（推荐）ArcGIS三维分析.ppt

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1、P h o t o s h o p P h o t o s h o p P h o t o s h o p ArcGIS三维分析 1 基础教程 主要内容 v表面创建 v表面分析 vArcScene三维可视化 2 基础教程 一、表面创建 1. 何谓表面 表面即连续的值域，该值域的变化可能涉及到无数个 点 。 图9.1 表面示意图 3 基础教程 一、表面创建 （1）栅格表面 栅格表面以网格的形式存储，每个单元格内具有唯一 的Z值，单元尺寸越小,表面精度越高。 图9.2 栅格表面示意图 4 基础教程 一、表面创建 （2）TIN表面 由具有Z值的离散点两两联接构成不规则三角网 图9.3 TIN表面示意

2、图 5 基础教程 一、表面创建 2. 表面创建 创建表面模型主要有两种方法：插值法和三角测量法。 （1）栅格表面 常见的一个例子是利用采样点生成栅格DEM 图9.4 栅格表面创建图 6 基础教程 一、表面创建 图9.5 栅格表面创建图 7 基础教程 一、表面创建 图9.6 三维立体表面创建图 8 基础教程 一、表面创建 1）可变半径反距离权插值 所谓可变半径插值，是指在输出栅格单元最大搜索半 径范围内，找出最近的N个点作为插值的输入点。 图9.7 可变半径反距离 权插值操作选择按钮 图9.8 可变半径反距离权插值操作对话 框 9 基础教程 一、表面创建 2）固定半径反距离权插值 与可变半径操作

3、方法类似，不同之处在于选择搜索 半径类型为固定（Fixed）。 需要注意的是，固定半径插值时，使用指定搜索半 径内所有的点作为输入点。如果在搜索半径内没有任何点 ，这时将自动增加栅格单元的搜索半径，直到达到指定的 最少点数为止。 10 基础教程 一、表面创建 3）张力样条插值 样条插值是用表面拟合一组点的方法，要求所有的 点均处于生成的表面上。 图9.9 张力样条插值操作按 钮 图9.10 张力样条插值操作对话 框 11 基础教程 一、表面创建 4）规则样条插值 规则样条允许控制表面的平滑度。 需要注意的是，规则样条中的权重值用来控制表面的 平滑度。权重指定三阶导数的系数，以使表面的曲率最小

4、。权重值越大，表面越平滑，一阶导数（坡度）表面也越 平滑。通常，权重值取00.5。 12 基础教程 一、表面创建 5）克里金插值 克里金方法又分为普通克里金和泛克里金两种。普通 克里金是应用最普遍的，它假定均值是未知的常数。泛克 里金用于已知数据趋势的情况，并能够对数据进行科学的 判断来描述它。 图9.11 克里金插值操作按钮 图9.12 克里金插值操作对 话框 13 基础教程 一、表面创建 6）邻域法插值 v 邻域插值将TIN的一些方法与栅格插值方法结合起来。 栅格表面使用输入数据点及其邻近栅格单元进行插值。 图9.13 邻域插值操作按 钮 图9.14 邻域插值操作对话 框 14 基础教程

5、一、表面创建 （2）TIN表面的创建 通常TIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线 与多边形要素作为创建TIN的数据源。 1）点集：它是TIN的基本输入要素，决定了TIN表面的基本 形状。 图9.15 点集图 15 基础教程 一、表面创建 2）隔断线 它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。 在TIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可用来 表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建要素如道 路。 图9.16 隔断线图 16 基础教程 一、表面创建 裁切多边形：定义插值的边界，处于裁切多边形之外 的输入数据将不参与插值与分析操作。 删除多边形：定义插值的边界，与裁切多边形的不

