第六章 三维分析.docx
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第六章三维分析
第六章三维分析
基于高程信息的三维分析主要包括三维几何参数运算、地形因子提取、地表类型分类、通视性分析、地形剖面图绘制、地形三维可视化等。
第三维信息也可以是如降雨量、温度等,进一步扩展了三维分析的应用领域。
一表面创建及景观图制作
随着社会经济的发展,旅游业在国民经济中所占比重加大。
开发某一地区的旅游资源,制作景区的三维景观图,直观形象地向游人展示该区域的地形地貌、秀美景观,对加强景区监管,具有重要的意义和实际应用价值。
数据
1)景区等高线矢量数据Arc-Clip
2)景区道路矢量数据Arc-Clip-road
3)景区水系矢量数据Arc-Clip-river
4)景区休憩地数据层Arc-Clip-urb
要求
1)利用所给等高线数据建立景区栅格表面。
2)在ArcScene三维场景中,实现表面与其它要素叠加三维显示。
3)设计各要素如道路、水系等的符号化显示。
4)综合考虑表面及各要素,生成美观大方的区域景观图。
操作步骤:
1)启动ArcScene,,打开场景文件Exercise3.sxd(Chp9\Ex3\Exercise3.sxd),其中已添加所有原始数据。
2)创建区域TIN表面
A.选择并单击3DAnalyst菜单栏中的Create\ModifyTin选项栏中的CreateTINFromFeatures命令,弹出又要素创建对话框。
B.在Layer框中勾选等高线图层Arc-Clip,在右边的HeightSource中选择Elevation字段,在Triangulateas中选择softline。
C.指定输出路径及文件名即可生成的地形表面景观。
3)创建栅格表面
A.关闭显示所有已添加的图层
B.点击3DAnalyst模块的下拉箭头,选择Convert并点击TINtoRaster。
C.在弹出ConvertTINtoRaster对话框中作如下设置:
在InputTIN选项栏中选择tin,在Attribute栏中点选Elevation,在Outputraster栏中键入生成的DEM保存地址,点击OK。
D.生成DEM。
4)符号化设计
A.单击左边内容列表中每一图层下的符号样式,在弹出的SymbolSelector对话框中选择合适的体例样式。
B.关闭等高线(Arc-Clip)图层及tin图层。
5)建立三维景观图
其他要素如道路、水系是景区三维景观图中游客向导的重要识别特征信息。
在ArcScene中通过设置要素的基准高程,可以实现其三维显示。
此外,还可以将纹理、遥感影像或二维地理要素与表面叠加。
依次打开需要叠加显示的道路、水系、休憩地要素图层的属性对话框如图示,设置其基准高程为区域TIN表面,实现要素与地形的三维叠加显示。
(需要设置的图层有Arc-Clip-river,Arc-Clip-road,Arc-Clip-urb,tingrid,其余图层取消勾选,不显示)此外,如果需要对地形起伏程度进行拉伸以夸大或缩小起伏度,可通过设置各图层数据高程转换系数实现。
最后生成景观图。
二污染物在蓄水层中的可视化
如果在某地区蓄水层中包含某种污染物,根据已有污染数据,可以创建三维场景,直观地显示污染情况。
数据
1)污染物浓度栅格图层数据contamination。
2)水井位置点数据层wells.shp,其中包含水井深度属性。
3)需要清理的污染源(工业设施)数据facility.shp,其属性中包括需要进行清理的优先级。
4)污染物空间的TIN表面C-TIN。
要求:
利用所给数据,实现污染物状况的三维可视化显示、点状水井矢量要素的突出显示、污染物的符号化突出显示。
操作步骤
使用ArcGIS的三维分析工具,包括三位场景中数据的加载、数据在场景中的三维立体显示方法(包括设置基准高程显示和突出显示要素两种方法)。
对污染物在蓄水层中的分布做直观的观察和分析,并研究区域内分布的水井受其影响的情况。
最后分析污染源的情况,确定污染源需要清理的优先级,为决策提供科学支持。
1)首先在ArcScene中打开场景Exercise4.sxd(Chp\Ex4),可以看到所需实验数据已经加载。
2)显示污染物的体积与污染程度。
将污染物浓度的栅格图层叠加到污染空间表面上,可以显示蓄水层中污染物的体积与污染物程度。
A.打开污染物浓度图层contamination的属性对话框。
B.选择其空间TIN表面(C-TIN)为基准高层,同时设置Z值转换系数为200.
