Combinando Hillshade: ¡la belleza no es todo!
Esta es la tercera publicación de mi serie sobre sombreados: las anteriores trataban sobre la funcionalidad del módulo de Hillshade de terreno de QGIS y algunas divagaciones sobre la combinación de múltiples Hillshade ].
En general, el uso de sombreados en SIG es para hacer bonitas visualizaciones, para mapeo o para detección visual de características del terreno, como por ejemplo en arqueología o geomorfología. Sin embargo, incluso si la belleza es el criterio principal que nos puede importar, esto no significa que debamos omitir los conceptos que están involucrados. De hecho, las sombras parecen ser bastante poco conocidas, incluso en la literatura científica. ¿Qué es el sombreado, en primer lugar?
Hillshade no es un modelo de cómo se vería un terreno visto desde arriba: es un modelo de un solo componente de luz. Es decir, el sombreado representa la reflectancia de la luz inmediata. Por lo tanto, el resultado por sí solo da una impresión de papel de aluminio arrugado, cuyo aspecto está dominado por la reflectancia de la luz inmediata solo.
Hillshade único
Para obtener un sombreado del terreno más realista, necesitamos a) combinar el sombreado con otros modelos yb) aislar los componentes del Hillshade que nos interesan. Aquí, combinaremos el sombreado con la oclusión ambiental , que modela la luz difusa.
Oclusión ambiental: la capa base. Massanutten Mountain, Virginia, EE. UU. ( Shadedrelief.com ).
La fuente de luz para la oclusión ambiental no está definida, la luz proviene de todas las direcciones del cielo abierto (pero siempre desde arriba). Ahora usaremos sombreado para introducir el efecto de reflectancia de la luz solar directa (se usa la dirección del sol NW estándar). Se eliminan todas las áreas grises que tienen reflectancia media: consulte la figura siguiente.
Esta rampa de color elimina el componente de reflectancia promedio, es decir, la zona gris. Los valores entre 0,7 y 0,9 son completamente transparentes.
Modelo de oclusión ambiental superpuesto con un sombreado.
Este Hillshade filtrado se superpone luego en el modelo de oclusión ambiental (arriba). El componente de luz difusa sigue siendo dominante, pero ciertamente es más legible una vez que hemos introducido la reflectancia. El problema de este método es que tiende a producir manchas grises opacas en pendientes pronunciadas. Estas áreas tienen tanto alta reflectancia como bajos niveles de luz difusa, es decir, se vuelven uniformemente blancas en el sombreado y uniformemente negras en el modelo de oclusión, lo que no combina bien. Para contrarrestar este efecto, he usado dos niveles de blanco, con diferentes valores de transparencia (vea la rampa de color arriba).
Este es, entonces, el principio: aislar los componentes de luz que nos interesan antes de profundizar en el ajuste de color y demás. (En lo que no soy muy bueno …)
Varias sombras
La combinación de sombreados de colinas parece ser un gran misterio. De hecho, dos o más sombreados apilados solo producirían otro sombreado; debido a algunas operaciones con vectores extraños , no podemos lograr ninguna mejora cualitativa. Por la misma razón, dos sombreados con fuente de luz perpendicular son suficientes para modelar todas las posibles direcciones de luz: cualquier cosa más que eso es simplemente redundante. (Se puede introducir un tercer modelo para manejar la posición vertical de la fuente de luz, pero eso rara vez se necesita para el mapeo de relieve).
No obstante, podemos combinar tantos componentes de luz como queramos, siempre que estos no interfieran demasiado entre sí. Esto se puede hacer como se indicó anteriormente, aislando valores de reflectancia específicos y enmascarando otros. Dicho esto, la fórmula matemática para el sombreado normalmente tiene en cuenta la pendiente perpendicular a la fuente de luz, lo que significa que el resultado siempre está algo influenciado por el componente de luz que proviene de la dirección perpendicular (ver mi publicación anterior ). En el módulo QGIS Terrain Shading, este componente perpendicular se puede eliminar, estableciendo el factor de exageración lateral en cero.
Eliminación del componente lateral para un modelo de sombreado múltiple
Seguiremos ahora el mismo principio que el anterior, se elige un sombreado como capa base, aquí el que está hecho desde la dirección NO, y el sombreado perpendicular, desde la dirección NE, será el componente adicional. Necesitamos eliminar todas las áreas grises y conservar solo los valores de reflectancia altos y / o bajos para el componente NE: agregué dos paradas transparentes para asegurar una transparencia completa entre 0.7 y 0.75. Tenga en cuenta que el modo de fusión está configurado para superponerse, esto produce los mejores resultados.
Aplicar estilo al segundo componente para un sombreado bidireccional
El resultado ahora es mucho más rico que un solo sombreado, pero también es más difícil de controlar. Existe cierta interferencia, especialmente en pendientes altas. En cualquier caso, este es el máximo teórico de información que podemos obtener para una altura determinada de la fuente de luz (aquí 45 grados). Todavía podemos introducir modelos hechos para otras direcciones, pero con rangos de valores muy restringidos para resaltar exposiciones específicas del terreno.
El sombreado bidireccional, en teoría, revela la máxima información.
Envolver
El Hillshade es probablemente el método más utilizado para la visualización del terreno. Su resultado es bastante intuitivo, pero su manejo no tanto. En esta publicación, he discutido algunos principios que no son estéticos, sino conceptuales. Hillshade se trata de modelar la luz, es decir, la luz reflejada, que es solo un componente entre varios que se requieren para modelar una escena realista. Para hacerlo, los modelos de sombreado deben dividirse en diferentes componentes de iluminación, que luego se pueden combinar con otros métodos de sombreado.
Traducido de: https://landscapearchaeology.org/2020/combining-hillshades/
