【制图新技术】交叉混合(cross-blended)分层设色的发展与原理

引言

高程分层设色的应用在制图学界起源于19世纪的早中期,人们用不同的颜色表示不同的高程分带,虽然没有固定的颜色配置模型,我们都能从常见的地图(集)中看到这种方法的应用。

虽然分层设色得到了广泛的应用,但是单一的表示高程的分层设色依然会给没有经验的读者一些误导,相对于一个地域的地表覆盖、植被、气候等因素相比,容易给看图人员造成混淆。比如典型的分层设色会用深绿表示地势低的区域,如波斯湾附近的陆地,因为绿色很容易跟植被联系在一起,因此,一些读者误以为该区域有比较好的植被覆盖,如图(1)所示。

本文回顾了高程分层设色的发展历程及主要使用的配色方案,并介绍了交叉混合分层设色(cross-blended hypsometric tints)的产生和基本原理。

图(1) 传统的分层设色(左图,带有山体阴影)使用绿色表示高程比较低的地区,暗示亚洲西南部(波斯湾周边地区)植被茂盛,而交叉混合分层设色(右图)使用与当地环境(本区域属干旱地区)相匹配的颜色来表示。

背景

交叉混合设色法是传统的分层色法的一种变体,它是在20世纪中叶出现的。传统的分层设色甚至起源于19世纪,让我们大体回顾一下几种主要的配色方案。

高程分层设色是随着测高技术的出现而出现的,1800年左右起源于欧洲。1840到1870年间是分层设色发展的关键时期,当时出现了2类与现代制图相关的配色,一种是多色色设(又称“光谱”色),August Papen的中欧高程图(出版于1857-1859)使用于图2(A)的配色,该方案可能会让现代读者不适应, Papen 使用蓝色来描述中等高程地区。另一种是连续过度色(连续色调),与前面的非结构化色谱不同,制图人员使用同一种颜色调但是不同饱和度的颜色(一般是灰色或者是粽色)来表示高低起伏,高程越高,颜色饱和度越高。这种方法优点比较明显,因为大部分地区海拔相对较低,因此浅色调占图的主要部分,这样叠加文字注记可读性会好一些,但是随后出现的山体阴影让这种方案不再流行,因为在高海拔山区有山体阴影,所以山体阴影与深色叠加,打印效果不好。如今,大部分分层设色采用“高程越高、颜色越浅”的方案。

接下来,1878年由苏格兰制图师John Bartholomew, Jr. (1831–1893),采用了图2(C)的高程配色方案是另一个重要的发展,这个配色用绿色表示低地,用橙色-棕色-紫色表示高地,再用白色表示山顶。

20世纪早中期,是学术界对什么样的配色方案能更好的表现三维地形展开激烈讨论的阶段,两所学校在这场争论当中脱颖而出,来自维也纳的Karl Peucker (1859–1940),是最早的对高程分层设色进行系统分析的人员, Peucker 提出“高程越高,颜色越丰富”的原则,从低地的暗灰色绿色开始,到高地的明亮红色结束,如图2(D )。Peucker的假设是,某些颜色会比其他具有相反作用的颜色看起来更接近我们。许多人对这一假设提出了严厉批评。瑞士的Imhof (1895–1986)比较偏爱从绿色(或蓝绿色),浅黄绿色到浅黄红色和白色从低到高的渐变,如图2(E),他在1962瑞士中学地图集中使用了这种配色。他提出了进一步的想法,主张取消分层设色,而使用平滑的颜色渐变混合来改善地形建模效果。 Imhof 配色的另一个特点是“空中透视效果(aerial perspective effect,即低地被淡蓝色的薄雾遮盖,空中俯瞰会显得更远)”。

