这是高手!用ArcGIS制作水墨山水画!

本文作者:

高会然

中国科学院遥感与数字地球研究所

中国传统的水墨山水画通常以自然山川为主要对象,通过特定的观察角度,结合灵活的着色手法,描绘出拥有深厚感和层次感的壮阔山水景观。在GIS工具中,利用合适的高程数据,通过一定的渲染方式,就可以在某种程度上呈现中国传统水墨山水画中的笔墨感和立体感。ArcScene是ArcGIS软件桌面系统3D分析扩展模块的一部分,是一个可以展示三维透视场景的优秀平台。

主要工具和材料

  • ArcGIS桌面软件
  • ArcScene模块
  • 数字高程地形(DEM)数据

制作流程

一、基础数据准备

基础数据包括高分辨率DEM栅格数据(空间分辨率30m即可),矢量点数据(制作红日)以及河流水系矢量数据。

其中,需要注意的是,DEM数据尽量选择海拔起伏较大的多山地区,便于分层设色、制图美观等;点数据可以在ArcMap中制作,可以画多个点,以便在角度调换时视野中有点存在;河流矢量数据可选,河网无需密集分布。

图1 基础数据

二、ArcScene 3D模型制作

将上述基础数据导入到ArcScene中,此时各个图层均为扁平图。然后对各个图层设置属性(图2):

  1. 在“Base Heights”选项卡中选中“Floating on a custom surface”,将路径设置为导入的DEM数据;
  2. 注意更改单位转换系数,根据DEM数据投影确定,如不进行偏移设置,则进行下一步;
  3. 切换至“Rendering”选项卡,修改栅格图像质量,可以调到最高,否则栅格数据分辨率将会降低,影响制图质量。
  4. 适当设置点图层的size和color。

效果图如图3所示,3D模型已构建完成,此时还未呈现水墨质感。

图2 图层属性设置

图3 初步3D数字高程模型

三、图层着色

图层着色是将3D模型呈现出水墨风格的重要步骤,该步骤主要着色的对象为DEM数据。流程如下:

  1. 选择合适的角度,最好有远眺的视角;
  2. 打开属性设置中的“Symbology”选项卡,更改Color Ramp为“白->黑”渐变色,更改Stretch type,使3D模型明暗适中,如图4,效果如图5,此时已有水墨质感和立体感;

图4 明暗调节

图5 明暗调节后的效果

3.部分着色,体现不同的元素(如山腰处呈现浓郁的绿色,山脚处呈现淡淡的土黄色等)。打开“Labeling”选项进行设置,将“Number of Interval”设置为16(类别大于10为宜),点击“Generate”生成分层颜色列表;在颜色列表中稍微修改某一层的颜色,注意调动幅度不宜过大。

图6 分层着色

4.色彩微调:双击颜色条,点击“More Colors…”,在原本的颜色基础上进行细微改动,通常选择RGB颜色进行修改,便于控制。

图7 色彩微调

通过以上步骤,简单的水墨风格山水画便制作完成,想要得到更精美的画作,还需要耐心尝试与调色。尽管花了很大功夫,但水墨山水画仍显单一,毕竟作画素材简陋,毕竟水墨画博大精深,毕竟我们不是艺术家,毕竟……谨表敬意!

水墨山水画欣赏

下面是利用ArcGIS制作的多种风格的水墨山水画,敬请欣赏~

云雾山峦

绿水青山

唯见长江天际流

远看山有色

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