前言：為了能在建模軟件 Blender 中成功建立起3D模型，需要對高程數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

高程數(shù)據(jù)，你也可以叫 DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)有多種表現(xiàn)形式，同樣也有多種儲存方式，或者說格式；最常見的就是以灰度值來表示高程的灰度柵格數(shù)據(jù) TIFF，后綴為 tif 的格式。

后文說的高程數(shù)據(jù)都是指高程灰度圖柵格數(shù)據(jù)。

Blender 就是通過讀取高程數(shù)據(jù)中各像素的灰度值來獲取相應(yīng)的高度信息，然后建立起3D模型。

Blender 僅讀取灰度值，對其空間坐標(biāo)信息不敏感，讀入到 Blender 中的空間坐標(biāo)信息就沒了，所以不一定非要 TIFF 數(shù)據(jù)才行，只要是灰度柵格圖像，比如 PNG 和 JPEG 格式，在保證像素類型正確的前提前，都是可以通過 Blender 建立3D模型的。

根據(jù)具體的情況和相應(yīng)的場景可能需要不同的格式，不過一般使用 TIFF 格式的就可以了。

數(shù)據(jù)處理分為以下4個部分，其中最后兩個部分是重中之重，所有的操作同時提供 ArcGIS 和 QGIS 兩種處理方式：

數(shù)據(jù)獲??；

合并-裁剪-投影-重采樣；

范圍拉伸；

轉(zhuǎn)換像素類型。

理論非常簡單，但是制作出的地形模型好壞的關(guān)鍵就在于數(shù)據(jù)處理。

第一步 數(shù)據(jù)獲取

制作3D模型需要高程數(shù)據(jù)，現(xiàn)在獲取高程數(shù)據(jù)的有效途徑非常多，讀者可以根據(jù)自己的需要選擇合適分辨率的高程數(shù)據(jù)；

如果你想制作小比例尺大范圍的地圖，最好選擇較大空間分辨率的高程數(shù)據(jù)，比如1千米x1千米分辨率；

而如果你想制作大比例尺較為精細(xì)的地圖的話，就可以選擇10米x10米、甚至更小空間分辨率的高程數(shù)據(jù)。

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特別提醒一點(diǎn)，小心使用保密數(shù)據(jù)，盡量不用；你能在網(wǎng)上下載到的數(shù)據(jù)想怎么折騰都可以。

網(wǎng)上有很多關(guān)于高程數(shù)據(jù)的獲取指南，各位可以根據(jù)自己的實(shí)際情況獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

筆者目前使用較多的是下面這個網(wǎng)站：

http://viewfinderpanoramas.org/Coverage%20map%20viewfinderpanoramas_org3.htm

該網(wǎng)站可以下載全球的高程數(shù)據(jù)，其中中國區(qū)域高程數(shù)據(jù)的空間分辨率一般都是90米，最重要的是下載速度還行；打開網(wǎng)址可以看到很多小格子，點(diǎn)擊格子就可以下載這個格子范圍內(nèi)的 DEM 數(shù)據(jù)，非常的直觀。

解壓后數(shù)據(jù)格式是 HGT 格式，可以直接用 ArcGIS 或者 QGIS 打開。

網(wǎng)站界面截圖第二步 合并-裁剪-投影-重采樣

其實(shí)這四個操作都是可選的，因?yàn)椴⒉皇撬袛?shù)據(jù)都需要全部走一遍這些流程，因?yàn)槟阃耆梢允褂靡粋€已經(jīng)處理好、同時已經(jīng)設(shè)置了投影系的 tif 數(shù)據(jù)。

并不是所有讀者都有 GIS 相關(guān)背景經(jīng)驗(yàn)，可能有的讀者僅僅是興趣使然，所以為了不落下每一個人，這里還是講一下如何合并-裁剪-投影-重采樣，對此非常熟悉的讀者朋友可以跳過這一小節(jié)，直接進(jìn)入第三步。

