ArcGIS三维分析

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1、2021/6/4基础教程基础教程1P h o t o s h o p P h o t o s h o p P h o t o s h o p ArcGISArcGIS三维分析三维分析2021/6/4基础教程基础教程2主要内容主要内容v表面创建表面创建v表面分析表面分析vArcSceneArcScene三维可视化三维可视化2021/6/4基础教程基础教程3一、表面创建一、表面创建1.何谓表面何谓表面 表面即连续的值域，该值域的变化可能涉及到无数个表面即连续的值域，该值域的变化可能涉及到无数个点点 。图9.1 表面示意图2021/6/4基础教程基础教程4一、表面创建一、表面创建（1 1）栅格表面）

2、栅格表面 栅格表面以网格的形式存储，每个单元格内具有唯一栅格表面以网格的形式存储，每个单元格内具有唯一的的Z Z值，单元尺寸越小值，单元尺寸越小,表面精度越高。表面精度越高。图9.2 栅格表面示意图2021/6/4基础教程基础教程5一、表面创建一、表面创建（2 2）TINTIN表面表面 由具有由具有Z Z值的离散点两两联接构成不规则三角网值的离散点两两联接构成不规则三角网图9.3 TIN表面示意图2021/6/4基础教程基础教程6一、表面创建一、表面创建2.2.表面创建表面创建 创建表面模型主要有两种方法：插值法和三角测量法。创建表面模型主要有两种方法：插值法和三角测量法。（1 1）栅格表面）

3、栅格表面 常见的一个例子是利用采样点生成栅格常见的一个例子是利用采样点生成栅格DEMDEM图9.4 栅格表面创建图2021/6/4基础教程基础教程7一、表面创建一、表面创建图9.5 栅格表面创建图2021/6/4基础教程基础教程8一、表面创建一、表面创建 图9.6 三维立体表面创建图2021/6/4基础教程基础教程9一、表面创建一、表面创建1 1）可变半径反距离权插值）可变半径反距离权插值 所谓可变半径插值，是指在输出栅格单元最大搜索半所谓可变半径插值，是指在输出栅格单元最大搜索半径范围内，找出最近的径范围内，找出最近的N N个点作为插值的输入点。个点作为插值的输入点。图9.7 可变半径反距离

4、权插值操作选择按钮图9.8 可变半径反距离权插值操作对话框2021/6/4基础教程基础教程10一、表面创建一、表面创建2 2）固定半径反距离权插值）固定半径反距离权插值 与可变半径操作方法类似，不同之处在于选择搜索与可变半径操作方法类似，不同之处在于选择搜索半径类型为固定（半径类型为固定（FixedFixed）。）。需要注意的是，固定半径插值时，使用指定搜索半需要注意的是，固定半径插值时，使用指定搜索半径内所有的点作为输入点。如果在搜索半径内没有任何点径内所有的点作为输入点。如果在搜索半径内没有任何点，这时将自动增加栅格单元的搜索半径，直到达到指定的，这时将自动增加栅格单元的搜索半径，直到达到

5、指定的最少点数为止。最少点数为止。2021/6/4基础教程基础教程11一、表面创建一、表面创建3 3）张力样条插值）张力样条插值 样条插值是用表面拟合一组点的方法，要求所有的样条插值是用表面拟合一组点的方法，要求所有的点均处于生成的表面上。点均处于生成的表面上。图9.9 张力样条插值操作按钮图9.10 张力样条插值操作对话框2021/6/4基础教程基础教程12一、表面创建一、表面创建4）规则样条插值）规则样条插值 规则样条允许控制表面的平滑度。规则样条允许控制表面的平滑度。需要注意的是，规则样条中的权重值用来控制表面需要注意的是，规则样条中的权重值用来控制表面的平滑度。权重指定三阶导数的系数，

6、以使表面的曲率的平滑度。权重指定三阶导数的系数，以使表面的曲率最小。权重值越大，表面越平滑，一阶导数（坡度）表最小。权重值越大，表面越平滑，一阶导数（坡度）表面也越平滑。通常，权重值取面也越平滑。通常，权重值取00.5。2021/6/4基础教程基础教程13一、表面创建一、表面创建5 5）克里金插值）克里金插值 克里金方法又分为普通克里金和泛克里金两种。普通克里金方法又分为普通克里金和泛克里金两种。普通克里金是应用最普遍的，它假定均值是未知的常数。泛克里金是应用最普遍的，它假定均值是未知的常数。泛克里金用于已知数据趋势的情况，并能够对数据进行科克里金用于已知数据趋势的情况，并能够对数据进行科学的