C.在Symbology选项卡中选择一合适渐变色系。
D.在内容列表中取消TIN表面的显示,此时可以在三维空间中查看污染物空间的形状及其受污染的强度。
3)显示污染物空间与水井的关系。
从数据中可以看出一些水井位于污染物空间中。
可以通过水井的深度属性对其进行突出显示,即可查找出哪些水井与污染物空间相交,受污染较严重。
A.打开水井数据层属性对话框并选择Extrusion选项卡。
B.点击
,计算突出表达式为其深度属性字段Depth,同时选择将表达式应用为各个要素的基准高程,水井的深度以负值表示,使其向下突出。
关闭C-TIN数据层的显示。
此时,可以直观地察看与污染物空间相交或相邻的水井。
4)优先显示需要清理的污染源
如前所述,根据各个污染源需要进行清理的紧急程度,对其进行分级归类,然后将其突出显示,并用颜色标志出来,以突出需要进行清理的优先级。
A.打开污染源facility数据层属性对话框并选择extrusion对话框。
B.计算突出表达式为Priority1*100。
C.在Symbology选项卡中设置符号为渐变色(Graduatedcolors),选择值域(Value)为PRIORITY1,将符号分为5级显示。
点击AddAllValues显示
此时,工业设施根据其优先级按比例突出显示。
场景中可以看出污染的形状及强度、水井与污染物的空间关系,以及为阻止地下水进一步污染而需要进行清理的污染源。
三模拟场景飞行
在获得某一地区的表面数据的基础上,可以制作该地区的飞行动画。
飞行动画可以直观动态地显示某一地区从宏观到微观的图像,显示某一实体随时间的发展变化等动态信息,还可以通过视角、场景属性、地理位置以及时间的变化来观察对象。
数据
表面数据:
tin和tingrid
道路:
Arc-Clip-road.shp
水系:
Arc-Clip-river.shp
休憩地:
Arc-Clip-urb.shp
操作步骤:
采用两种方法来生成飞行动画。
(1)抓取一系列场景图片然后向其中插入平滑桢来形成动画
1)打开ArcScene,打开实验场景(本例采用Chp9\Ex5\Exercise5.sxd)。
即实验一的结果图
2)打开Animation模块,抓取景区场景。
A.在工具条上单击右键,在弹出的快捷菜单中选择Animation项,打开动画工具条。
B.点击拍照按钮
,拍下当前场景。
改变场景后再次拍照。
C.反复操作,抓取动画放映主干帧,直至将感兴趣场景拍摄完全。
3)调节动画参数,生成动画,并预览。
A.点击动画控制按钮
,打开动画控制器。
B.点击Options按钮,修改动画录制时间Duration栏,控制动画片长,在动画播放片段控制PlayOnlyFrom栏填入合适时间。
点击Play按钮
预览动画。
4)动画导出
点击Animation下拉菜单,选择ExporttoVideo命令,将动画输出为可用多媒体播放器播放的文件(Chp9\Ex1\/result\飞行动画1.avi)。
可以利用播放器播放
(2)通过记录实时飞行场景来生成动画
1)点击
按钮,将鼠标放置到场景中合适位置。
此时鼠标为一栖息鸟状。
选择该工具后,鼠标将会变为一只小鸟的形状,单击场景,鼠标会再次变形。
此时,可以通过鼠标的移动控制飞行方向与速度。
方向与鼠标方向相反,速度与鼠标速度一致。
点击鼠标中间的键,则又变回小鸟形状,停止飞行。
2)点击
按钮,弹出动画控制器。
3)点击Options按钮,将其扩展。
4)在Duration栏中键入合适的动画时长,在Playonlyfrom栏中选择播放的片断时段。
5)点击沿路径飞行按钮
,开始录制此时控制鼠标,在场景中开始飞行。
6)飞行结束后。
再次点击沿路径飞行按钮
,结束录制。
7)点击播放按钮浏览播放动画。
8)动画导出。
A.点击Animation下拉菜单,选择ExporttoVideo命令,弹出对话框。
B.设置输出文件的存放路径级名称,导出文件类型为AVI格式。
C.点击Export按钮,弹出视频压缩对话框,选择合适的压缩程序及压缩质量,点击确定即可将动画输出为可用多媒体播放器播放的AVI文件。
可以自己试着用
导航工具制作动画。
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