2.1 合并

通常來說，高程數(shù)據(jù)都是一塊一塊的矩形；所以你很有可能需要通過將多個矩形合并起來獲取目標(biāo)范圍區(qū)。

將周圍的高程數(shù)據(jù)添加進(jìn)來，將其合并（也叫鑲嵌）成一個整塊。

4塊高程數(shù)據(jù)（未鑲嵌）

工具位置

ArcGIS 可以使用鑲嵌至新柵格工具，該工具位于數(shù)據(jù)管理工具-柵格-柵格數(shù)據(jù)集-鑲嵌至新柵格。

QGIS 可以使用 Merge 工具可以鑲嵌柵格；該工具來自于 GADL 包。位于QGIS 右側(cè)工具欄，GDAL-Raster miscellaneous-Merge?；蛘咴谏戏焦ぞ邫谥锌旖荽蜷_：

2.2 裁剪

工具位置

ArcGIS 中使用裁剪工具；位于數(shù)據(jù)管理工具-柵格-柵格處理-裁剪；

QGIS 中依然在上方的 Raster 菜單中，依次點(diǎn)擊 Extraction- Clip raster by mask layer即可。

2.3 投影

在 Blender 讀取高程數(shù)據(jù)之前應(yīng)該確保高程數(shù)據(jù)已經(jīng)正確設(shè)置好了投影。不然 Blender 讀取的形狀就是扁的，因?yàn)檫@個扁扁的形狀才是投影前高程數(shù)據(jù)的真實(shí)情況。

那為什么 ArcGIS 中就顯示正常呢？因?yàn)?GIS 軟件會自動做一個投影顯示。所以設(shè)置投影系是必不可少的一步操作。

左：投影前的真實(shí)形狀，形狀更扁；右：投影后

工具位置

ArcGIS 中的投影工具在數(shù)據(jù)管理工具-投影和變換-柵格-投影柵格；

QGIS 的投影工具在菜單欄上方的 Raster-Projections-Warp。

2.4 重采樣（修改像素空間分辨率）

重采樣：根據(jù)一部分像素的信息賦值給其他像素信息的過程。

這里的重采樣應(yīng)該叫修改像素空間分辨率，只不過也是用重采樣的方式實(shí)現(xiàn)而已。

什么叫空間分辨率？一個像素所表示的實(shí)際地理大小就是空間分辨率。比如這個教程使用的高程數(shù)據(jù)空間分辨率是90米，那么這就代表一個像素映射現(xiàn)實(shí)生活中一個90米長、90米寬的方形區(qū)域。

如果想要制作整個中國的3D模型，90米分辨率就太精細(xì)了，整個數(shù)據(jù)量就非常龐大，直接讓電腦死機(jī)，所以可以通過重采樣為1千米或者10千米。

單獨(dú)的重采樣工具不是所有 GIS 軟件中都有，GIS 軟件中一些和柵格相關(guān)的工具通常會自帶修改空間分辨率的選項(xiàng)，所以可以順便設(shè)置好空間分辨率大??；比如使用 QGIS 時我就喜歡使用柵格投影工具來順便修改空間分辨率。

該教程提供的高程數(shù)據(jù)空間分辨率大小合適，不需要修改。

工具位置

ArcGIS 中的單獨(dú)重采樣工具在數(shù)據(jù)管理工具-柵格-柵格處理-重采樣；ArcGIS 10.3版本有4種方法。

QGIS 的話我是直接使用投影工具來解決，因?yàn)?QGIS 本身沒有獨(dú)立的重采樣工具，在 QGIS 主界面上面的菜單欄中選擇 Raster-Projections-Warp即可。

將投影工具中的投影選項(xiàng)空著，只需要設(shè)置好 Output file resolution in target georeferenced units 這個選項(xiàng)，就可以在不修改投影的前提下修改空間分辨率。

第三步 范圍拉伸

范圍拉伸，英文：rescale。

范圍拉伸是指把高程數(shù)據(jù)的范圍擴(kuò)大，普通的高程數(shù)據(jù)一般就在0到4000左右，教程提供的高程數(shù)據(jù)范圍是42到2283，那么為什么要拉伸？有以下兩個重要原因：

