摘要：山體陰影是一種DEM可視化技術，它在模擬光照條件下生成具有三維效果的二位平面圖。使用山體陰影，可以製作美觀、形象、立體感強烈的二維地圖，是現代數字製圖中非常重要的元素之一。對於大型山體陰影製作來說，如何生成高質量的山體陰影，如何減小其數據量，便於傳輸，是具有實際意義的。本文以全國30米分辨率的ASTER DEM爲例，介紹如何製作高質量、小數據量的山體陰影。
標籤：山體陰影；ENVI；HillShade；Shaded Relief
一、 數據介紹
本文使用的數據爲全國30米分辨率的ASTER DEM，數據量大小爲58G，WGS84座標，像元類型爲SIGNED 16 BIT INTEGER。NASA公開了全球30米分辨率的ASTER DEM，並可以免費下載。
二、山體陰影生成
我們知道，在ArcMap中有Hillshade工具用來生成山體陰影；ERDAS提供Shaded Relief工具；ENVI的山體陰影工具存放在Topographic Modeling中。我們分別使用這三款軟件進行山體陰影的生成，結果如下所示：
圖1 ArcMap、ERDAS、ENVI生成結果圖（從左到右）
整個生成過程中，ArcMap在處理大數據量柵格影像時相對要慢，而且處理地理座標系的DEM時，效果不是很理想。在上圖中，我們會發現平坦地區出現大量凸點；ERDAS效果與ArcMap不相上下，凸點明顯。相比前二者，ENVI處理的速度最快，效果最好。
綜合上述分析，使用ENVI生成山體陰影爲最佳選擇。但是，ENVI處理生成的山體陰影文件數據量大小爲120G左右，非常不利於數據傳輸。如何減小其數據量？——數據壓縮。
三、數據壓縮
上文提到，ENVI處理生成的山體陰影文件數據量大小爲120G左右，比原始的58G大接近1倍！這是因爲ENVI在生成山體陰影時採用的是32 BIT FLOAT像元類型進行存儲，因此，數據量上是原始文件的2倍左右。
衆所周知，目前比較常用的圖像壓縮算法有JPEG 2000，ECW和MrSID，但它們均無法對浮點型的影像數據進行壓縮。因此，在壓縮山體陰影之前，需要對其進行像元類型轉換，轉換成壓縮算法支持的格式。在此，利用ArcMap的數據導出即可。具體操作如下:
1、加載山體陰影數據至ArcMap中，在圖層右鍵屬性中選擇Symbology選項卡，選擇Stretched，設置Stretch Type爲Min-Max。如圖所示。這裏需要注意的是，在對影像數據進行統計時一定要忽略無效值。
圖2 山體陰影參數設置
2、設置完畢後，選中影像圖層點擊右鍵，選擇Data—Export Data，在Output Raster下，選擇Use Renderer，即可將影像轉換爲UNSIGNED 8 BIT INTEGER像元類型存儲。
通過對像元類型的轉換，影像文件大小減小至30G左右。在此基礎上，進行MrSID壓縮，最終的全國30米分辨率的山體陰影數據量大小爲680M。
四、小結
本文以全國30米分辨率ASTER DEM爲例，介紹如何製作高質量，小數據量的山體陰影。通過對ArcMap、ERDAS以及ENVI三款軟件山體陰影的對比，確定選用ENVI生成的山體陰影質量最高，效果最佳；利用數據壓縮技術，將山體陰影由最初的120G大小壓縮至680M，一方面提高其瀏覽速度，另一方面也更易於數據的攜帶與傳輸，更好的用於製圖與其他相關的應用領域。圖3即爲採用山體陰影產品製作的色彩地貌暈渲圖。
圖3彩色地貌暈渲圖