从现在回顾来看,Peucker和Imhof都没有完全赢得这场高程分层设色的战争。取而代之的是对它们的样式进行了综合运用,1962年的《国际世界地图》说明了这一点(图2F和G)。比例为1:1,000,000的地图系列中较低的海拔高度颜色类似于Imhof,从浅蓝绿色开始逐渐向上转变为黄色。中等的红棕色描绘了中间的海拔,与Peucker的配色相似;但是,该配色并不以红褐色结尾。它在下一个最高级别引入浅灰紫色,最后以白色结尾。最后两种颜色的加和受到了John Bartholomew,Jr.的早期影响。

图2,不同阶段分层设色方案:A、August Papen的多色色调;B、连续色调;C、 John Bartholomew,Jr. 的配色;D、Karl Peucker的配色;E、Eduard Imhof的配色;F、International Map of the World配色;G、International Map of the World连续色

混合交叉分层设色(Cross-bl e n d e d h y p s o m e t r i c t i n t s)的设计

与传统的分层设色将单个高程颜色系列均匀地应用于地图的所有区域不同,交叉混合的色调会根据区域环境的不同而有所不同。它试图同时表示高程和与自然环境相关联的颜色。

例如,在具有交叉混合分层设色的世界地图上,澳大利亚的中部为土棕色,西伯利亚的西部为森林绿色,亚马逊盆地为丛林绿色,格陵兰为冰冷的蓝灰色。与自然界一样,地图颜色在各个区域(x、y方向)之间以及从低地到高地(z方向)之间逐渐融合在一起,因此被称为交叉混合分层设色(图3)。

图3 交叉混合分层设色与山体阴影相结合的世界地图。低地的颜色根据世界地区的自然环境而不同。

交叉混合分层设色是将新的配色方案应用于全球DEM数据集生成的一种栅格数据集,2009年引入。供用户免费使用,大家可以从NACIS赞助的地图数据网站NaturalEarthData.com上找到并下载,包括多种尺寸,以及是否叠加山体阴影。借助这些数据,专业的地图制作者可以制作出适合普通大众使用的小比例尺的地图。

其设计与生产过程如下,使用的高程数据是SRTM 30弧秒全球DEM数据,在应用配色时将全球划分为四个不同的环境类型区域(根据温度、降雨等参量)——温暖湿润(warm humid)、寒冷湿润(cold humid)、干旱(arid)和极地(polar),分为4类能够避免将问题复杂化。最终地图上描绘的四个环境用独特的颜色表示:温暖的潮湿区域是丰富的黄绿色,凉爽的潮湿区域是蓝绿色,干旱的区域是卡其棕色,而极地区域则是冷灰色。它们各自占据地球表面上大致相等的土地面积。

不同环境类型之间的模糊边界参考了气侯地图集,比如,极地区域定义了一年中最热的月份(北半球是7月,南半球是1月)的平均气温低于10摄氏度,将相应的等温线导入到 Adobe Photoshop中作为图层蒙版并应用边界模糊可以很好的对极地区域进行配色。与此类似,基于Köppen-Trewartha气候分类系统也可以绘制整个地球上其他环境区域的地图(Goode的《世界地图集》,1983年)。在Köppen-Trewartha系统中,Af和Am分类表示温暖潮湿(热带)气候。 Db,Dc和Dd表示寒冷潮湿(大陆)气候; Bs和Bw表示干旱气候(图4)。这里尽量使用宽泛的边界,而非精确的边界,这样效果会更好。

图4 假彩色描绘的环境区域用于创建交叉混合分层设色。区域的模糊边缘模拟自然发生的过渡。

在颜色配置过程中,高程仍然是占主要的因素,只是根据不同的环境区域使用不同的配色方案,如图5所示。

图5 前三个海拔比例(从左开始)中的低地颜色表示大部分的地区。在1,000米以上,颜色相同且比较传统。极地标尺(右)使用了与前面无关的颜色,并且颜色较短,因为在这些区域中,最高高程值低于5,000米。

