Визуализация рельефа и создание 3D моделей в ArcMap9
по адресу http://gis-lab.info/qa/3dviz-ag.html
Начальные сведения о 3d - визуализации рельефа в ArcGis 9.х, медленно но верно вытесняющей ArcView 3.x. Нижеприведенные примеры – долина р. Котуй, Анабарское плато, юго-восток Таймырского АО.
В отличие от ArcView 3х, в ArcMap 9 в стандартном пользовательском интерфейсе значительно усовершенствовано построение TIN. Для создания TIN-модели рельефа требуется один или несколько слоев, имеющих в атрибутивной таблице значения абсолютной высоты. В этом примере будут использоваться слой горизонталей (линейный) и слой отметок высот всех типов (точечный).
Загружаем в проект нужные слои. Активизируем модуль 3D Analyst (Tools – Extentions – 3D Analyst (рис. 1).
Вызвав контекстное меню щелчком правой кнопки мыши на панели инструментов Arcmap, включаем панель 3D Analyst (рис.2).
Открываем меню в левой части панели 3D Analyst и выбираем Create/ Modify TIN. Появляется диалоговое окно, в котором слева предлагается выбор слоев, на основе которых может быть построена TIN – модель (рис.3).
Отмечаем галочкой темы (слои), содержащие информацию о высоте – в нашем случае rel_ point200 и rel_ line200, и для каждой темы справа в списке Height Source выбираем поле в атрибутивной таблице, содержащее значения высот – в нашем случае в обоих темах поле AHEIGHT . Остальные значения указывают путь и имя результирующей TIN-модели. После нажатия ОК – идет построение модели, результат – рис. 4.
Можно отредактировать легенду TIN (двойным щелчком на названии TIN-темы вызвать ее свойства и перейти на вкладку Symbology. Параметр Edge type можно снять, это те же горизонтали, только построенные автоматически по интерполированному TIN в соответствии с заданными интервалами (этот параметр может, однако, пригодиться, если надо построит свой особый слой горизонталей, отличный от исходного). ArcMap представляет широкие возможности для раскраски рельефа (цветовые шкалы, рис.5) и классификации (кнопка Classify, рис 6).
Можно задать любое количество классов и любые интервалы между ними, цветовые шкалы так же можно редактировать (рис.7).
Результат редактирования представлен на рис. 8. Созданную легенду можно сохранить для будущего использования нажав правой кнопкой мыши на названии темы и выбрав – Save As Layer File (Сохранить как файл слоя).
В дальнейшем TIN можно модифицировать и уточнять, добавляя новые слои любых типов, имеющие в атрибутике абсолютные высоты.
Далее нужно переконвертировать TIN в GRID (3D Analyst – Convert – TIN to Raster), при этом можно задать размер ячейки GRID (рис.9).
В полученном GRID надо поменять легенду, тем же способом, что и ранее был описан для TIN, в поле Show: надо сменить Stretched на Classified (рис.10). Все прилагающиеся цветовые легенды шкалы высот сделаны из расчета, что зеленым обозначаются большие значения, а коричневым – меньшие. Чтобы «развернуть» цвета в обратном порядке, щелкаем мышью на столбце с цветами и выбираем Flip Colors.
Дальнейшие операции весьма сходны по сути с описанными для ArcView 3 x. Делаем слой оттенения (3D Analyst- Surface Analysis – Hillshade), в диалоговом оконе задаем направление и высоту солнца, при необходимости меняем Cell Size на идентичные исходному GRID, и обязательно меняем путь и имя Hillshade – растра с Temporary (временный) на любой постоянный путь и название файла (рис. 11).
Далее помещаем полученный слой Hillshade под Grid в списке слоев, и задаем слою GRID прозрачность вызвав его свойства (Properties) и закладку Display (рис. 12).
Все дальнейшие действия – это комбинированию легенд слоев GRID и Hillshade и прозрачности слоя GRID. Возможный результат – на рис.13. В качестве примера можно скачать легендыgrid 0-1200.lyr (рассчитана на высоты 0-1300 м) и hillshade .lyr (перед подгрузкой тип легенды Stretched необходимо заменить на Classified)
Теперь у нас есть все необходимое для создания трехмерной модели местности. Для этого можно использовать приложение ArcScene, вызываемое с панели инструментов 3D Analyst (рис.14).
На рис. 15 – окно ArcScene, сходное с окном ArcMap, в него также можно добавлять любые темы.
Сначала нужно загрузить собственно слой поверхности – либо полученный ранее TIN, либо GRID, результат будет примерно одинаков . После добавления слоя в проект ArcScene подгружаем ему легенду . lyr, заранее сохраненную в ArcMap. Затем идем в свойства темы, на вкладку Base Heights. Здесь нам надо установить, во первых, базовую поверхность (GRID или TIN), а во вторых – Z-factor – соотношение горизонтального и вертикального масштабов (рис.16).
Для гористых местностей его надо ставить 3—7, для равнинных 10—20. Получаем следующую картинку – рис.17.
Далее на нее можно накладывать как векторные, так и растровые слои, для которых во вкладке свойств Base Heights устанавливаем ту же поверхность и Z- factor, что и для базового слоя высот. В принципе он (базовый слой высот – TIN или GRID) вообще может и не присутствовать в ТОС ArcScene, а быть только обозначенным во всех слоях. Иногда имеет смысл сделать Z- factor для накладываемых слоев чуть (на 0,5-1) большим, так как векторы могут местами «зарываться» в базовый слой из-за разности визуализации растровых и векторных данных. Например, на трехмерную модель наложена гидросеть (рис. 18).
Можно наложить на 3D модель космическую съемку, так же добавив соответствующий растр в ТОС и установив Base Heights и Z- factor. Если у вас достаточно мощная видеокарта, имеет смысл на вкладке свойств растра снимка Rendering выставить Quality Encashment… – High (рис.19), но на слабых картах (менее 64 мб памяти) работа может сильно замедлиться.
На рис.20 – снимок ETM + каналы 3-4-5, наложенный на 3- d поверхность. Обведена на рисунке панель, при помощи инструментов которой можно управлять изображением – масштабировать, вращать, менять центр вращения, сдвигать и даже имитировать полет над местностью.
