01 python渲染地形图

1.1 代码展示

思路其实也很简单，就是山地阴影+光源。其它的无非就是参数调整。

import numpy as np
from osgeo import gdal
from matplotlib import pyplot as plt
from matplotlib.colors import LightSource
from mpl_toolkits.axes_grid1 import make_axes_locatable
# 设置DEM路径
dem_file = "E:\\资料\\Competition\\PIE\\Sentinel1_2019\\DEM\\DEM_ZhaoDong.tif"  # 换成你自己的DEDM路径
def plot1(dem_file):
    # 使用GDAL驱动并读取DEM数据
    ds = gdal.Open(dem_file)
    data = ds.ReadAsArray()

    # 设置无效值
    nodata = ds.GetRasterBand(1).GetNoDataValue()
    if np.any(data == nodata):
        data = np.ma.masked_equal(data, nodata)

    # 创建光源对象
    ls = LightSource(azdeg=360, altdeg=30)

    # 创建图像和轴对象
    fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6), dpi=666)

    # 使用色带和阴影渲染DEM数据
    rgb = ls.shade(data, cmap=plt.cm.gist_earth, blend_mode='hsv',
                   vert_exag=2, dx=10, dy=10, fraction=1.05)
    img = ax.imshow(rgb, aspect='auto')
    # 添加色带(基于原始的DEM数据)
    divider = make_axes_locatable(ax)
    cax = divider.append_axes("right", size="5%", pad=0.05)
    img2 = ax.imshow(data, cmap=plt.cm.gist_earth)  # 仅仅用于色带
    fig.colorbar(img2, cax=cax, orientation='vertical')
    img2.remove()  # 在创建色带后删除
    # 设置轴标题
    ax.set_title('DEM (Shaded)')
    # 展示图像
    plt.show()


# 执行函数绘制地形图
plot1(dem_file)

1.2 重点讲一下阴影和光源的设置。

# 创建光源对象
ls = LightSource(azdeg=360, altdeg=30)

# 创建图像和轴对象
fig, ax = plt.subplots(figsize=(8, 6), dpi=666)

# 使用色带和阴影渲染DEM数据
rgb = ls.shade(data, cmap=plt.cm.gist_earth, blend_mode='hsv',
                   vert_exag=2, dx=10, dy=10, fraction=1.05)
img = ax.imshow(rgb, aspect='auto')

其中的创建光源对象，LightSource函数需要传入两个参数，azdeg(光源方位角:默认315°)和altdeg（光源高度角:默认45°）；具体图示如下（源ArcGIS）：

实际上，就是光源在你的哪个方向（光源方位角），有多高（光源高度角）？

1.3 如何使用阴影进行进行渲染？

ls.shade方法需要传入DEM数据(data)、色带(plt.cm.gist_earth）、blend_mode(hsv,类似一种色调可能，但是实际上它是一种颜色的混合方式，在ENVI中有HSV混合、RGB等)、vert_exag(高度的夸张系数,因为它渲染是按照DEM高度进行渲染的，如果DEM本身就没有什么起伏，那么看起来的效果和2D没有什么区别，如果你想要使DEM的高度进行拉伸使其更具三维效果，你可以设置这个参数，这个和ArcSence的垂直夸大系数基本没有区别)、dx和xy（数据的分辨率，用于计算阴影的方向，设置高一些），fraction（阴影的不透明度）。

这是专业一点的回答：

data: 要渲染的DEM数据。
cmap: 色带（colormap）用于将高度值映射为颜色。这里使用plt.cm.gist_earth色带，它模拟了地球表面的颜色。
blend_mode: 颜色混合模式，默认为'hsv'。可选的混合模式有'soft'、'overlay'和'hsv'。
vert_exag: 高度的垂直放大因子，用于控制DEM的垂直拉伸，默认为1.0。
dx, dy: 数据的水平和垂直分辨率，用于计算阴影的方向。默认情况下，它们分别为1。
fraction: 阴影的不透明度，默认为1.0（完全不透明）。
ax.imshow(): 在轴对象上绘制图像。rgb是通过阴影渲染生成的RGB图像。
aspect='auto': 图像的纵横比，设置为'auto'以自动调整。