除极地地区外,不同的环境颜色仅在海拔不到1000米的区域中出现。除此之外,无论环境如何,分层配色都是采用传统的并且相同。美学考虑是做出这个折中决定的原因,因为它保留了中高处的红色,灰色和白色,读者似乎对此反应良好。在交叉混合分层设色的情况下,中高海拔的颜色是吸引人们注意的视觉诱饵。低海拔区域的颜色向广大读者传递了更为微妙的信息,因为全球74%的人口生活在海拔低于500米的区域(Cohen 和Small 1998),阅读这种地图的人容易将图上的颜色与当地的实际颜色联系起来。

最后是叠加浅色调的山体阴影。

结论

对于DEM晕渲图来说,交叉混合分层设色并不是都适用的。它们最适合中小比例尺地图,并且这些区域具有彼此明显不同的地理环境。另外对于绘制地形以精确显示高程的地图也并不是理想的选择。同时还取决于地图的用途,自然地理类的地图是适用的,能够给读者同时表达出高程和地理环境的信息。

附:交叉混合分层设色CMYK & RGB配色方案:

参考文献:

Tom Patterson,Bernhard Jenny,《The Development and Rationale of Cross-blended Hypsometric Tints》

编译整理:北京易凯图科技有限公司 陈春华

Geographic Imager【晕渲图】制作实例介绍(以中国及周边海域地势图制作为例)

在地图制图领域中,地形晕渲(山体阴影)能让地图具有三维的视觉效果。制图人员使用山体阴影可以突出主要的地形特征,如高山、河谷或峡谷,以吸引读者的目光,增强地图的可读性。过去,地形晕渲图完全依赖人工,耗时耗力,现在,随着计算机图形软件和数字制图技术的发展,使用DEM高程数据,我们借助软件可以快速实现自动化的山体阴影图制作。

之前我们介绍过一种使用三维动画建模软件技术(blender)实现地形晕渲图的制作(ECartoRender地貌晕渲解决方案),该方法不同于GIS手段,可以渲染出更自然和美观的地形景观效果。

今天,我们将介绍使用Geographic Imager制作DEM晕渲图,在地图制图中,Geographic Imager往往与MAPublisher结合使用,因为基于Adobe Photoshop,所以主要用于处理影像和DEM等栅格类形的空间数据。为了能够说明问题,我们将以中国及周边海域晕渲地形图(下图所示)的制作为例来说明。该地图包括了陆地地形和海洋地形,两者具有不同的配色方案,因此具有一定的综合性。

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首先,是DEM数据的获取,这里有很多种选择,如果您有现成的海陆集成的数据(如GEBCO),并且分辨率和精度能够满足您的要求,可以直接使用。为了说明这个过程,我使用了两部分数据,我国大陆部分我使用的是SRTM 90米的数据,周边国家及海域部分我使用了Tom Patterson编辑过的GEBCO数据(Blue Earth Bathymetry)因为SRTM数据是分块下载,需要在GIS软件中进行镶嵌和裁切,如果机器性能允许,该过程可以在Geographic Imager中实现。数据的范围可以使用Global Mapper的地图目录(map catalog)功能很方便的进行浏览,如下所示。

屏幕截图 2021-04-06 112949.png

然后根据全国的矢量范围(不包括南海诸岛部分)进行输出,生成全国的陆地地形数据,在Geographic Imager投影成我国常用的双标准纬线割圆锥投影像(双标准纬线设置为25度和47度),如下所示:

屏幕截图 2021-04-06 113437.jpg

以下是下载的Blue Earth Bathymetry数据,陆地部分集成了SRTM数据,实际可以直接使用,但有时我们要用自己生成的精度更高的数据代替,所以才有了我们的这个流程。

屏幕截图 2021-04-06 113511.jpg

借助Geographic Imager的高级导入功能,可以非常方便的对DEM进行镶嵌,并按照想要的范围和分辨率进行输出,该功能是一个集重采样、裁切、投影转换、镶嵌于一体,非常方便。

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另存为DEM TIFF,如下图所示:

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下面的过程,有一些技巧,本人也试验了多次才走通,一般情况下我们做晕渲都是对目标区域的DEM数据整体一次性来做,然后由于本区域涉及陆地和海洋,具有不同的配色方案,如果一次性生成的话,在海陆交界的地方很难控制好,因此,我采用的方法是将陆地DEM和海域DEM分别读取,这个在Geographic Imager中可以很好的实现,在导入DEM时分别设置不同的拉伸方案(raw数据和负值raw数据)可以实现正值DEM(陆地部分)和负值DEM(海域部分)的读取,然后分别应用晕渲,再进行镶嵌。

这里的配色方案需要有经验,我参考了自然资源部公开地图中的中国地势图和世界地形图的配色,如下所示,发现该图海部地形和陆地地形是分开的,海域使用的是分层设色,而非连续渐变色,因而其海部地形精细度不高。

中国地势图.jpg

在Geographic Imager中参考上图的图例色标,分别制作了海域和陆地的配色方案:

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Geographic Imager中,导入上述合并的DEM,若要同时进行,可以复制一份,在导入时分别设置拉伸方案为“Raw数据”和“负值Raw数据”,这样将分别导入正值的DEM部分(陆地部分)和负值的DEM部分(海域部分):

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未标题-2.jpg

然后在Geographic Imager中执行镶嵌,该过程支持多图层文档,这样就形成了整体的晕渲效果:

晕渲合并.jpg

最后我们可以在此基础上叠加矢量数据,自从 V6.0开始,Geographic Imager增加了矢量数据(库)的导入和导出,前提是矢量数据的坐标系与图像保持一致,由于我使用的是natural earth的矢量数据,其坐标系是WGS84,Geographic Imager可以很方便的对图像进行投影像转换,我们将其转为WGS84坐标系,与矢量数据保持一致,并在其首选项中将矢量导入设置为裁切到图像范围。

wgs84.jpg

分别导入河流中心线、海岸线、湖泊三个矢量数据层,Geographic Imager将导入的矢量数据保存到了路径面板中,

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我们可以分别对其描边和填充操作,使图Photoshop的画笔描边路径,使用前景色填充路径,结果如下图所示,再次进行投影转换,即得到了本文最前面的晕渲图成果。

叠加矢量.jpg

上面所有的过程,Geographic Imager会自动维护数据的坐标系,因此可以很方便的叠加到MAPublisher中作为底图,在其上面继续叠加文字、符号、图例等其他地图要素,制作出精美的地图产品。由于Geographic Imager与Adobe Photoshop无缝集成,使用Geographic Imager最大的优势是在维护图像的地理信息同时,我们可以使用Photoshop自带的强大而丰富的图像编辑工具,后面我们将探索使用Photoshop 3D渲染功能实现更为生动的晕渲效果。

北京【地图上的四季】

进入九月,天气转凉,秋意渐浓,北京进入一年中最美的季节。

北京是一个四季非常分明的城市,夏天和冬天比较漫长,春天和秋天虽然短暂,但加起来也有四个月,以下是在网上查询的北京四季划分:

  • 3月下旬到5月上旬是北京的春季,共2个月,其中
    • 3月下旬——4月上旬是初春,一个月;
    • 4月下旬——5月上旬是晚春,一个月。
  • 5月下旬到9月上旬是北京的夏季,共4个月,其中
    •     5月下旬——6月上旬是初夏,一个月;
    •     6月下旬——8月上旬是盛夏,两个月;
    •     8月下旬——9月上旬是晚夏,一个月。
  • 9月下旬到11月上旬是北京的秋季,共2个月,其中
    • 9月下旬——10月上旬是初秋,一个月;
    • 10月下旬——11月上旬是晚秋,一个月。
  • 11月下旬到次年3月上旬是北京的冬季,共4个月,其中
    • 11月下旬——12月上旬是初冬,一个月;
    • 12月下旬——次年2月上旬是隆冬,两个月;
    • 2月下旬——3月上旬是晚冬,一个月。

