第五章+三维分析.pptx

1、第五章 三维分析CDIO教学改革教案,数字化小区建立与通视性分析,天际线分析,提纲,5.1 3D 模型 5.2 三维场景创建关键技术 5.3 数字化小区建立 5.4 三维分析功能,5.1 3D模型,3D feature data Point Polyline Polygon MultiPatch Surface data Raster TIN Terrain Surfaces,5.1.1 3D feature data,关于3D Feature Data,视线:3D Feature Data,5.1.1 3D feature data,关于MultiPatch（多片）,5.1.1 3D fea

2、ture data,创建3D Feature Class Geodatabase Feature Class Shapefile,可创建Shapefile格式的MultiPatch，但不建议这样做，因为Shapefile不能保存纹理。,5.1.1 3D feature data,创建3D Feature Class Feature To 3D By Attribute,输入2D Features,高程字段,终止高程，适用Line,输出3D Features,5.1.1 3D feature data,创建3D Feature Class Import 3D Files,The 3D Studi

3、o Max (*.3ds), VRML and GeoVRML 2.0 (*.wrl), SketchUp 6.0 (*.skp), OpenFlight 15.8 (*.flt), and billboards (PNG, JPEG, BMP, TIFF, GIF, and so on) formats are supported. The output feature class must be placed in a geodatabase, rather than a shapefile, if textures (images mapped onto geometry faces)

4、are to be preserved.,5.1.1 3D feature data,创建3D Feature Class Layer 3D to Feature Class,For an input feature to be converted, the result must support representation as a multipatch. For example, points symbolized as 3D markers can be converted.,5.1.1 3D feature data,编辑3D Feature Class,5.1.2 Surface

5、data,关于Surface data 1）TIN的生成算法 2）ArcGIS的TIN 3）TIN的显示 4）TIN的创建 5）Terrain,Raster,TIN,Terrain,1） TIN的生成算法,TIN:由分散的地形点按照一定规则（如Delaunay规则）构成的一系列不相交的三角形,Delaunay三角网 （没有任何点在三角形外接圆内）,1） TIN的生成算法,Delaunay三角网生成算法 凸包插值算法（第一步：凸包生成）,4点：min(x-y),min(x+y),max(x-y),max(x+y),凸包生成：循环找右侧距离最大点,1） TIN的生成算法,Delaunay三角网生成

6、算法 凸包插值算法（第二步：凸包三角剖分）,相邻凸包边组成的三角形边界及内部不包含凸包其他点，去掉该点组成新凸包,循环直至凸包只有三个点,1） TIN的生成算法,Delaunay三角网生成算法 凸包插值算法（第三步：离散点内插）,外接圆包含待插入点所有三角形，去除公共边，将插入点与所有顶点相连,循环至无离散点,1） TIN的生成算法,炸弹算法,（1） 在所采集的离散点中任意找一点，然后查找距此点最近的点，连接后作为初始基线。 （2） 在初始基线右侧运用Delaunay法则搜寻第三点，具体的做法是：在初始基线右侧的离散点中查找距此基线距离最短的点，做为第三点。 （3） 生成Delaunay三角形

7、，再以三角形的两条新边（从基线起始点到第三点以及第三点到基线终止点）作为新的基线。 （4） 重复步骤（2），（3）直至所有的基线处理完毕。,2）ArcGIS的TIN,以TIN模型为基础 顶点和三角面可定义一个整数属性值：tag value TIN中可存在无插值区域 Edge类型 Regular Soft Hard Outside,3）TIN的显示,TIN图例,4）TIN的创建,Create TIN masspoints：点或(线或面)节点作为顶点,4）TIN的创建,Create TINBreakLine 线或面强制作为三角面的边，更精确表达地形 Softline hardline,4）TIN的

8、创建,Create TINReplace Polygon 面内三角面高程指定为面的某数值型字段值，边缘强制作为边（soft和hard）。,4）TIN的创建,Create TINErase Polygon 面外作为插值区域，边缘强制作为边（soft和hard） Create TINClip Polygon 面内作为插值区域，边缘强制作为边（soft和hard）,masspoints+softerase,masspoints+softclip,4）TIN的创建,Create TINFill Polygon 面内三角面属性指定为面的某整数型字段值，边缘强制作为边（soft和hard） 综合实例,4）