6、同 之处在于多边形之内的输入数据将不参与插值与分析 操作。 替换多边形：可对边界与内部高度设置相同值，可用 来对湖泊或斜坡上地面为平面的开挖洞建模。 填充多边形：它的作用是对落在填充多边形内所有的 三角形赋予整数属性值。表面的高度不受影响，也不 进行裁切或删除。 3）多边形 用来表示具有一定面积的表面要素，如湖泊、水体， 或用来表示分离区域的边界。 17 基础教程 一、表面创建 （4） ArcGIS中的实现 图9.18 创建TIN操作按钮 图9.19 建TIN操作对话框 18 基础教程 二、表面分析 v 表面创建好之后，通常可用来进行进一步分析 ，以获取 关于表面所在区域更多有价值的信息。 1

7、9 基础教程 二、表面分析 1. 计算表面积与体积 （）表面积的概念 与平面面积不同，表 面积是沿表面的斜坡计算 的，考虑到了表面高度的 变化情况。除非表面是平 坦的，通常表面积总是大 于其二维底面积。 图9.20 表面积计算各参数示意 图 20 基础教程 二、表面分析 （）体积的概念 体积指表面与某指定 高度的平面（参考平面） 之间的空间大小，按照参 考平面的上下关系分为两 部分，分别是平面之上的 体积或平面之下的体积。 图9.21 体积计算各参数示意图 21 基础教程 二、表面分析 （） ArcGIS中计算表面积与体积 图9.23 表面积与体积计算操作对话框 图9.22 表面积和体积计算

8、按钮 22 基础教程 二、表面分析 .坡度与坡向的计算（基于TIN表面） （1）坡度某点的坡度即为其所在三角面与水平面之 间的夹角。 X Y Z 坡度 角 图9.24 坡度示意图 23 基础教程 二、表面分析 ArcGIS中坡度的计算： 图9.26 坡度计算操作对话框 图9.25 坡度计算按钮 24 基础教程 二、表面分析 ArcGIS中坡度的计算结果： 坡 度 高程 图9.27 TIN表面与计算所得坡度栅格图像 25 基础教程 二、表面分析 （2）坡向某点的坡向即指该点所处的三角形面得坡向 。也就是该三角形面的法线方向在平面上的投影所指的 方向 X Y Z 坡向角 图9.28 坡向示意 图

9、26 基础教程 二、表面分析 ArcGIS中坡向的计算： 图9.30 坡向计算操作对话框 图9.29 坡向计算按钮 27 基础教程 二、表面分析 .可视性分析 （1） 视线瞄准线 视线瞄准线是表面上两点间的一条直线，用来表示 观察者从其所处位置观察表面时，沿直线的表面是可见 的还是遮挡的 A B 图9.32 可视性分析视线瞄准线 图9.31 可视性分析参数设置 28 基础教程 二、表面分析 （2）视场 视场指可以被一个或多个观察点看到的所有范围。 具体到栅格数据来说，即所能看到的所有栅格单元。 图9.33 栅格数据视场的显示结果 29 基础教程 二、表面分析 在ArcGIS中计算视场： 图9.

10、35 视场计算操作对话框图9.34 视场计算按钮 30 基础教程 二、表面分析 . 提取断面 （1）剖面图表示了沿表面上某条线前进时表面上高程变 化的情况，即断面的情况。 图9.36 实际地面的视线图9.37 实际地面的视线对应的断面图 31 基础教程 二、表面分析 . 表面阴影 表面阴影是根据假想的照明光源对高程栅格图的每个 栅格单元计算照明值。计算过程中包括三个重要参数：太 阳方位角、太阳高度角、表面灰度值。 S（180） N（0 ） E（90 ） W（270 ） 图9.38 太阳方位角示意图 0度 90度 图9.39 太阳高度角示意图 32 基础教程 二、表面分析 ArcGIS中表面阴影