在北京生活多年,一直想制作一幅北京的四季地图,在上一篇公众号文章中,我们介绍了公司新推出的ECartoRender晕渲产品解决方案(【ECartoRender】地貌晕渲解决方案),在地貌晕渲以及三维景观地图制作方面有很好的应用。

于是,最近做了几幅北京的晕渲地图,使用同一个DEM数据源,叠加了四个季节的卫星影像,影像的时相选取分别依据上述的四季分划时间,目前跟大家分享的还是初步成果,影像的左下角还有少量缺失,将在后续进行完善。

大家可以从地图上感受大北京的四季,也能从地图上感受北京的地形地貌特征。

基础DEM数据和Landsat 8卫星影像的前期处理工作主要使用Geographic Imager和Global Mapper,DEM主要的处理工作为镶嵌,裁切,高程拉伸等(将高程数据拉伸到0-65535,然后存为无符号的16位数值型),Global Mapper中的栅格计算功能非常适合,影像数据的主要处理工作为投影变换、镶嵌、调色以及与DEM套合裁切,这些工作在Geographic Imager和Global Mapper中非常便。


数据源的下载与处理可以参考左下角“阅读原文”和”【干货分享】Landsat 8 Photoshop教程


后期的渲染工作主要在ECartoRender中进行,因为采用基于光线追踪的渲染算法,其效果远远好于GIS晕渲的算法,产品采用3D动画建模的思路,可以进行丰富的设置(光照/材质/角度/去噪/掩膜/…等等),并具有动画建模能力,在地形晕渲和景观图制作方面具有非常好的应用效果。

(一)DEM数据源

(二)基础晕渲图

(三)叠加分层设色高度图

(四)叠加春季影像(时相2020/04/29)

(四)叠加夏季影像(时相2020/08/03)

(五)叠加秋季影像(时相2019/10/20)

(六)叠加冬季影像(时相:2020/01/08)

(七)斜视图(45度俯视)

【视频教程】地图配准 & Geosptail PDF生成与应用

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PDF格式由于其跨平台、与设备无关的特点,同时能保存文字、矢量、图片等内容,应用非常广泛,也是现代出版印刷行业的标准格式。Adobe Acrobat Reader在其较新的版本中增加了测量工具集(查询坐标/量测/查询属性),支持读取嵌入了地理信息的PDF格式,也即Geospatial PDF。

MAPublisherGeographic Imager是分别运行在Adobe Illustrator和Photoshop上的地图制图软件,扩展了强大的GIS功能,使用户在强大的矢量图形&栅格图像编辑环境中,能够进行GIS操作,生产具有地理精度的高质量地图。也支持输出Geosptial PDF地图。

如果您是直接在MAPublisher中导入GIS数据生产的地图,是具有地理空间属性的(坐标/投影/属性等)。那么对于很多单位之前采用其他平台生产的地图,不带坐标的情况下怎么办?使用MAPublisher可以很方便的为不带坐标的地图(支持AI/EPS/PDF/JPG等格式)恢复坐标,这样便于之后叠加其他专题信息更新地图,也可以输出Geospatial PDF,提供弱GIS部门作为底图使用,或者使用Avenza Maps App在移动设备(手机或平板)上应用。

本视频教程作为MAPublisher培训视频的一部分,详细演示了使用MAPublisher恢复地图坐标的三种方法:

1、已知地图的比例尺及地图投影,使用一个参考点将地图套合到GIS参考要素;

2、已知地图的比例尺及地图投影,使用比例缩放与平移将地图套合到GIS参考要素;

3、不知道地图的比例尺和投影,通过添加几个控制点对地图进行纠正。

最后,演示了在MAPublisher输出Geospatial PDF/GeoPDF的方法。

那么,如何用好Geospatial PDF地图呢,可以借助Avenza Maps app, 您可以下载Geospatial PDF地图地图到您的移动设备(Android或ios)上,这样可以在离线环境下,结合移动设备的GPS,进行数据(属性)采集、记录轨迹、测量,信息共享,进行外业核查、调查监测等应用。为此,我们制作了一批样例Geospatial PDF地图,以及介绍了Avenza Maps在风电设计、森林管理、道路建设与火灾扑救方面的应用

