实习指导书_第八章_ArcGIS Engine三维开发

ArcGIS Engine的三维开发第八章 ArcGIS Engine的三维开发8.1 ArcGIS三维分析及其控件简介8.1.1 ArcGIS三维分析简介ArcGIS三维分析提供了对表面数据有效的可视化和分析。使用三维分析，可以从多个角度来浏览表面数据，查询表面，从表面上一选定的位置来确定什么对象可见，以及通过叠加栅格和矢量数据来创建一幅逼真的透视图。三维分析（3D Analyst）添加了两个专用的三维可视化应用程序：ArcScene和ArcGlobe，它们扩展了ArcGIS Desktop的功能，并且扩展了ArcCatalog和ArcMap的三维功能。ArcScene允许用户制作具有透视效果的场景，在这个场景中可以对地理信息系统数据进行浏览和交互。用户可以在表面上叠加栅格和矢量数据，并从矢量数据源创建线、面和体。用户也可以使用ArcScene中的三维分析工具创建和分析表面。ArcGlobe提供在标准计算机硬件上对巨型三维栅格、地形和矢量数据集进行实时漫游和缩放，在此过程中基本不会感觉到速度上的问题。这主要是依靠一种新引入的索引和快速检索数据的方法实现的。利用三维分析扩展ArcCatalog，从而实现对三维数据的管理并且创建具有三维视觉属性的图层。用户可以在ArcCatalog中使用与ArcScene中相同的浏览工具预览三维场景和数据。利用三维分析扩展ArcMap，从而可以由GIS数据生成新的表面，以及分析表面、查询表面某一位置的属性值和分析表面不同位置的可见性。用户还可以计算表面面积和表面之上或者表面之下的体积，并沿表面上的三维线生成剖面。8.2 ArcGIS三维显示简介ArcGIS Desktop中，可用于三维场景展示的程序为ArcGlobe和ArcScene，由于两者的差别，在三维场景展示中适用的情况有所不同。由于Engine与Desktop底层技术都是基于AO的，因此该比较结果在功能性和整体效率方面同样适用与GlobeControl和SceneControl。ArcScene简介：ArcScene是一个适合于展示三维透视场景的平台，可以在三维场景中漫游并与三维矢量与栅格数据进行交互。ArcScene是基于OpenGL的，支持TIN数据显示。显示场景时，ArcScene会将所有数据加载到场景中，矢量数据以矢量形式显示，栅格数据默认会降低分辨率来显示以提高效率。图1 ArcScene界面ArcGlobe简介：ArcGlobe是ArcGIS9.0之后出现的新产品，设计用于展示大数据量的场景，支持对栅格和矢量数据无缝的显示。ArcGlobe基于全球视野，所有数据均投影到全球立方投影(World Cube Projection)下，并对数据进行分级分块显示。为提高显示效率，ArcGlobe按需将数据缓存到本地，矢量数据可以进行栅格化。图2 ArcGlobe界面ArcGlobe和ArcScene的主要区别：（1）投影坐标系统的不同：ArcGlobe将所有数据投影到球体表面上，使场景显示更接近现实世界。适合于全市，全省，全国甚至全球大范围内的数据展示。ArcScene将所有数据投影到当前场景所定义的空间参考中，默认情况下，场景的空间参考由所加入的第一个图层空间参考决定。ArcScene中场景表现为平面投影，适合于小范围内精细场景刻画。（2）缓存与内存管理机制的不同：ArcGlobe和ArcScene最重要的区别在于此。ArcGlobe设计用于海量数据展示，所以为提高显示效率而进行数据缓存是很必要的。ArcGlobe将数据分块并按级别建立缓存和索引，才使得即使在ArcGlobe中显示海量数据仍可以高速的展示与漫游。ArcScene会将所有数据读入场景中完全显示，因此会占用大量显存，物理内存和虚拟内存，这也是ArcScene适于小数据量小场景精细展示的原因之一。（3）分析功能的不同：ArcGlobe可以极好的展示大数据的场景，同时提供高速的漫游。但ArcScene对传统的三维分析功能支持的更好。例如Desktop中3D Analyst工具条在ArcScene中被很好的支持，并支持Tin模型的显示。ArcGlobe不支持Tin的显示，但支持其作为高程数据加入场景。ArcGlobe支持Terrain数据集但ArcScene不支持。（4）显示差别ArcGlobe中用户可以选择是否将矢量数据栅格化后显示，该功能对注记数据的显示也有很大帮助。用户可以选择将注记(Annotation)附着显示于地球表面或像广告牌一样面向当前用户。ArcScene中不支持注记(Annotation)数据的显示。在ArcGlobe中矢量数据栅格化后可以大幅提高显示效率，我们在ArcGlobe 场景建设中采取“能够栅格化的矢量数据尽量栅格化”的策略也来自于此。1. ArcGIS 三维系统的设计该系统分为四个模块，分别是文件的操作、场景的浏览、点查询和矢量文件生成TIN。下面分别对这四个模块做详细介绍，其参考代码请参阅“例子程序”中的Chapter8。122.1 文件操作该模块包括打开工程文件（打开sxd文件）、打开栅格文件（打开Raster文件）和保存图片文件。所用到的控件有：SceneControl控件（用于显示打开的工程文件和栅格文件）、Button控件、OpenFileDialog控件、SaveFileDialog控件、TabControl控件（页面布局控件）、TOCControl控件（用于显示图层）。其布局如下：图3 文件操作的界面布局（红线内的）表1 控件的名称和类型对照表控件类型Text属性控件名称备注SceneControl无mSceneControl显示数据TOCControl无mTOCControl 显示图层Button打开sxd文件OpenSxdFile打开工程的文件Button打开Raster文件OpenRasterFile打开栅格的文件Button保存图片文件SaveImage抓图TabControl两个页面分别为“基本操作”和“图层”tabControl1分为两个页面，“基本操作”和“图层”除了上述表所列出的属性需要设置，另外还要将TOCControl的Buddy属性设置为mSceneControl,其方法如下：（1） 选中TOCControl控件，右击弹出菜单并选择“属性”。