arcgis10通视分析.docx

1、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_ex10ex21，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 Observe

2、r 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

3、，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 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

4、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。 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

5、，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） 改变观察点的高程基于观察点的

6、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

7、 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

8、（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 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

9、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

10、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

11、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 fr

12、ame1，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 地形表面上已有视线的通视分析打开，“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

13、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：输出障碍点要素类： 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 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，该数据是二维的，进入buildin

14、gs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ArcToolbo

15、x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：输出障碍点要素类：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 基于天际线的三维障碍面打开，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

16、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：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

17、素：观察点输入要素： Skyline输出要素类：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，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 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Hll

18、Grd。ArcToolbox/转换工具/由栅格转出/栅格转点，输出点要素：。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：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

19、：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 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：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 Analyst Tools /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：tempBldgHgt确定，视线障碍栅格和公园地形

20、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。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。