適配 Blender；如果以42到2283這樣的范圍導(dǎo)入 Blender，最終的成果建模是非常平坦，就像一張白紙，就像下面這樣，看的見嘛？快瞅瞅：

保留細(xì)節(jié)；一般來說，高程數(shù)據(jù)的像素數(shù)據(jù)類型是浮點(diǎn)型，是小數(shù)形式，而 Blender 支持整數(shù)，所以需要轉(zhuǎn)換。如果不拉伸直接轉(zhuǎn)換，小數(shù)會被四舍五入成整數(shù)，數(shù)據(jù)丟失，反映到模型上就是細(xì)節(jié)丟失、沒有連續(xù)性。

由于這兩個原因，所以我們必須先對高程數(shù)據(jù)進(jìn)行拉伸。

那么具體拉伸到多大呢？Daniel Huffman 大神提供了答案 ?? ：

（ 像 素 值 最 低 值 ） （ 最 高 值 最 低 值 ） （ 像 素 值 ? 最 低 值 ） ÷ （ 最 高 值 ? 最 低 值 ） ? 65535

工具位置

ArcGIS 中使用柵格計算器，工具欄中依次打開 Spatial Analyst 工具-地圖代數(shù)，最后打開柵格計算器工具執(zhí)行柵格拉伸操作。

然后輸入以下計算表達(dá)式：

( " m o u n t a i n . t i f " ? F l o a t ( 42 ) ) ÷ ( F l o a t ( 2283 ) ? F l o a t ( 42 ) ) ? F l o a t ( 65535 )

你每一個輸入的整數(shù)最好使用 ArcGIS 提供的關(guān)鍵字 Float 括起來，否則輸出的數(shù)據(jù)就有可能自動四舍五入到整數(shù)位，最后導(dǎo)致的結(jié)果要么是0要么是65535（是否會四舍五入到整數(shù)取決于高程數(shù)據(jù)當(dāng)前的像素類型，不過保險起見，都統(tǒng)一加上 Float 吧）。

QGIS 使用 Raster Calculator。點(diǎn)擊主界面上方菜單欄中的 Raster-Raster Calculator。

然后輸入以下計算表達(dá)式：

( " m o u n t a i n @ 1 " ? 42 ) ÷ ( 2283 ? 42 ) ? 65535

Note：①這里沒有考慮高程數(shù)據(jù)范圍涉及到負(fù)數(shù)（海底）的情況。②可能會遇到高程數(shù)據(jù)中有空值 Nodata，請注意。

簡單理解，像素類型描述了圖像的最小儲存單元所使用的格式。

查看像素類型

在創(chuàng)建3D模型時，Blender 只能支持特定的像素類型，那就是16位無符號整型；所以現(xiàn)在要做的就是把像素類型裝換為6位無符號整型。

16位無符號整型，英文：16 unsigned int 或者 16 bit unsigned；無符號表示正數(shù)，從0開始到216的整數(shù)。

從0到2的16次方正好有65536個數(shù)（包括0），那么最大數(shù)就是65535，這就是公式最后乘數(shù)字65535的原因。

工具位置

ArcGIS 可以使用復(fù)制柵格工具來修改像素類型：數(shù)據(jù)管理工具-柵格-柵格數(shù)據(jù)集-復(fù)制柵格；然后像素類型選擇：16_BIT_UNSIGNED

QGIS 可以使用 translate 工具：上方菜單欄依次點(diǎn)擊 Raster-conversion-translate；然后在 Output data type 中選擇 UInt16。

最后

本章節(jié)你可以了解到：

使用高程灰度圖柵格數(shù)據(jù)可以在 Blender 中創(chuàng)建3D地形模型；

高程數(shù)據(jù)的基本預(yù)處理操作（包括 ArcGIS 和 QGIS）；

高程范圍拉伸的重要性和操作；

Blender 建模需要像素類型為16位無符號整型的柵格圖像。

好的，學(xué)完這章，距離下面的成果又近了一大步！

轉(zhuǎn)載自：GIS薈

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