Representación del terreno en relieve sombreado

La representación del terreno en relieve sombreado (también conocida como sombreado de colinas) es una alternativa a las isolíneas para representar superficies. Esta técnica aprovecha la forma en que el cerebro humano utiliza la información de las sombras para construir un modelo mental del terreno que se está representando (ver Figura 1, abajo).

Imagen con sombra creada a partir de datos rasterizados
Figura 1. Esta imagen es un ejemplo de una sombra creada a partir de datos rasterizados que también ha sido girada para dar una vista en perspectiva. Compare las características visuales de esta imagen con una sombra rotativa que fue creada a partir de un TIN de la misma ubicación (ver Red Irregular Triangular). Crédito: Adrienne Gruver

Aunque las imágenes de relieve sombreado no presentan información precisa del terreno (es decir, sería difícil mirar el mapa y determinar la elevación en un punto en particular, como se puede hacer más fácilmente con un mapa de isolíneas), a la mayoría de los lectores de mapas les resulta mucho más fácil imaginar cómo es el terreno a partir de una imagen de relieve sombreado que a partir de un mapa de isolíneas. Hoy en día, los cartógrafos a menudo combinan ambos tipos de representaciones del terreno para aprovechar sus ventajas (ver Figura 2, abajo).

Mapa sombreado en relieve
Figura 2. Un mapa sombreado en relieve que también utiliza contornos de elevación, de un Mapa de Visitantes del Servicio de Parques Nacionales para el Parque Nacional Grand Teton creado por Tom Patterson. Fotografía: (NPS 2002)

Aunque los primeros mapas de relieve sombreado se creaban dibujando manualmente o aplicando aerografía a las sombras, hoy en día las técnicas digitales se utilizan con mayor frecuencia para crear relieves sombreados. El relieve sombreado digital, a menudo llamado sombreado analítico, comienza con un modelo digital de elevación (DEM), y normalmente requiere que el cartógrafo especifique el acimut, que es la dirección de la fuente de luz (es decir, el sol), el cenit, que es la elevación del sol en el cielo, y opcionalmente, el nivel de exageración vertical. Estos factores se utilizan en combinación con los valores de elevación almacenados en el DEM para calcular cuánta luz se reflejaría en cada píxel. Los cartógrafos y artistas profesionales del relieve a menudo comienzan con el sombreado analítico y luego trabajan en software gráfico para mejorar aún más las características topográficas. A continuación, exploramos los efectos visuales de cambiar algunos de los parámetros digitales del sombreado analítico.

Figura 3. El ángulo de iluminación, o azimut, afecta a la forma en que los rasgos aparecen en los mapas de relieve sombreado. Crédito: Adrienne Gruver

En el ejemplo de la izquierda, en la Figura 3, hemos ajustado la ubicación del sol (es decir, el acimut o ángulo de iluminación) a 315° (la esquina noroeste). Esta es la ubicación estándar que los cartógrafos utilizan para crear relieves sombreados. A la derecha, en la Figura 3, se puede ver un mapa en relieve sombreado de la misma ubicación, pero fue creado usando un acimut del sureste (135°). Note que las características que aparecían como crestas en el mapa iluminado al noroeste (el mapa a la izquierda) ahora aparecen como valles, y las características que aparecían como valles ahora aparecen como crestas o pendientes. Generalmente, si utiliza una posición de luz que está frente al espectador (es decir, hacia el norte si imaginamos que el espectador está en el centro del mapa), el terreno aparecerá con colinas y valles en su ubicación correcta, mientras que si utiliza una posición de luz que está detrás del espectador (es decir, como en la imagen iluminada hacia el sureste), las características del terreno pueden aparecer al revés. Sin embargo, este resultado puede depender de la posición y orientación de las características del terreno que ocurren en el área para la que está creando relieve sombreado. Por ejemplo, si usted tuviera una cresta que va del noroeste al sureste, la iluminación del noroeste no representaría muy bien esta característica, ya que ambos lados de la cresta estarían iluminados por igual.