7、判断来描述它。学的判断来描述它。图9.11 克里金插值操作按钮图9.12 克里金插值操作对话框2021/6/4基础教程基础教程14一、表面创建一、表面创建6）邻域法插值）邻域法插值 v 邻域插值将邻域插值将TIN的一些方法与栅格插值方法结合起来。的一些方法与栅格插值方法结合起来。栅格表面使用输入数据点及其邻近栅格单元进行插值。栅格表面使用输入数据点及其邻近栅格单元进行插值。图9.13 邻域插值操作按钮图9.14 邻域插值操作对话框2021/6/4基础教程基础教程15一、表面创建一、表面创建（2 2）TINTIN表面的创建表面的创建 通常通常TINTIN是从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线是

8、从多种矢量数据源中创建的。可以用点、线与多边形要素作为创建与多边形要素作为创建TINTIN的数据源。的数据源。1 1）点集：它是）点集：它是TINTIN的基本输入要素，决定了的基本输入要素，决定了TINTIN表面的基本表面的基本形状。形状。图9.15 点集图2021/6/4基础教程基础教程16一、表面创建一、表面创建 2 2）隔断线）隔断线 它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。它可以是具有高度的线，也可以是没有高度的线。在在TINTIN中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可用来中构成一条或多条三角形的边序列。隔断线即可用来表示自然要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建要素如道表示自然

9、要素，如山脊线、溪流，也可以用来创建要素如道路。路。图9.16 隔断线图2021/6/4基础教程基础教程17一、表面创建一、表面创建裁切多边形：定义插值的边界，处于裁切多边形之外的输入数据将不参与插值与分析操作。删除多边形：定义插值的边界，与裁切多边形的不同之处在于多边形之内的输入数据将不参与插值与分析操作。替换多边形：可对边界与内部高度设置相同值，可用来对湖泊或斜坡上地面为平面的开挖洞建模。填充多边形：它的作用是对落在填充多边形内所有的三角形赋予整数属性值。表面的高度不受影响，也不进行裁切或删除。3 3）多边形）多边形 用来表示具有一定面积的表面要素，如湖泊、水体，或用来表示分离区域的边界。

10、2021/6/4基础教程基础教程18一、表面创建一、表面创建（4 4）ArcGISArcGIS中的实现中的实现 图9.18 创建TIN操作按钮图9.19 建TIN操作对话框2021/6/4基础教程基础教程19二、表面分析二、表面分析v 表面创建好之后，通常可用来进行进一步分析表面创建好之后，通常可用来进行进一步分析，以获取，以获取关于表面所在区域更多有价值的信息。关于表面所在区域更多有价值的信息。2021/6/4基础教程基础教程20二、表面分析二、表面分析1.1.计算表面积与体积计算表面积与体积（）表面积的概念 与平面面积不同，表面积是沿表面的斜坡计算的，考虑到了表面高度的变化情况。除非表面是

11、平坦的，通常表面积总是大于其二维底面积。图9.20 表面积计算各参数示意图2021/6/4基础教程基础教程21二、表面分析二、表面分析（）体积的概念体积指表面与某指定高度的平面（参考平面）之间的空间大小，按照参考平面的上下关系分为两部分，分别是平面之上的体积或平面之下的体积。图9.21 体积计算各参数示意图2021/6/4基础教程基础教程22二、表面分析二、表面分析（）（）ArcGISArcGIS中计算表面积与体积中计算表面积与体积 图9.23 表面积与体积计算操作对话框图9.22 表面积和体积计算按钮2021/6/4基础教程基础教程23二、表面分析二、表面分析.坡度与坡向的计算（基于坡度与坡

12、向的计算（基于TINTIN表面）表面）（1）坡度某点的坡度即为其所在三角面与水平面之间的夹角。XYZ坡度角图9.24 坡度示意图2021/6/4基础教程基础教程24二、表面分析二、表面分析ArcGISArcGIS中坡度的计算：中坡度的计算：图9.26 坡度计算操作对话框图9.25 坡度计算按钮2021/6/4基础教程基础教程25二、表面分析二、表面分析ArcGISArcGIS中坡度的计算结果：中坡度的计算结果：坡度高程图9.27 TIN表面与计算所得坡度栅格图像2021/6/4基础教程基础教程26二、表面分析二、表面分析（2）坡向某点的坡向即指该点所处的三角形面得坡向。也就是该三角形面的法线方

