arcgis10-通视分析

通视分析Demo1 输入视线分析通视性打开地图文档gis_ex10ex21ex21.mxd，激活 data frame1，该视图有点状图层 “观察点”，线状图层“道路”，TIN 图层“地形”（见图 1）。鼠标双击 data frame1，在 Data Frame Properties 话框的 General 标签中将 Map Units 和 Display Units 均改为 Meters。在 3D Analyst 工具条中，点击产生视线按钮 （Create Line of Sight），出现Line Of Sight 对话框：Define height offsets Observer offset：1 观察点的相对高程，键盘输入Target offset：1 目标点的相对高程，键盘输入一旦确定了观察点和目标点的相对高程，就可以连续进行视线分析。此时，屏幕上出现十字光标，可以在三维表面上指定观察点和目标点。先用鼠标将十字光标移到观察点处，按下左键不放，再把鼠标十字光标移到目标点处，松开鼠标的左键，系统根据用户观察点和目标点的位置，绘制出一条连接线段。这条线往往是红绿相间的，绿色表示连线上的可视部分，红色表示连线上的不可视部分（见图 2）。图 1 data frame1 的显示图 2 两点间的视线输入需注意，不能仅仅根据连线的颜色判断两点之间是否可视，因为连线的上的不同颜色，仅仅是反映当目标点在连线上的某一点时，是否可视，并不是直接反映观察点（起点）和目标点（终点）之间是否可视。要判断观察点（起点）和目 标点（终点）之间是否可视，要看 ArcMap 窗口最下方的状态栏中的文字显示，如显示 Target is visible 表明两点间可视；如显示 Target is not visible 表明两点间不可视。利用基本工具条中的 Select Element 按钮，可以调整起点、终点的位置，按键盘中的 Delete 键，可以删除，再次选用按钮 ，可以再添加。Demo2 基于视点的视域分析2.1 将TIN转换为栅格本练习将分析观察点的可视地表范围、沿道路的可视地表范围。主菜单中选用“地理处理-环境”，进一步设置：工作空间-当前工作空间：ex21temp 工作空间-临时工作空间：ex21temp输出坐标系：与输入相同处理范围：与图层地形相同按确定返回，启用ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools /转换/由TIN转出/TIN转栅格，输入TIN：地形输出栅格：ex21temp surf1输出栅格类型：float方法：linear采样距离：cellsize 10Z因子：1按确定返回，不规则三角网“地形”转换为栅格数据集surf1。2.2 产生单个观察点的视域栅格选择菜单ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools /可见性/视域，设置对话框：Input surface：surf1 选择三维表面图层名Observer points：观察点 选择观察点图层名（此处为“观察点”）Output raster：visible1 输入产生栅格数据的名称，路径按初始设定Z factor：1 纵向比例不夸张按 OK 键继续，系统产生栅格状视域分析结果图层 visibile1，自动分成 2 类（见图 3），Not Visible：表示站在观察点不可见的范围，默认为红色（地图中较 深颜色），Visible：表示站在观察点的可见范围，默认为绿色（地图中较浅颜色）图 3观察点的视域分析结果（不设置观察点的高程）2.3 改变观察点的高程基于观察点的视域分析与前面使用过的视线分析不同。视线分析可以由用户指定观察点和目标点的相对高程。视域分析中，需预先设定部分参数，其中有观察点的高度。在前面进行的视域分析中，没有作任何特别的设置，系统默认观察点的高度是比所在位置三维表面高 1 个单位。例如，上述练习中，观察点所在处的三维表面的高程为 78 米，观察点的高程即为 79 米。用户可以在观察点图层的属性表中设置特定的字段，设定观察点的高程。常用的字段有：Spot：指定观察点的绝对高程值 OffisetA：三维表面高程不变，设定观察点的高程偏移值 OffsetB：观察点高程不变，设定三维表面的高程偏移值打开“观察点”专题的属性表“Attribute of 观察点”。 