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【干货分享】Landsat 8 Photoshop教程

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制作地图时,Landsat 8卫星图像是一种非常好用的数据源。

本教程针对地图制作者和遥感影像制图人员,介绍了如何获取Landsat 8影像以及在Adobe Photoshop中如何制作Landsat 8场景。重点在于创建自然彩色图像(与宇航员低头看着地球所看到的图像相似),创建3D斜视图是Landsat 8图像的另一种用途。(如下图所示)

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尽管Landsat 8是旨在用专门的遥感软件所处理的科学产品,但是Photoshop的图像工具可以很好地与它配合使用。本视频教程中涉及的大多数流程需要具备中级Photoshop技能。一些更高级的过程需要借助Geographic Imager,一款基于Photoshop的强大的GIS插件。

除了使用原始的Landsat 8多波段影像,还介绍了一种可以公开下载的具有地理参考的Landsat Look图像数据源,这些准自然彩色图像是由波段7、5和3合成的,清楚地描绘了水体,植被,裸露的地球和冰川。

Landsat 8概述

  • 由美国国家航空航天局(NASA)和美国地质调查局(USGS)共同管理的Landsat 8计划提供了公共领域的免费卫星数据;
  • Landsat 8于2013年4月11日全面投入运营;
  • 卫星在极地轨道上以705公里(438英里)的高度每99分钟绕地球运行一次。卫星在其轨道的正下方记录了地球的日光面;
  • Landsat 8每天采集约400景新影像,包括400 GB数据量。处理后的数据将在采集后的24小时内向公众公开;
  • 尽管收集了大量数据,但要在大多数地区使用无云场景仍需要数年时间。获得一些非常潮湿的热带地区的无云图像可能永远不会发生;
  • 常规覆盖范围包括北纬和南纬82°40’之间的区域。最低点(侧向看)的场景将覆盖范围扩大到了稍高的纬度,但没有达到极点;
  • 卫星每隔16天并在一天中的同一时间返回地球上的同一位置。它根据下面的天气和其他收集要求记录新影像;
  • 上午是卫星记录地球上各处的场景的时间。它在上午10:00左右越过赤道;
  • Landsat 8影像场景是朝北的。但是,由于当南行卫星飞越地球时地球会向东旋转,因此场景中覆盖的区域遵循从东北到西南的轨道飞行路线。
  • 沿飞行路径轴,Landsat 8场景的宽为185公里,高为170公里(115 x 105英里)。
  • Landsat 8不是摄影成像。卫星的两个传感器从电磁波谱的不同波长部分(称为波段)收集数据。总共有11个波段。一些波段代表人眼看不见的电磁波谱部分。
  • Landsat 8影像是带地理参考的,并使用高程模型对其进行过正射校正。投影为UTM / WGS 84坐标系。
  • 下载的Landsat 8波段为16位灰度地理标记,它们是普通的.tif图像,但具有地理配准信息。请注意,卫星传感器以12位深度收集原始数据,对外发布时内插为16bit。
  • 各波段的地面分辨率(每个像素代表地球上的距离)通常为30米。但包含15米分辨率全色数据的波段8是一个重要的例外。频段10和11从以100米分辨率采集的数据并向上采样到30米分辨率。
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本视频教程参考了美国著名制图学家Tom Patterson提供的相关资源,由北京易凯图科技有限公司录制,作为MAPublisher培训视频的补充,主要包括以下内容:

