天空光照模型（阴天）；右(d)：天空光照模型（晴天）

中(e)：天空光照模型（雾天）

左(f)：天空光照模型（type2）；右(g)：天空光照模型（type8）

天空光照模型有5种预设好的模型，对应现实中不同的天气状况，分别是一般（Uniform）、阴天（Overcast）、晴天（Clear）、大晴天？（Sharp）、雾天？（Turbid）。

使用不同的模型，得到的效果也不尽相同。

使用阴天作为渲染模型（图c）时，阴影分布较为均衡；而右边的晴天渲染效果（图d）的视觉对比度更高、光照更为强烈；然后是雾天效果（图e）。

在5种基础的模型之外，程序还提供15种不同情况和 CIE 标准的不同天气光照模型（图f 和图g）。

不管是哪种天空光照模型，得到的地形渲染效果都明显优于原始地形渲染（图b），山脊走向更加明显、阴影更加真实、对地形地貌的还原做的更好。

2.下载、添加工具

首先下载地形工具 Terrain Tool。

在 《来自 Esri 的超强制图专家的“秘密”武器！》文章最后有下载链接，或者直接后台回复 地形箱 获取下载链接。

解压文件后，在 arcmap 中右击 ArcToolbox 添加工具箱，选中 terrain mapping.tbx。

3.使用 Sky Model

使用 Sky model 工具。

3.1 工具参数

点击打开 Sky model 工具可以看到三个参数选项：

• Input raster：输入数字高程模型栅格（DEM）；

• Input sky model text file：输入天空光照模型的文本文件，这个文本文件需要使用外部的可执行文件 SkyLuminance.exe 获得，不过也可以使用已经制作完成的文本文件；

• Output sky model hillshade：指定地形渲染成果文件的位置。

所以很显然了，这个文本是关键，后面就是将如何制作获得天空光照模型文本。

3.2 生成天空光照模型文本

这个文本是制作地形渲染的关键，使用 SkyLuminance.exe 可执行程序可以自定义生成不同的天空光照模型文本。

在解压的地形工具箱文件夹中，打开 skyluminance 文件夹，然后双击 SkyLuminance.exe。

SkyLuminance.exe 程序的只有一个简单的主界面。

SkyLuminance 程序主界面

1.选择光照模式

右击鼠标可以选择预设好的光照模式，如下图的前五项分别表示一般（Uniform）、阴天（Overcast）、晴天（Clear）、大晴天？（Sharp）、雾天？（Turbid）；除前面五个外，后面还有15种天空光照模型。

选择不同的光照模式

2.导出文本

选择需要的光照模式后，根据光照模式计算每一个样点的数据（键盘点击 P），然后导出文本（击 O），输入文件名，最后回车保存。

输入名字（橙色框中）

3.删除文本标题行

你可以在 SkyLuminance.exe 程序所在的文件夹找到刚刚导出的文本文件。

如果文本没有后缀的话你需要添加一个 .txt 后缀。

然后删除标题行，只保留方位坐标信息，就像下面这张图一样：

另外键盘敲击 ？ 可以呼出帮助菜单

帮助菜单

3.运行工具

一切完毕后点击确认运行工具。

需要注意的是：

• 该 Sky Model 工具的计算量非常大，运行时间一般会持续10分钟；

• 输出的栅格数据色带是反的，需要取消勾选反向。

Sky Model 效果

4.最后