（2） 弹出对话框，选择General页面，并找到Buddy复选框，选择mSceneControl，如下图。图4 设置TOCControl控件的Buddy属性将控件的属性设置完毕之后，为三个Button控件添加Click事件，并添加以下处理代码：OpenSxdFile按钮控件的Click事件代码：/*/ /* 打开sxd文件按钮按下事件 */ /*/ /打开sxd工程文件 private void OpenSxdFile_Click(object sender, EventArgs e) /文件过滤 mOpenFileDialog.Filter = sxd文件|*.sxd; /打开文件对话框打开事件 if (mOpenFileDialog.ShowDialog() = DialogResult.OK) /从打开对话框中得到打开文件的全路径,并将该路径传入到mSceneControl中 mSceneControl.LoadSxFile(mOpenFileDialog.FileName); OpenRasterFile按钮控件的Click事件代码：/*/ /* 打开Raster文件按钮按下事件 */ /*/ /向工程中添加栅格数据 private void OpenRasterFile_Click(object sender, EventArgs e) string sFileName = null; /新建栅格图层 IRasterLayer pRasterLayer = null; pRasterLayer = new RasterLayerClass(); /取消文件过滤 mOpenFileDialog.Filter = 所有文件|*.*; /打开文件对话框打开事件 if (mOpenFileDialog.ShowDialog() = DialogResult.OK) /从打开对话框中得到打开文件的全路径 sFileName = mOpenFileDialog.FileName; /创建栅格图层 pRasterLayer.CreateFromFilePath(sFileName); /将图层加入到控件中 mSceneControl.Scene.AddLayer(pRasterLayer,true); /将当前视点跳转到栅格图层 ICamera pCamera = mSceneControl.Scene.SceneGraph.ActiveViewer.Camera; /得到范围 IEnvelope pEenvelop = pRasterLayer.VisibleExtent; /添加z轴上的范围 pEenvelop.ZMin = mSceneControl.Scene.Extent.ZMin; pEenvelop.ZMax = mSceneControl.Scene.Extent.ZMax; /设置相机 pCamera.SetDefaultsMBB(pEenvelop); mSceneControl.Refresh(); SaveImage按钮控件的Click事件代码： /*/ /* 保存图片文件按钮按下事件 */ /*/ /抓图，将场景保存成图片文件 private void SaveImage_Click(object sender, EventArgs e) string sFileName = ; /保存对话框的标题 mSaveFileDialog.Title = 保存图片; /保存对话框过滤器 mSaveFileDialog.Filter = BMP图片|*.bmp|JPG图片|*.jpg; /图片的高度和宽度 int Width = mSceneControl.Width; int Height = mSceneControl.Height; if( mSaveFileDialog.ShowDialog() = DialogResult.OK) sFileName = mSaveFileDialog.FileName; if(mSaveFileDialog.FilterIndex = 1)/保存成BMP格式的文件 mSceneControl.SceneViewer.GetSnapshot(Width, Height, esri3DOutputImageType.BMP, sFileName); else/保存成JPG格式的文件 mSceneControl.SceneViewer.GetSnapshot(Width, Height, esri3DOutputImageType.JPEG, sFileName); MessageBox.Show(保存图片成功！); mSceneControl.Refresh(); 2.2 场景浏览有两种方法定制场景的浏览，第一种方法是利用arcgis的向导，定制常用的浏览方法，如漫游、放大、缩小等等，该方法简单，并且不需要编写代码，第二种方法是通过添加代码的方法更改场景的CurrentTool属性，从而实现场景浏览的功能，下面对以上两种方法一一介绍：第一种方法:第一步：添加ToolbarControl控件，该控件位于“工具箱”中的“ArcGIS Windows Forms”选项中，把它的名字设置为 ”mToolbarControl”，将“Dock”属性设置为“Top”，并将其Buddy属性设置为mSceneControl,设置方法与mTOCControl控件相同。第二步：进入“mToolbarControl”属性对话框中的“items”页面，并单击“Add”按钮。