  • 如何下载Landsat 8影像;
  • 镶嵌与裁切(使用Landsat Look影像,借助Geographic Imager);
  • 投影转换(借助Geographic Imager);
  • 如何在MAPublisher中叠加带坐标的影像更新地图;
  • 影像融合(使用Landsat Look影像与第8波段);
  • 使用原始的432波段合成真彩色影像并套合Look影像进行增强;
  • 使用PS影像色彩调整工具编辑影像。

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制图师记:Tom Patterson

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根据制图师不同和地图的目的不同,制作地图的过程可能会有很大差异。Tom Patterson是公开数据集Natural Earth和热门网站Shaded Relief背后的制图人之一,他将制图视为一种创作过程。他看到地理空间数据就像艺术家看他们的调色板上的油墨。“它们是制作地图的原材料,” Patterson说。 “对我来说,地图制作过程始于在线搜集地理空间数据,然后完成对这些数据的视觉描述——地图。”

Patterson最近从位于西弗吉尼亚州并工作了26年的美国国家公园管理局Harpers Ferry 中心退休。Harpers Ferry 中心是美国国家公园管理局的媒体中心,其中大部分面向消费的地图,展品和出版物在此产生。

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厦威夷海底地图

Patterson以制作具有漂亮晕渲效果的地图而闻名,这是他在整个职业生涯中一直专注的技术。这是他钟爱的东西,也是他认为使他的地图独一无二的特点。Patterson说:“在制作晕渲时,我会竭尽全力以漂亮和理想化的方式描绘自然世界,将晕渲与地表覆盖数据、阴影效果、渐变和小插图相结合,并加以控制和约束。” 我最终希望创造一种晕渲效果,读者会发现它具有吸引力,并且与上面的矢量元素和谐地融为一体。” Patterson喜欢用明亮的颜色来描绘地形,也喜欢讲故事。“地图不仅仅是点,线,多边形,文字和像素的组合。对我来说,一张非常好的地图远远超过这些部分的总和,“他说。“地图是一种重要的交流形式,它们应该有效地将制图师的想法分享给地图读者。”

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包含海底地形、地势和水系的灰色晕渲
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基于气候变化(水平)和高程(垂直)交叉混合设色的晕渲效果

制作图形创意地图时,您希望使用能够为您提供最大控制权的工具。使用MAPublisher,您可以使用Adobe软件轻松访问和操作地理空间数据。“MAPublisherGeographic Imager弥合了图形和GIS世界之间的鸿沟。”

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Patterson是MAPublisher的早期使用者,早在1996年在北美年度制图协会(NACIS)会议上了解了这款Adobe Illustrator插件,如果您曾经使用过Natural Earth数据,您可能有兴趣知道其中大多数矢量元素是使用MAPublisher和Adobe Illustrator创建的。

在关于操作数字高程模型(DEM)数据的演示中,他评论说,为Adobe Photoshop提供类似MAPublisher的软件将非常有用,因此他也是Geographic Imager软件研发最早的倡导者。“我的建议被当时在场的Avenza总裁Ted Florence听到。他让我联系Avenza的软件开发团队,集体讨论有关Adobe Photoshop的GIS插件的想法。Geographic Imager 由此应用而生。“

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三维地图

除了他对制图界的许多贡献外,帕特森还担任过NACIS的前任主席和现任执行董事等重要职务。帕特森创建了已经被全球广泛使用开源数据集(Natural Earth),他最近为一个新的地图投影做出了贡献,该投影正在掀起制图和GIS世界的风暴—— Equal EarthMAPublisher10.4已支持该投影)。他打趣道:“这种等面积的伪圆柱投影得到了迅速的关注——似乎制图师和地图使用者一样,对以真实大小描绘国家并以令人愉悦的方式呈现的世界地图的需求还没有得到满足。”

Equal-Earth-Map-150E-.jpg
Equal_Earth_Physical_Map.jpg
局部放大效果

作为在该领域取得成功和受尊敬的专家,我们问帕特森会给新的制图师提供什么建议,找到他们的方式?“寻求建议,”他说。 “地图设计和制作主要是一项独立的任务,你创建的任何地图对你来说都很容易理解和合乎逻辑的,因为你是制造它的人。但是,你的读者可能不会那么看,“帕特森说。“避免这些潜在’沟通失败’的最简单方法就是向别人展示你的地图草稿”

