Hipsometría e hipsografía (VII)

SOMBREADO DEL RELIEVE

Crear una ilusión de relieve tridimensional sobre un espacio plano ha sido uno de los retos más perseguidos por los cartógrafos de todas las épocas.

Pero poder revelar la geomomorfología del terreno en toda su complejidad no es tarea fácil, de ello da fe la innumerable cantidad de estudios y publicaciones que existen sobre esta cuestión.

Desde estas líneas hoy queremos contar una experiencia de procesamiento para la creación de un modelo de sombreado del relieve. Hablar de la metodología de iluminación multidireccional en la que nos hemos inspirado para materializarlo, desarrollada por Collette Gantenbein y publicada por el U.S. Geological Survey bajo el nombre“Creating Shaded Relief for Geologic Mapping using Multiple Light Sources”.

Relieve de Sierra Nevada (España)

Relieve de Sierra Nevada (España)

Básicamente se trata de una técnica de sombreado que consiste en la proyección sobre un modelo digital del terreno de múltiples fuentes de luz desde distintos ángulos y alturas, con el fin de suavizar los contrastes entre las zonas de sombra y las zonas muy brillantes que se producirían bajo la iluminación de una única fuente de luz.

A diferencia de otros modelos, en este caso no se consideran las interacciones entre los distintos elementos tales como reflexiones, refracciones, transmitancia y la difusión lumínica ambiental, más propios de estudios de iluminación sobre objetos.

Con la aplicación de las transparencias adecuadas, esta técnica permite generar una perspectiva aérea que resalta los pequeños detalles del terreno que por su orientación pasarían desapercibidos en un estudio de luz unidireccional, ganando así el modelo visual en plasticidad y reduciendo su saturación a la vez que se corrigen zonas fuertemente iluminadas.

Sombreado con una y tres fuentes de luz

Sombreado generado con una sola fuente de iluminación (izda) y con tres fuentes multidireccionales (dcha)

Esta técnica es especialmente importante en fondos cartográficos sobre los que se quiere superponer otras gradaciones de color, como en nuestro caso en el que el objetivo final es superponer una gradación altimétrica y en el que la utilización de sombreados muy saturados modificaría significativamente el tono altimétrico pudiendo inducir a equívocos.

A diferencia de la experiencia de Gantenbein, en nuestro caso todo el cálculo se ha realizado de forma analítica y automatizada para cada uno de los 1.394 modelos digitales del terreno de 5×5 metros del Mapa Topográfico Nacional de España 1:50.000.

Para ello hemos diseñado un proceso con ayuda del software FME, que la empresa SafeSofware muy amablemente nos ha permitido utilizar a través de su programa “FME Grant Program”, y a la que queremos expresar desde estas líneas nuestro agradecimiento.

El procesamiento básico se realiza con ayuda del transformador “RasterHillshader” que ofrece la posibilidad de calcular un sombreado fijando el azimut y la altitud, así como un criterio de interpolación y el algoritmo de cálculo para su ajuste a terrenos más o menos lisos o rugosos.

Diseño del cálculo para el foco número uno

Diseño del cálculo para el foco número uno

Diseño del cálculo para el foco número dos

Diseño del cálculo para el foco número dos

Diseño del cálculo para el foco número tres

Diseño del cálculo para el foco número tres

Las tres fuentes de iluminación empleadas dan lugar a tres modelos de sombreado. Cada uno de estos modelos se trata individualmente para recomponer los canales RGB de la imagen final y para generar una banda alpha con el fin de aplicar la transparencia que se determine para cada una de las imágenes generadas.

Compilación en imagen final

Compilación en imagen final

De esta manera se genera una imagen final sumatoria de los tres sombreados, donde cada punto del terreno muestra un valor de brillo.

Detalles geomorfológicos de Picos de Europa (España)

Detalles geomorfológicos de Picos de Europa (España)

Finalmente se elimina de la imagen resultante la banda alpha, ya que existen formatos gráficos que no soportan esta cuarta banda.

Después de realizar distintas pruebas con combinaciones variadas de orientación y altitud, el resultado más satisfactorio lo hemos alcanzado con las siguientes posiciones y transparencia de las tres fuentes de iluminación.

Impacto Acimut Altitud Transparencia
Alto 350º 70º 65%
Medio 15º 60º 50%
Bajo 270º 55º 70%

Se calcula de esta manera de forma automatizada la imagen de sombreado para cada una de las hojas cartográficas, que en un proceso posterior se transforman a un sistema de coordenadas común para después combinarse en un único mosaico.

Mosaico de relieve para toda la Península Ibérica

Mosaico de relieve para toda la Península Ibérica

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