Reliefdarstellungen gehören zu den Klassikern der Kartografie. Wir zeigen, wie aus einem digitalen Höhenmodell ein Hillshade entsteht, inspiriert vom Stil des japanischen Kartografen Kitiro Tanaka.
Reliefdarstellungen gehören zu den Klassikern der Kartografie – und genau daran knüpfen wir in diesem Beitrag an. Wir zeigen, wie aus einem digitalen Höhenmodell (DHM) ein Hillshade entsteht, inspiriert vom Stil des japanischen Kartografen Kitiro Tanaka. Tanaka entwickelte in den 1950er-Jahren eine Technik, die Höhenlinien in Abhängigkeit des Azimuths plastisch hervorhebt – ein Ansatz, der bis heute relevant ist, weil er Relief nicht nur ästhetisch, sondern auch intuitiv lesbar macht.
Anstatt auf eine einfache Schummerung zu setzen, kombinieren wir daher Kontur-Slices mit gezielter Lichtsimulation, um die Höhenlinien dreidimensional wirken zu lassen. Zum Abschluss verfeinern wir die Darstellung mit Blend Modes. Das Ergebnis: ein moderner Look mit historischem Flair, der Relief und Struktur eindrucksvoll vereint. Übrigens, eine ähnliche Herangehensweise nutzt auch John Nelson in diesem Beitrag für Unterwasserdarstellungen.
Digitale Höhenmodelle sind weltweit aus unterschiedlichen Quellen verfügbar. Für diese Visualisierung nutzen wir ein DHM der Region Harz, um den Nationalpark mit dem Brocken als höchstem Berg darzustellen.
Als ersten Schritt reduzieren wir die Auflösung des Höhenmodells, damit später sanfte Höhenlinien entstehen. Ein Sliding Window fasst alle Pixel innerhalb einer definierten Nachbarschaft (Reihe, Spalte). Die Größe dieser Nahbarschaft ist nicht festgelegt, hier lohnt es sich mit Werten in 10er Schritten auszuprobieren, bis das Ergebnis gefällt.
Die Höhenflächen erstellen wir mit der Konturlinien Toolbox aus dem geglätteten DHM. ArcGIS Pro berechnet dabei Flächen, die sich in einem definierten Höhenintervall befinden. Das Intervall sollte daher immer an die jeweilige Region angepasst werden, da es die Anzahl und Größe der Höhenflächen bestimmt. Je größer das Intervall, desto weniger und größere Flächen bekommen wir. Mit einer maximalen Höhe von knapp über 1100m, reicht hier ein Intervall von 100m.
Für die weitere Visualisierung benötigt man Polygone, weshalb wir als Contour Type „Shell UP“ auswählen. Dies erzeugt aufeinanderliegende Polygone, die jeweils eine Höhenfläche darstellen. Hier geht’s zur Dokumentation des Tools.
Für den weiteren Verlauf benötigen wir den Layer mit den Kontourpolygonen zweimal. Also schalten wir auf Single Symbol und kopieren ihn. Einen der Layer nutzen wir für die Darstellung der Höhenflächen und den anderen für die Schummerung.
Für die Höhenflächen bieten sich kontrastreiche Farbpaletten an, z.B. Magma. Am einfachsten ist es, die Höhenflächen in ArcGIS Pro attributabhängig zu visualisieren.
ArcGIS Pro (im Store erhältlich) visualisiert so automatisch alle Höhenebenen unterschiedlich, ohne dass wir die Anzahl der Klassen o.ä. bestimmen müssen. Zum Schluss deaktivieren wir das Outline, um ein sauberes Erscheinungsbild zu erhalten.
Das Ziel für den Schummerungslayer ist es, aus dem Dünnen einfarbigen Outline einen kräftigen Farbverlauf zu erzeugen, der die Schummerung simuliert.
Im letzten Schritt wollen wir den existierenden Schatten nun so ausrichten, dass der Schatten nach Südosten zeigt. Er muss also in X Richtung und Y Richtung verschoben werden.
Diese Werte kann man individuell anpassen. Im Kanton Graubünden in der Schweiz zum Beispiel, kommt die Lichtquelle standardmäßig aus Südosten, weshalb der Schatten im Nordwesten (Offset X: -2pt, Offset Y: 4pt) liegen muss.
Zum Abschluss verschmelzen wir die beiden Layer miteinander. Blend Modes bieten dafür zahlreiche Möglichkeiten zur Kombination der Eigenschaften beider Layer. Hier zwei Beispiele:
Der Blend Mode Overlay/Überlagerung, angewendet auf den Schummerungslayer, lässt helle Farben transparent werden und dunkle nicht. Dadurch bleibt die dunkle Schummerung erhalten, aber die Farbwahl des darunterliegenden Kontourlayers kommt durch. Der Blend Mode Hard Light/Hartes Licht hingegen, lässt dunkle Werte verschwinden und helle nicht, weshalb der Schatten die Farben des darunter liegenden Konturlayers annimmt, die Flächen allerdings weiß bleiben. Die Effekte von Blend Modes sind individuell und ausprobieren lohnt sich!
Die Kombination aus Kontur-Slices, gezielter Lichtsimulation und Blend Modes bringt frischen Wind in die klassische Reliefdarstellung. Diese pseudo Tanaka-Visualisierung zeigt, wie sich historische Techniken mit modernen GIS-Werkzeugen neu interpretieren lassen – für Karten, die nicht nur informativ, sondern auch visuell ansprechend sind. Probieren Sie unterschiedliche Parameter und Blend Modes aus, um Ihren eigenen Look zu entwickeln.