帕特森为制作制图师提供的另一个建议是给读者一个放慢速度阅读地图的理由。“在当今媒体饱和的环境下,设计一幅地图的诀窍在于吸引读者的眼球,点燃他们的好奇心,吸引他们。在他们放下你的地图很久之后,把重点放在你想让他们记住的信息上。”

原文:https://www.avenza.com/resources/blog/2019/05/08/cartographer-chronicles-tom-patterson/

编译整理:北京易凯图科技有限公司 陈春华

地图投影及其重要性

地球是一个球体(实际上…它不是……它是一个不规则的球体,两极略扁,赤道略鼓,但是在地图制图中我们将其近似为一个球体),而打印的地图或电脑屏幕是平的。那么我们如何从那个球体变成平面地图呢?这就是地图投影的作用!

从球体到平面将会涉及一定量的变形(失真)。地图投影的失真越少,它就越适合。许多地图投影针对特定区域进行匹配适应,并将最大限度地减少这些区域的变形(以牺牲扩大其他区域失真为代价)。

在描述这些失真时,制图师会使用三个属性:投影在角度(形状)、面积和距离方面是否保真,分别为等角、等面积和等距离。例如,如果国家A的大小是国家B的两倍,那么它将准确地反映在等面积地图投影上。在等距离地图投影中,如果A和B的距离是A和C的两倍,您将能够在地图上看到。

这些属性是互斥的,地图投影只能在三个属性中的一个保持为真,实际上大多数地图投影三个属性都有变形,但是找到了一个很好的折衷方案。

哪种投影最好?这取决于……这取决于您要制图的区域、可用的纸面形状和大小以及地图的用途。


下面以世界地图所采用的几种常用投影方法进行说明。

Mercator(墨卡托)

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这可能是最常见的地图投影之一。数十年来,它一直被用作世界挂图的标准投影,目前谷歌和其他网络地图服务使用略有修改的墨卡托投影(web mercator)。它在航海界中也很受欢迎,因为地图上的直线对应于恒定的罗盘路线(尽管不一定是两点之间的最短距离)

墨卡托投影是圆柱形投影,保形,因此形状不会扭曲。但缺点也很明显,即在较高纬度地区确实存在相当大的失真。它于1569年首次被荷兰制图师Gerardus Mercator使用。

Miller(米勒投影)

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米勒投影是由Osborn Miller于1942年设计的改良墨卡托。它的面积失真小于墨卡托投影,但这是以引入一点形状失真为代价的。这使它成为一种有用的折衷投影方案。

Winkel-Tripel

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Winkel-Tripel投影源自方位投影,也试图最小化所有三种失真。自“国家地理”将其用于世界地图以来,它变得非常流行。它由德国制图师Oswald Winkel于1921年设计。

Robinson(罗宾逊投影)

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另一个变形折衷的投影,由Arthur Robinson于1963年设计(“看起来正确”)。它是国家地理的Winkel-Tripel投影的前身,也被Rand McNally广泛用于他们的世界地图。

结论…

为地图选择投影时,请考虑地图的目的和焦点,还要考虑可用空间。例如,如果你在垂直空间有限,但想要展示整个世界,罗宾逊投影是比Winkel-Tripel更适合。

参考文献 Hans van der MaarelMap projections and why they matter

编译:陈春华


 您知道吗?

MAPublisherGeographic Imager内置了近4000种常见的地图投影,包括我国使用的北京54、西安80和CSCS2000等,当然也包含上述几种常见的世界投影,还可以支持自定义投影,支持不同投影之间的转换,让您在高端图形软件Adobe Illustrator和Photoshop进行地图设计时随时进行投影转换。详情参考下述文档。

Avenza Projections Guide.pdf