9、TIN的创建,Raster To Tin,（1）保留重要点法：3*3模板，中心高程与由八邻域高程内插得到的高程进行比较，当差异超过阈值时被保留 （2）启发丢弃法：首先将格网输入生成一个规则的三角网，此时所有格网结点都是规则三角网的节点，逐步迭代至满足节点数量条件或满足一定精度为止。（ArcGIS）,4）TIN的创建,Edit TIN 在原有三角网基础上，通过添加矢量数据的方式重新构建TIN,5）Terrain,关于Terrain,A terrain dataset is a multiresolution, TIN-based surface built from measurements s

10、tored as features in a geodatabase. Terrains have participating feature classes and rules. The terrain datasets rules control how features are used to define a surface. For example, a feature class containing edge of pavement lines for roads could participate with the rule that its features be used

11、as hard breaklines.,5）Terrain,为什么使用Terrain Lidar(LightLaser Detection and Ranging):机载雷达，是激光探测及测距系统的简称 Sonar(Sound Navigation and Ranging ):声音导航与测距,Lidar点云,Remotely sensed elevation data, such as lidar and sonar point measurements, number in the hundreds of thousands to hundreds of millions. Managing

12、 and modeling this type of data is cumbersome for most hardware and software available today. Terrain datasets are an efficient way to manage large point-based data in a geodatabase and produce high-quality, accurate surfaces on the fly.,5）Terrain,创建Terrain,准备数据 （要素类）,参与要素类,点平均距离,5）Terrain,创建Terrain

13、,确定生成方式,确定金字塔类型,确定金字塔层参数,5.2 三维场景创建关键技术,Layer Properties Base Height和Offset Extrude Scene Properties/Globle Properties,5.2 三维场景创建关键技术,Layer Properties-Base Height 依据Surface 3D Feature Data本身 常数或表达式,遥感数据依据Surface,5.2 三维场景创建关键技术,Layer Properties-Offset,湖泊栅格高程为0，偏移适当数值,向上编译适当值，突出显示道路,5.2 三维场景创建关键技术,Lay

14、er Properties-Base Height and Offset,ArcScene,ArcGloble,5.2 三维场景创建关键技术,Layer Properties-Extrusion：按常数或表达式沿垂直方向拉伸矢量数据,建筑按Height字段拉伸,大坝按常数拉伸效果,5.2 三维场景创建关键技术,Scene Properties/Globle Properties,垂直夸张比例,太阳高度和方位,垂直夸张比例,太阳高度和方位,坐标系统,5.3 数字化小区建立,数据描述,1）建筑的导入 2）地面的捕设 3）车的停放 4）路灯、电线竿和路标 5）其他设施的加入,5.3 数字化小区建立,

15、1）建筑的导入MultiPatch,5.3 数字化小区建立,1）建筑的导入多彩多姿的建筑,关键技术 UniqueValue着色 Base Height：依据ID字段 Extrusion：延伸5米,5.3 数字化小区建立,2）地面的布设 图层：草地、主干道、人行道、池塘、建筑四周道路、停车场,关键技术 显示风格：Style Reference3D Basic 突出显示停车场等：Offset,5.3 数字化小区建立,3）车的停放 图层：车,关键技术 风格 风格库：3D Vehicles 正确停放：optionsangle 尺寸：3,5.3 数字化小区建立,4）路灯、电线竿和路标 图层：路灯电线竿路

16、标、电力线、变压器,关键技术 风格库：3D Street Furniture 路灯电线竿路标：Size=12；适宜的Angle Base Height：变压器10；电力线12,5.3 数字化小区建立,5）其他设施的加入 四周建筑、消防栓、板凳、树 3D Buildings、 3D Street Furniture 、3D Trees,5.4 三维分析功能,5.4.1 可视性分析 5.4.2 天际线 5.4.3 Surface Volumn 5.4.4 Cut/Fill,5.4.1可视性分析,1）通视性分析（Line of Sight） Can I see that from here? 计算方法：射线算法 2）可视区分析（Viewshed） What can I see from these locations?,1）通视性分析,可视性实现,观察线,障碍MultiPatch,输出观察结果线,表面,输出阻碍点,注：如果不输入障碍点，则输出观察结果线贴近表面,1）通视性分析,实例,2） 可视区分析,