Método Tanaka o como hacer curvas de nivel sombreadas

Las curvas de nivel se han convertido en un compañero común y sencillo de nuestros resultados cartográficos: el SIG nos ha hecho olvidar su potencial visual. Ya en el siglo XIX los cartógrafos experimentaron con contornos sombreados, pero la técnica se conoce como el método Tanaka, en honor al cartógrafo japonés Kitiro Tanaka (Kennelly 2016, wiki.gis 2017). ¡Incluso la portada del libro fundamental de Imhof luce una pila de contornos sombreados!El grosor y el color del contorno sombreado varían según la diferencia entre la dirección de la línea y la dirección de la fuente de luz. Las líneas perpendiculares a la luz son más gruesas que las paralelas a ella, mientras que las líneas en pendientes “iluminadas por el sol” deben ser más brillantes que las de pendientes bajo sombra. Esta representación agrega la sensación de la tercera dimensión al mapa contorneado, sin ningún modelo 3D real. 

A. Graser ya propuso una solución para lograr este efecto hace un par de años (enlace a continuación). He adaptado el método para las versiones más nuevas de QGIS y agregué una lógica que permite cambiar el ángulo de luz.

Contornos

El sombreado de contorno requiere una dirección de contorno consistente, es decir, todos deben ser en sentido horario o antihorario, pero no en ambos. (Hay una excepción, los contornos del nivel inferior deben estar en una dirección opuesta, pero eso es un detalle).

He probado varios algoritmos:

El único algoritmo que produce un resultado consistente es el implementado en GDAL. Se puede acceder a través de la interfaz principal de QGIS: vaya a Ráster »Extracción» Contorno .

De hecho, GDAL está expresamente ajustado para producir contornos ordenados (” A partir de la versión 1.7, las cadenas de líneas de contorno estarán orientadas de manera consistente. El lado alto estará a la derecha, es decir, una cadena de líneas va en el sentido de las agujas del reloj alrededor de la parte superior “, dice la documentación ). . En mi experiencia, GDAL a veces produce contornos en sentido antihorario, pero aún son consistentes (esto puede suceder cuando todos los bordes de la trama tienen el mismo valor). En ese caso, simplemente reajustamos la iluminación, como se describe a continuación.

Aplicando el estilo

El problema de renderizar líneas de Tanaka es aplicar un estilo específico para cada segmento de línea. Usando funciones más antiguas, esto es factible solo con una versión “explosionada” del archivo de contorno, es decir, un archivo donde todos los componentes de dos nodos de polilíneas se registran como líneas separadas, que luego se pueden diseñar individualmente (cf. el enfoque de A. Graser). Sin embargo, a partir de la versión 2.14, QGIS presenta una rutina de salto de línea “sobre la marcha”. Esto significa que todo lo que necesitamos es una expresión incrustada en la definición de estilo, no más archivos adicionales con geometrías disueltas.

TL; DR : Puede descargar el estilo y aplicarlo a sus líneas de contorno (enlace en la parte inferior). Pero eche un vistazo a la explicación de su funcionamiento …

1) Para dividir polilíneas en elementos simples (dos nodos), usamos el generador de geometría como tipo de capa de símbolo y la expresión para dividir.segments_to_lines( $geometry)

2) Ahora ingresamos nuestros estilos como una expresión (elija Editar ).

3) Para el color, la definición de estilo se ve así:

color_hsl( 0,0,
  scale_linear(
    abs(
      (135 +
        degrees(
          azimuth(
             end_point(geometry_n($geometry,@geometry_part_num)),
            start_point(geometry_n($geometry,@geometry_part_num))
     )))
      % 360 - 180),
  0, 180 ,0, 100))

4) Y por el espesor:

scale_linear(
  abs(
    (135 +
      degrees(
        azimuth(
          end_point(geometry_n($geometry,@geometry_part_num)),
          start_point(geometry_n($geometry,@geometry_part_num))
      ) ))
    % 180 - 90),
 0, 90 ,0.2, 0.7)

Ajuste del grosor de la línea y la dirección de la luz

¿Súper complicado? Sí lo es, de hecho … Este es un hueso duro de roer sin una programación real (como en una función de Python). Esto es lo que necesitas saber:

Los valores de brillo y grosor de línea se extraen de la scale_linearfunción. Los dos primeros valores son la entrada y los dos últimos son la salida mínima y máxima. Por ejemplo, en los valores originales de 0 a 180 se proyectan en el rango de 0 a 100. (La función scale_linear tiene una buena explicación en el generador de expresiones QGIS).scale_linear("our_file", 0, 180, 0, 100)

Por tanto, para cambiar el brillo hay que jugar con los dos últimos valores de la definición de color, donde 0 es negro y 100 es blanco (100% de brillo). Asimismo, para cambiar el grosor de la línea , es necesario cambiar los dos últimos valores de la definición de grosor (0,2 y 0,7 para grosor mínimo / máximo).

El ángulo de luz también se puede modificar. La función reduce el rango de ángulo completo a un intervalo más pequeño utilizando el operador de módulo (%). El ángulo de luz predeterminado (0) es del oeste y los valores de los ángulos de luz aumentan en sentido antihorario (no me preguntes por qué…).

90 
       135          45

     180               0

       225          315 
             270

Para ajustar la iluminación, podemos empujar el comienzo del rango hacia adelante, pero no podemos llevarlo al rango negativo. Entonces, para la iluminación noroeste, en contornos orientados en el sentido de las agujas del reloj, establecemos el ángulo en 135. Para tener el mismo efecto en los contornos en sentido antihorario, debemos presionar hasta 315.

Puede detectar fácilmente el valor 135 en la expresión: ese es el que debe cambiarse para ajustar la iluminación (¡esto debe hacerse tanto para el color como para el grosor de la línea!).

Finalmente, el resultado es mucho mejor cuando los terminales de línea se redondean ( Cap stlye: Round ) [Gracias a Nyall Dawson por el recordatorio].

Veredicto

Los ejemplos originales de Tanaka de contornos sombreados se utilizan principalmente para representar la topografía natural. Encuentro ese enfoque visualmente demasiado pesado; es difícil agregar información adicional sin saturar el mapa (pero eso es solo una impresión…). Lo que funciona mejor son todos esos mapas de calor que por lo demás son salpicaduras de colores: ¡los contornos de Tanaka les dan vida! Solo eche un vistazo al magnífico mapa de profundidad a continuación …

Descargar

Descargue el estilo de la biblioteca de estilos de QGIS.

Bibliografía

Graser 2015, Cómo crear contornos iluminados, estilo Tanaka, accedido en http://anitagraser.com/2015/05/24/how-to-create-illuminated-contours-tanaka-style/ , diciembre de 2017.

Kennelly 2016, Complejidades del diseño de mapas de terreno ilustrados con figuras horizontales, International Journal of Cartography , DOI: 10.1080 / 23729333.2016.1158491

wiki.gis 2017, Tanaka contours, consultado en http://wiki.gis.com/wiki/index.php/Tanaka_contours , diciembre de 2017.

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