弹出Control Commands对话框，在Control Commands对话框中选中“Category”列表框中的“Scene”选项，在“Commands”列表中就会出现与“Scene”关联的命令，双击命令就可以将该命令加入到“mToolbarControl”工具条中，如下图：图5 mToolbarControl属性对话框图6 Control Commands对话框第二种方法:第一步，加入C#工具条（ToolStrip控件），并将其“Dock”属性设置为“Top”,第二步，在工具条中加入按钮，并为按钮添加事件，并写入事件处理程序，其代码如下：/*/ /* 工具条“ZoomIn”按钮按下事件 */ /*/ /将场景的缩放 private void ZoomIn_Click(object sender, EventArgs e) /创建命令 ICommand pCommand = new ControlsSceneZoomInTool(); pCommand.OnCreate(mSceneControl.Object); /将当前工具设置为缩放工具 mSceneControl.CurrentTool = pCommand as ITool; pCommand = null; /刷新 mSceneControl.Refresh(); 本例仅以缩放为例，其他浏览工具与此相同。SceneControl控件中常用的浏览功能如下：类名功能ControlsSceneFlyTool (Controls)飞行ControlsSceneFullExtentCommand (Controls)全景视图ControlsSceneNavigateTool (Controls)导航ControlsSceneOpenDocCommand (Controls)打开文档ControlsScenePanTool (Controls)漫游ControlsSceneZoomInTool (Controls)放大ControlsSceneZoomOutTool (Controls)缩小2.3 点查询功能点查询是通过鼠标点击事件来获取要素的方法，该功能是三维系统最常见的方法，arcgis中提供的LocateMultiple可以很方便的实现点查询功能，以下对点查询功能做详细的介绍：第一步，在主窗口中添加一个CheckBox控件，并命名为mPointSearch，如图7所示，该控件控制是否进行点查询操作。图7 添加CheckBox控件第二步，新建一个Windows窗口,命名为ResultForm,并将Text属性改为“查询结果”ResultForm窗口中有一个TreeView控件，该控件以树状形式显示了查询的结果，如图8所示：图8 ResultForm窗口布局第三步，为MainFrom添加私有成员函数private ResultForm mResultForm，并初始化。为mSceneControl控件添加鼠标按下事件OnMouseDown,并加入如下代码： /*/ /* mSceneControl的OnMouseDown事件 */ /*/ /处理点查询 private void OnMouseDown(object sender, ISceneControlEvents_OnMouseDownEvent e) if(mPointSearch.Checked)/check按钮处于打勾状态 /查询 mSceneControl.SceneGraph.LocateMultiple(mSceneControl.SceneGraph.ActiveViewer, e.x, e.y, esriScenePickMode.esriScenePickAll, false, out mHit3DSet); mHit3DSet.OnePerLayer(); if (mHit3DSet = null)/没有选中对象 MessageBox.Show(没有选中对象); else /显示在ResultForm控件中。mHit3DSet为查询结果集合 mResultForm.Show(); mResultForm.refeshView(mHit3DSet); mSceneControl.Refresh(); 第四步，在ResultForm中显示结果结合，其代码如下：/显示结果集合 public void refeshView(IHit3DSet pHit3Dset) /用tree控件显示查询结果 mTreeView.BeginUpdate(); /清空tree控件的内容 mTreeView.Nodes.Clear(); IHit3D pHit3D; int i; /遍历结果集 for (i = 0; i pHit3Dset.Hits.Count; i+) pHit3D = pHit3Dset.Hits.get_Element(i) as IHit3D; if(pHit3D.Owner is ILayer) ILayer pLayer = pHit3D.Owner as ILayer; /将图层的名称和坐标显示在树节点中 TreeNode node = mTreeView.Nodes.Add(pLayer.Name); node.Nodes.Add(X= + pHit3D.Point.X.ToString(); node.Nodes.Add(Y= + pHit3D.Point.Y.ToString(); node.Nodes.Add(Z= + pHit3D.Point.Z.ToString(); /将该图层中的所有元素显示在该树节点的子节点 if(pHit3D.Object != null) if (pHit3D.Object is IFeature) IFeature pFeature = pHit3D.Object as IFeature; int j; /显示Feature中的内容 for (j = 0; j pFeature.Fields.FieldCount; j+) node.Nodes.Add(pFeature.Fields.get_Field(j).Name + : + pFeature.get_Value(j).ToString(); mTreeView.EndUpdate(); 2.4 矢量文件生成TIN本例主要是利用大量的矢量文件生成不规则三界网TIN,并显示到mSceneControl控件中.