确认该表处于不可编辑状态，选用菜单 Options / Add field，出现 add Field 对话框，为属性表“Attributeof 观察点”增加一个新的字段（若原文件已有该字段则不需要增加），键盘输入： Field Name：SpotData Type：Short IntegerPrecision：4按 OK 键确认后新字段添加完毕，还要为该字段添加数据，在 Editor 工具栏中选择 Editor / Start Editing，输入 Spot 字段的数值 90，选用菜单 Editor / Stop Editing，出现提示“Save Editing？”，选“是（Y）”确认，返回地图窗口，ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools /可见性/视域，出现设置对话框：Input surface：surf1 选择三维表面图层名Observer points：观察点 选择观察点图层名（此处为“观察点”）Output raster：visible2 输入产生栅格数据的名称，路径按初始设定Z factor：1 纵向比例不夸张按 OK 键继续，系统产生栅格状视域分析结果图层 visibile2，（见图4）。图 4 观察点绝对高程为 90 米时的视域显示2.4 两次视域分析结果的比较 前一次不作任何设置，观察点高程仅仅是比对应的三维表面高 1 米。后一次则是设定了观察点的绝对高程为 90 米，得到的分析结果略有差异。同样方法也可以在观察点的属性表中增加字段 OffsetA 和 OffsetB，来调整观察点和地形的相互关系。读者可以自行试验。如果几个字段同时出现在属性表中，系统根据三者的之间的相对关系进行计算，再得到对应的观察点高度。Demo3 基于路径的视域分析data frame1 中，已经有了 TIN 图层“地形”、线状图层“道路”、点状图层“观察点”。先将线状图层“道路”转化为 3D Shapefile，ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools /功能性表面/插值shape，出现设置对话框，做出如下设置： 输入表面：地形输入要素类：道路 下拉选择路径图层名输出要素类：3D_roadZ因子：1方法：linear按 OK 键继续，在 data frame1 中就有了一个新的图层 3D_road。关闭道路图层，选择3D_road中南北走向的那条道路，在ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools /可见性/视域，出现如下对话框：输入栅格：surf1 下拉选择作为三维表面的图层名输入观察点或观察折线要素：3D_road 下拉选择观察点的图层名输出栅格：visible3 产生栅格数据的名称，保存路径为初始设定Z 因子：1 纵向比例不夸张图5 基于路径的视域分析结果（南北向道路）按OK键确定，系统经过一段时间的计算，得到视域分析的结果栅格图层Visibile3（见图 6）。视域分析不仅判断三维表面上是否可见的范围，也可以记录可视的范围内每 一栅格单元可以被观察到的次数。计算得到的结果是栅格图层，其中每个单元的 值表示沿着观察路径该单元可以被看到的次数，观察的总次数应该等于观察路径 的总长度除以栅格单元的大小，即观察者沿者路径移动的步长由栅格单元的大小 决定。打开属性表 Attribute of Visible3，显示如下：Value（取值即被看到的次数） Count（取该值的栅格共有几个）0 7221 1112 713 884 88 209 1211 1可以返回 data frame1，进入图层符号设置对话框，按观察到的次数多少进行分类显示。本练习的路径视域分析是对该图层中一条道路计算可视性，在选择集中只有一个3D Shapefile线要素。如果有多个线要素，计算结果是沿着多条道路观察到的栅格次数的累计相加。Demo4 根据三维线要素分析通视性4.1 地形表面上已有视线的通视分析打开ex21a.sxd，“公园地形”是用TIN表示的某公园内部的地形，观察点位于公园外部山脚，目标点位于公园内某一山丘顶部。“观察线”是依据已知观察点、目标点的X、Y、Z坐标值输入的一条3D Shapefile线要素。主菜单中选用“地理处理-环境”，进一步设置：工作空间-当前工作空间：ex21temp 工作空间-临时工作空间：ex21temp输出坐标系：与公园地形相同处理范围：默认按确定返回，启用ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools 可见性通视分析，继续设置：输入表面：公园地形 输入线要素：视线 输出要素类：los1.shp输出障碍点要素类：obs1.shp 按确认，计算生成线要素los1、点要素obs1。打开los1属性表，可以看到字段TarlsVis，如果取值1，表示通视，取值0即不通视。