11、的计算: 图9.41 表面阴影计算操作对 话框 图9.40 表面阴影计算按钮 33 基础教程 二、表面分析 图9.42 表面阴影的生成结果图 34 基础教程 二、表面分析 6. 表面长度 所谓表面长度即一条或多条线在表面上的三维长度， 即沿该线表面上剖面线的长度。三维长度大于等于线的平 面长度，因为地表的起伏变化增加了三维线的长度。 图9.43 表面长度示意图 35 基础教程 二、表面分析 ArcGIS中表面长度的计算： 图9.44 表面长度计算对话框 36 基础教程 三、ArcScene三维可视化 1. 要素的立体显示 在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须被以某 种方式赋予高程值或其本身

12、具有高程信息。 两种方式： 具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三 维可视化； 缺少高程值的要素，可以采用突出和叠加的方式进 行三维显示。 37 基础教程 三、ArcScene三维可视化 等高线要素的三维显示： 图9.45 等高线的三维显示图 38 基础教程 三、ArcScene三维可视化 叠加：所谓叠加，即将要素所在区域的表面模型的值作为要 素的高程值 图9.46 三维叠加操作结果图 39 基础教程 三、ArcScene三维可视化 突出：所谓突出是指根据 要素的某个属性或任意 值突出要素，如要想在 三维场景中显示建筑物 要素，可以使用其高度 或楼层数这样的属性来 将其突出显示 。 图9

13、.47 三维突出操作结果图 40 基础教程 三、ArcScene三维可视化 ArcScene 中要素的立体显示（设置基准高程加载显示 与突出显示两种方式） 图9.49 设置突出显示操作对话 框 图9.48 设置基准高程加载显示操作对 话框 41 基础教程 三、ArcScene三维可视化 2. 设置场景属性 添加到场景中的图层必须具有坐标系统才能正确显示 为更好地表示地表高低起伏的形态，有时需要进行垂 直拉伸，以免地形显示地过于陡峭或平坦； 为全面地了解区域地形地貌特征，可以进行动画旋转 为增加场景真实感，需要设置合适的背景颜色； 根据不同分析需求，设置不同的场景光照条件，包括 入射方位角、入射

14、高度角及表面阴影对比度； 为提高运行效率，需要尽可能地减小场景范围，去除 一些不需要的信息。 42 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （1） 场景坐标系统 图9.50 场景坐标系统设置对话框 43 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （） 垂直拉伸 图9.51 垂直拉伸操作对话 框 图9.52 垂直拉伸前的原图 图9.53 垂直拉伸后的图 44 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （3）使用动画旋转: 图9.54 动画旋转操作对话框 45 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （4）改变场景的光照 图9.55 场景光照设置对话 框 46 基础教程 三、ArcScene三

15、维可视化 （5）改变场景范围 图9.56 场景范围设置对话 框 47 基础教程 三、ArcScene三维可视化 效果图 48 基础教程 三、ArcScene三维可视化 . 飞行动画 动画是由一条或多条轨迹组成，轨迹控制着对象 属性的动态改变，例如，场景背景颜色的变化，图层 视觉的变化或者观察点的位置的变化。轨迹是由一系 列帧组成，而每一帧是某一特定时间的对象属性的快 照，是动画中最基本的元素。 49 基础教程 三、ArcScene三维可视化 生成动画的五种方法： 通过创建一系列帧组成轨迹来形成动画； 通过录制导航动作或飞行创建动画 ； 通过捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创建 动画； 通过改

16、变一组图层的可视化形成动画效果 ； 通过导入路径的方法生成动画 ； 50 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （1）创建一系列帧组成轨迹形成动画； 图9.57 轨迹创建按 钮 图9.58 轨迹创建对话 框 51 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （）创建一系列帧组成轨迹形成动画； （）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创 建动画； 图9.59 动画操作工具条 52 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （）改变一组图层的可视化形成动画效果 ； 图9.60 动画效果创建按 钮 图9.61 动画效果创建对话框 53 基础教程 三、ArcScene三维可视化 （）通过导入路径的方法生成动画 ； 图9.62 动画生成按 钮 图9.63 动画生成对话框 54 基础教程 谢谢！ 55 基础教程