13、向在平面上的投影所指的方向XYZ坡向角图9.28 坡向示意图2021/6/4基础教程基础教程27二、表面分析二、表面分析ArcGISArcGIS中坡向的计算：中坡向的计算：图9.30 坡向计算操作对话框图9.29 坡向计算按钮2021/6/4基础教程基础教程28二、表面分析二、表面分析.可视性分析可视性分析（1）视线瞄准线视线瞄准线视线瞄准线是表面上两点间的一条直线，用来表示视线瞄准线是表面上两点间的一条直线，用来表示观察者从其所处位置观察表面时，沿直线的表面是可见观察者从其所处位置观察表面时，沿直线的表面是可见的还是遮挡的的还是遮挡的 AB图9.32 可视性分析视线瞄准线图9.31 可视性分

14、析参数设置2021/6/4基础教程基础教程29二、表面分析二、表面分析（2 2）视场）视场视场指可以被一个或多个观察点看到的所有范围。视场指可以被一个或多个观察点看到的所有范围。具体到栅格数据来说，即所能看到的所有栅格单元。具体到栅格数据来说，即所能看到的所有栅格单元。图9.33 栅格数据视场的显示结果 2021/6/4基础教程基础教程30二、表面分析二、表面分析在在ArcGISArcGIS中计算视场：中计算视场：图9.35 视场计算操作对话框图9.34 视场计算按钮2021/6/4基础教程基础教程31二、表面分析二、表面分析.提取断面提取断面 （1 1）剖面图表示了沿表面上某条线前进时表面上

15、高程变）剖面图表示了沿表面上某条线前进时表面上高程变化的情况，即断面的情况。化的情况，即断面的情况。图9.36 实际地面的视线图9.37 实际地面的视线对应的断面图2021/6/4基础教程基础教程32二、表面分析二、表面分析.表面阴影表面阴影表面阴影是根据假想的照明光源对高程栅格图的每个表面阴影是根据假想的照明光源对高程栅格图的每个栅格单元计算照明值。计算过程中包括三个重要参数：太栅格单元计算照明值。计算过程中包括三个重要参数：太阳方位角、太阳高度角、表面灰度值。阳方位角、太阳高度角、表面灰度值。S（180）N（0）E（90）W（270）图9.38 太阳方位角示意图0度90度图9.39 太阳高

16、度角示意图2021/6/4基础教程基础教程33二、表面分析二、表面分析ArcGISArcGIS中表面阴影的计算中表面阴影的计算:图9.41 表面阴影计算操作对话框图9.40 表面阴影计算按钮2021/6/4基础教程基础教程34二、表面分析二、表面分析图9.42 表面阴影的生成结果图2021/6/4基础教程基础教程35二、表面分析二、表面分析6.6.表面长度表面长度所谓表面长度即一条或多条线在表面上的三维长度，所谓表面长度即一条或多条线在表面上的三维长度，即沿该线表面上剖面线的长度。三维长度大于等于线的即沿该线表面上剖面线的长度。三维长度大于等于线的平面长度，因为地表的起伏变化增加了三维线的长度

17、。平面长度，因为地表的起伏变化增加了三维线的长度。图9.43 表面长度示意图2021/6/4基础教程基础教程36二、表面分析二、表面分析ArcGISArcGIS中表面长度的计算：中表面长度的计算：图9.44 表面长度计算对话框2021/6/4基础教程基础教程37三、三、ArcScene三维可视化三维可视化1.1.要素的立体显示要素的立体显示在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须被以某在三维场景中显示要素的先决条件是要素必须被以某种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。种方式赋予高程值或其本身具有高程信息。两种方式：两种方式：具有三维几何的要素，使用其自身高程属性进行三维可视化；缺少高程值的要素

18、，可以采用突出和叠加的方式进行三维显示。2021/6/4基础教程基础教程38三、三、ArcScene三维可视化三维可视化等高线要素的三维显示：等高线要素的三维显示：图9.45 等高线的三维显示图2021/6/4基础教程基础教程39三、三、ArcScene三维可视化三维可视化叠加叠加：所谓叠加，即将要素所在区域的表面模型的值作为要：所谓叠加，即将要素所在区域的表面模型的值作为要素的高程值素的高程值 图9.46 三维叠加操作结果图2021/6/4基础教程基础教程40三、三、ArcScene三维可视化三维可视化突出突出：所谓突出是指根：所谓突出是指根据要素的某个属性或任据要素的某个属性或任意值突出要

