arcgis10通视分析.docx
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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_ex10\ex21\ex21.mxd，激活dataframe1，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dataframe1，在DataFrameProperties话框的General标签中将MapUnits和DisplayUnits均改为Meters。
在3DAnalyst工具条中，点击产生视线按钮（CreateLineofSight），出现LineOfSight对话框：
Defineheightoffsets
Observeroffset：
1观察点的相对高程，键盘输入
Targetoffset：
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1dataframe1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Targetisvisible表明两点间可视；如显示Targetisnotvisible表明两点间不可视。
利用基本工具条中的SelectElement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：
\ex21\temp
工作空间-临时工作空间：
\ex21\temp
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3DAnalystTools/转换/由TIN转出/TIN转栅格，
输入TIN：
地形
输出栅格：
\ex21\temp\surf1
输出栅格类型：
float
方法：
linear
采样距离：
cellsize10
Z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3DAnalystTools/可见性/视域，设置对话框：
Inputsurface：
surf1选择三维表面图层名
Observerpoints：
观察点选择观察点图层名（此处为“观察点”）
Outputraster：
visible1输入产生栅格数据的名称，路径按初始设定
Zfactor：
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），NotVisible：
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“Attributeof观察点”。
确认该表处于不可编辑状态，选用菜单Options/Addfield…，出现addField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：
FieldName：
Spot
DataType：
ShortInteger
Precision：
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/StartEditing，输入Spot字段的数值90，选用菜单Editor/StopEditing，出现提示“SaveEditing？
”，选“是（Y）”确认，返回地图窗口，ArcToolbox中选用菜单3DAnalystTools/可见性/视域，出现设置对话框：
Inputsurface：
surf1选择三维表面图层名
Observerpoints：
观察点选择观察点图层名（此处为“观察点”）
Outputraster：
visible2输入产生栅格数据的名称，路径按初始设定
Zfactor：
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
dataframe1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3DShapefile，ArcToolbox中选用菜单3DAnalystTools/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_road
Z因子：
1
方法：
linear
按OK键继续，在dataframe1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3DAnalystTools/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AttributeofVisible3，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）
0722
1111
271
388
488
……
……
2091
2111
可以返回dataframe1，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3DShapefile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3DShapefile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：
\ex21\temp
工作空间-临时工作空间：
\ex21\temp
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3DAnalystTools\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：
\ex21\hillbase3，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3DAnalystTools\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：
\ex21\temp\bldg3D
按确定，产生多面体要素类bldg3D，移除buildings，启用ArcToolbox中选用菜单3DAnalystTools\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：
\ex21\temp
工作空间-临时工作空间：
\ex21\temp
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3DAnalystTools/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3DShapefileSkyline，这是从观察点环视一圈，看到的三维天际线。
3DAnalystTools/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3DAnalystTools/转换/由TIN转出/TIN转栅格，
输入TIN：
公园地形
输出栅格：
\ex21\temp\HllGrd
输出栅格类型：
float
方法：
linear
采样距离：
cellsize10
Z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shapefilegrdpnt。
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3DAnalystTools/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3DAnalystTools/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shapefileBrr3Dpnt，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：
\temp\hllgrd与地形栅格相同
确定，障碍面上的三维点转换成栅格BrrGrd。
3DAnalystTools/栅格计算/减，继续设置：
输入栅格数据或常量值1：
BrrGrd
输入栅格数据或常量值2：
Hllgrd
输出栅格：
temp\BldgHgt
确定，视线障碍栅格和公园地形栅格相减，得到结果BldgHgt，其单元值为相对于地形，对建筑物高度的限制（图13），最低为0（出现负值是计算误差，负值处靠近天际线、观察点，没有坡度的视线方向），最高为18.4m。
图13计算得到建筑限高栅格
6小结
视域分析与视线分析不同：
视域分析用于确定从三维表面上的某一点向周围观察，可以看到的范围，也可以沿着某一路径运动，可以看到的范围。
可以依托TIN或Grid。
临时输入是视线，输入的是图形Graph，计算结果也是图形。
视域分析比通视分析复杂，只能依托于栅格表面，有观察点和观察路径两种方法。
如果是观察点，应该是矢量要素，有高程属性。
如果是观察路径，应该是三维线要素，其高程可以沿着路径而变化。
作视域分析前，应在观察点的图层属性表中添加相关的字段，输入高程值。
否则，默认的观察点高程就是比对应的三维表面高程高1个坐标单位。
视域分析的结果是栅格图层，每一栅格单元的取值表示该点被观察到的次数。
如果是观察点，计算结果栅格只有0和1两种取值。
如果是路径，表示在观察路径上每前进一步（移动的距离相当于一个栅格单元），作一次观察点分析，走完全部路径，每个栅格单元的取值累计相加，结果还是一个栅格，观察到的次数累加，因此路径视域分析也是多个单点分析的叠合、累加，因此计算时间较长。
（注：
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