点要素obs1是空的，遮挡视线的障碍点不存在。图6 仅考虑公园内山体地形遮挡的通视分析4.2 多面体要素参与通视分析公园外部拟建立一组建筑物，建成后是否影响原有的通视性，需要计算判断。加载buildings.shp，该数据是二维的，进入buildings图层属性基本高度，设置：在自定义表面上浮动：ex21hillbase3，进入“拉伸”选项，勾选“拉伸图层中的要素”，在“拉伸值或表达式”文本框右侧点击计算器按钮，选择左侧字段，输入表达式height *1，按确定返回“拉伸”选项对话框。在“拉伸方式”下拉表中选择“将其添加到各要素的最大高度”，按确定，拟建建筑在地表模型上以三维方式显示，启用ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools 转换3D图层转要素类，继续设置：输入要素图层：buildings输出要素类：ex21tempbldg3D按确定，产生多面体要素类bldg3D，移除buildings，启用ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools 可见性通视分析，继续设置：输入表面：公园地形 输入线要素：视线 输入要素：bldg3D 输出要素类：los2.shp输出障碍点要素类：obs2.shp图7 多边形转换为多面体按确认，计算生成线要素los2、点要素obs2。打开los2属性表，可以看到字段TarlsVis取值都为0，即不通视，改组建筑物建成后，预定的视线将受遮挡。点要素obs2是从观察点出发，产生遮挡的第一点，在建筑物外墙。图8 多面要素与三维表面通视分析Demo5 天际线与建筑限高5.1 基于天际线的三维障碍面打开ex21b.sxd，如图9所示。观察点周边可能出现建筑物，按当地景观规划要求，从观察点看山体，新建建筑物不得遮挡天际线，为此限制建筑物高度。主菜单中选用“地理处理-环境”，进一步设置：工作空间-当前工作空间：ex21temp 工作空间-临时工作空间：ex21temp输出坐标系：与输入相同处理范围：默认按确定返回，启用ArcToolbox中选用菜单3D Analyst Tools /可见性/天际线，继续设置：输入观察点要素：观察点输入表面：公园地形虚拟表面半径：0米虚拟表面高程：0米要素细节层次：full_detait输出要素类：Skyline.shp图9 观察点和地形确认，产生3D Shapefile Skyline，这是从观察点环视一圈，看到的三维天际线。3D Analyst Tools /可见性/天际线障碍，继续设置：输入观察点要素：观察点输入要素： Skyline输出要素类：SkBarr.shp最小半径：0米最大半径：0米闭合：不勾选基础高程：线性单位 0米投影到平面：不勾选按确定，产生多面体SkBarr.shp，由天际线和观察点组合而成（图10）。如果某建筑物高于该多面体，就会对观察点看到的天际线产生遮挡。图10天际线障碍面5.2 获取位于障碍面表面的网格点启用ArcToolbox中选用菜单 3D Analyst Tools /转换/由TIN转出/TIN转栅格，输入TIN：公园地形输出栅格：ex21temp HllGrd输出栅格类型：float方法：linear采样距离：cellsize 10Z因子：1按确定返回，不规则三角网“公园地形”转换为栅格数据集HllGrd。ArcToolbox/转换工具/由栅格转出/栅格转点，输出点要素：grdpnt.shp。按确定，产生shapefile grdpnt。进入grdpnt图层属性/拉伸，拉伸图层中的要素：勾选拉伸值或表达式：120拉伸方式：将其添加到各要素的基本高度按确定，显示结果如图11，选用3D Analyst Tools /转换/3D图层转要素，继续设置：输入图层：grdpnt输出要素类：3Dline.shp图11 格网点拉伸结果按确定，网格点变为三维线（显示结果和拉伸一致），选用3D Analyst Tools /3D要素/3D线与多面体相交，继续设置：输入线要素：3Dline输入多面体要素：SkBarr连接属性：IDS_ONLY输出点：Brr3Dpnt.shp确定，生成shapefile Brr3Dpnt，这些点均在三维障碍面的表面（如图12）.图12 位于障碍面表面的格网点5.3 产生限制建筑相对高度的栅格ArcToolbox/转换工具/转为栅格/点转栅格，继续设置：输入要素：Brr3Dpnt值字段：Shape.Z输出栅格数据集：BrrGrd像元分配类型：mean优先级字段：none像元大小：temphllgrd 与地形栅格相同确定，障碍面上的三维点转换成栅格BrrGrd。3D An