其控件布局如下图所示：图9 矢量文件构造Tin界面布局（红线框内）表2 控件的名称和类型对照表控件类型Text属性控件名称备注ComboBox无mLayerCombox选择图层ComboBox无mFeildCombox选择与图层对应的字段ComboBox无mTINType选择生成Tin文件的类型Button刷新图层RefreshLayer将当前工程的图层显示到mLayerCombox中去Button构建TINConstructTin创建TIN另外，由于生成Tin文件的类型是固定的，不需要从场景中获得，所以mTINType复选框下拉菜单的内容也是固定的，可以通过修改ComboBox控件的Items属性来设定下拉菜单的内容，如图10。本文主要介绍以下“点”、“直线”、“光滑线”三种构建TIN的类型，其他的类型请参阅arcgis帮助文档。 图10 设定mTINType复选框下拉菜单的内容为RefreshLayer按钮添加Click事件，其代码如下： /*/ /* RefreshLayer按钮Click事件 */ /*/ /刷新图层 private void RefreshLayer_Click(object sender, EventArgs e) mLayerCombox.Items.Clear(); /得到当前场景中所有图层 int nCount = mSceneControl.Scene.LayerCount; if (nCount = 0)/没有图层的情况 MessageBox.Show(场景中没有图层，请加入图层); return; int i; ILayer pLayer = null; /将所有的图层的名称显示到复选框中 for (i = 0; i nCount; i+) pLayer = mSceneControl.Scene.get_Layer(i); mLayerCombox.Items.Add(pLayer.Name); /将复选框设置为选中第一项 mLayerCombox.SelectedIndex = 0; addFieldNameToCombox(mLayerCombox.ItemsmLayerCombox.SelectedIndex.ToString(); 为mLayerCombox控件添加SelectedIndexChanged事件，其代码如下：/*/ /* mLayerCombox的SelectedIndexChanged事件 */ /*/ private void OnSelectIndexChange(object sender, EventArgs e) addFieldNameToCombox(mLayerCombox.ItemsmLayerCombox.SelectedIndex.ToString(); /更加图层的名字将该图层的字段加入到combox中 private void addFieldNameToCombox(string layerName) mFeildCombox.Items.Clear(); int i; IFeatureLayer pFeatureLayer = null; IFields pField = null; int nCount = mSceneControl.Scene.LayerCount; ILayer pLayer = null; /寻找名称为layerName的FeatureLayer; for (i = 0; i nCount; i+) pLayer = mSceneControl.Scene.get_Layer(i) as IFeatureLayer; if (pLayer.Name = layerName)/找到了layerName的Featurelayer pFeatureLayer = pLayer as IFeatureLayer; break; if(pFeatureLayer != null)/判断是否找到 pField = pFeatureLayer.FeatureClass.Fields; nCount = pField.FieldCount; /将该图层中所用的字段写入到mFeildCombox中去 for (i = 0; i nCount; i+ ) mFeildCombox.Items.Add(pField.get_Field(i).Name); mFeildCombox.SelectedIndex = 0; 为ConstructTin按钮添加Click事件，其代码如下： /*/ /* ConstructTin按钮的Click事件 */ /*/ /创建Tin private void ConstructTin_Click(object sender, EventArgs e) if(mLayerCombox.Text = | mFeildCombox.Text = )/判断输入合法性 MessageBox.Show(没有相应的图层); return; ITinEdit pTin = new TinClass(); /寻找Featurelayer IFeatureLayer pFeatureLayer = mSceneControl.Scene.get_Layer(mLayerCombox.SelectedIndex) as IFeatureLayer; if(pFeatureLayer != null) IEnvelope pEnvelope = new EnvelopeClass(); IFeatureClass pFeatureClass = pFeatureLayer.FeatureClass; IQueryFilter pQueryFilter = new QueryFilterClass(); IField pField = null; /找字段 pField = pFeatureClass.Fields.get_Field(pFeat