19、素，如要想意值突出要素，如要想在三维场景中显示建筑在三维场景中显示建筑物要素，可以使用其高物要素，可以使用其高度或楼层数这样的属性度或楼层数这样的属性来将其突出显示来将其突出显示 。图9.47 三维突出操作结果图2021/6/4基础教程基础教程41三、三、ArcScene三维可视化三维可视化ArcScene ArcScene 中要素的立体显示（设置基准高程加载显示中要素的立体显示（设置基准高程加载显示与突出显示两种方式）与突出显示两种方式）图9.49 设置突出显示操作对话框图9.48 设置基准高程加载显示操作对话框2021/6/4基础教程基础教程42三、三、ArcScene三维可视化三维可视化

20、2.2.设置场景属性设置场景属性添加到场景中的图层必须具有坐标系统才能正确显示为更好地表示地表高低起伏的形态，有时需要进行垂直拉伸，以免地形显示地过于陡峭或平坦；为全面地了解区域地形地貌特征，可以进行动画旋转为增加场景真实感，需要设置合适的背景颜色；根据不同分析需求，设置不同的场景光照条件，包括入射方位角、入射高度角及表面阴影对比度；为提高运行效率，需要尽可能地减小场景范围，去除一些不需要的信息。2021/6/4基础教程基础教程43三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（1）场景坐标系统场景坐标系统图9.50 场景坐标系统设置对话框2021/6/4基础教程基础教程44三、三、ArcSce

21、ne三维可视化三维可视化（）（）垂直拉伸垂直拉伸图9.51 垂直拉伸操作对话框图9.52 垂直拉伸前的原图图9.53 垂直拉伸后的图2021/6/4基础教程基础教程45三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（3）使用动画旋转）使用动画旋转:图9.54 动画旋转操作对话框2021/6/4基础教程基础教程46三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（4 4）改变场景的光照）改变场景的光照 图9.55 场景光照设置对话框2021/6/4基础教程基础教程47三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（5 5）改变场景范围）改变场景范围 图9.56 场景范围设置对话框2021/6/4基础教程

22、基础教程48三、三、ArcScene三维可视化三维可视化效果图效果图2021/6/4基础教程基础教程49三、三、ArcScene三维可视化三维可视化.飞行动画飞行动画动画是由一条或多条轨迹组成，轨迹控制着对象动画是由一条或多条轨迹组成，轨迹控制着对象属性的动态改变，例如，场景背景颜色的变化，图层属性的动态改变，例如，场景背景颜色的变化，图层视觉的变化或者观察点的位置的变化。轨迹是由一系视觉的变化或者观察点的位置的变化。轨迹是由一系列帧组成，而每一帧是某一特定时间的对象属性的快列帧组成，而每一帧是某一特定时间的对象属性的快照，是动画中最基本的元素。照，是动画中最基本的元素。2021/6/4基础教

23、程基础教程50三、三、ArcScene三维可视化三维可视化生成动画的五种方法：生成动画的五种方法：通过创建一系列帧组成轨迹来形成动画；通过录制导航动作或飞行创建动画；通过捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创建动画；通过改变一组图层的可视化形成动画效果；通过导入路径的方法生成动画；2021/6/4基础教程基础教程51三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（1）创建一系列帧组成轨迹形成动画；）创建一系列帧组成轨迹形成动画；图9.57 轨迹创建按钮图9.58 轨迹创建对话框2021/6/4基础教程基础教程52三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（）创建一系列帧组成轨迹形成动画；（）创建

24、一系列帧组成轨迹形成动画；（）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创（）捕捉不同视角，并自动平滑视角间过程创建动画；建动画；图9.59 动画操作工具条2021/6/4基础教程基础教程53三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（）改变一组图层的可视化形成动画效果（）改变一组图层的可视化形成动画效果；图9.60 动画效果创建按钮图9.61 动画效果创建对话框2021/6/4基础教程基础教程54三、三、ArcScene三维可视化三维可视化（）通过导入路径的方法生成动画（）通过导入路径的方法生成动画；图9.62 动画生成按钮图9.63 动画生成对话框2021/6/4基础教程基础教程55谢谢！谢谢！部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！