Apariencia del relieve sombreado
Figura 4. La apariencia del relieve sombreado cambia con la altitud del sol especificada. Crédito: Adrienne Gruver

La altitud del sol que usted especifica también juega un papel importante en la determinación de la apariencia del relieve sombreado. Usted puede entender el efecto básico de la altitud del sol sobre la forma y el tamaño de las sombras pensando en cómo cambia la apariencia de su propia sombra a lo largo del día: al mediodía, su sombra es bastante corta y compacta, mientras que a medida que avanza la tarde, la longitud de su sombra aumentará lentamente a medida que el sol se pone (es decir, a medida que la altitud del sol disminuye).

Esto también se refleja en la Figura 4, de arriba: en la primera de las tres imágenes, en la parte superior, fijamos la altitud del sol a 90° (directamente por encima), y se puede ver que generalmente hay poca sombra en la imagen y es difícil discernir dónde se localizan las características del terreno tales como crestas; en la segunda imagen, el mapa del medio, la altitud del sol se fijó en 45°, proporcionando suficiente sombra para detectar fácilmente las características principales del terreno; en la tercera imagen, en la parte inferior, la altitud del sol se fijó en 20°, y se puede ver que hay un gran aumento en la cantidad total de sombra presente en la imagen, incluso hasta el punto de que muchos fondos de valle están casi completamente oscurecidos por la sombra.

Aunque una altitud baja del sol puede ser inapropiada para algunas áreas (especialmente aquellas con cambios significativos de altitud), el uso de una altitud baja del sol puede ser muy útil para realzar características más sutiles del terreno, particularmente en áreas de menor relieve.

Áreas con diferencias de elevación
Figura 5. La exageración del terreno puede ser útil para representar características más sutiles en áreas con diferencias de elevación más pequeñas. Crédito: Adrienne Gruver

Los cartógrafos a menudo utilizan la exageración vertical en un intento de igualar la impresión subjetiva del lector del mapa sobre las diferencias del terreno; debido a que la gente es generalmente bastante pequeña en comparación con el terreno, las pequeñas diferencias aparentes en el relieve sombreado (que reflejan la realidad) pueden a menudo parecer más pequeñas que las características que se encuentran en la imagen mental del lector del mapa o en la memoria del terreno (Robinson et al. 1994).

En las imágenes de la Figura 5, arriba, se puede ver la principal diferencia visual que causa el cambio de la exageración vertical: el alargamiento o profundización de las sombras.

A la izquierda hay una escena no exagerada; a la derecha hay una imagen que exagera el terreno por un factor de dos. Aunque la exageración del terreno no es realmente necesaria para esta ubicación (debido a su relieve sustancial), puede ser muy útil para representar rasgos más sutiles en áreas con menores diferencias de elevación.

Tinte higrométrico
Figura 6. El tinte higrométrico es una técnica que se utiliza a menudo para mejorar los mapas de relieve sombreado. Crédito: Adrienne Gruver

Una técnica final que los cartógrafos utilizan a menudo para mejorar los mapas de relieve sombreado es el uso de un tinte hipsométrico (ver Figura 6, arriba). Un tinte hipsométrico es una rampa de color que se superpone a una imagen en relieve sombreada (o se utiliza para rellenar isolíneas como en el ejemplo mostrado en Isolines) para añadir información sobre la elevación a un mapa. Aunque todavía puede ser difícil para el lector del mapa determinar una cifra exacta para la elevación en un punto particular a partir del relieve sombreado, el tinte higrométrico ayuda al lector del mapa a desarrollar una comprensión aproximada de las diferencias de altura representadas en el mapa.

El sombreado básico de colinas (como los ejemplos que se muestran arriba) se puede lograr fácilmente con la mayoría de los paquetes de SIG de hoy en día, pero los refinamientos finos (especialmente aquellos que son más importantes para procesar mapas impresos), como variar la resolución dentro de un DEM (para acomodar la necesidad de mostrar diferentes niveles de variabilidad del terreno), el choque de resolución (fusionar datos de alta y baja resolución), o el uso de la iluminación de múltiples fuentes de luz para asegurar que todas las características importantes del terreno sean visibles se completan por lo general en los paquetes de gráficos, tales como Adobe Photoshop.

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Ángulo de sombreado

Crédito: Oregon State University

Traducido desde: GEOG 486

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