ArcGIS教程：3D Analyst基础知识（二）

爱地理 · 发表于 2014-3-19 16:07

　　了解 3D 模式下基于要素的高度
　　扩展模块 » 3D Analyst
　　本主题专门介绍了 3D 查看环境中基本高度的概念。
　　正确定义 3D 模式下 GIS 要素的基本高度对于创建信息性及准确表示的 3D 视图是非常重要的。然而，并不是所有要素都了解其在 3D 空间中的位置，这一点可能会限制其分析和编辑功能。幸运的是，ArcGIS 3D Analyst 扩展模块支持采用多种方法在 ArcGlobe 和 ArcScene 中指定用于显示的要素高程源。
　　用于定义 3D 模式下要素高度的三种主要元素分别是：
　　· 自表面的高度
　　· 自每个要素的高度
　　· 制图图层偏移
　　这些元素可单独使用，也可以按附加方式结合使用。下文将详细介绍这些情况。同时，用户界面还可通过显示可能的组合来帮助您进行选择：
　　对话框右下方的图形用于帮助说明图层的当前基本高度设置。
　　已填充方框的位置表示不同的选项。上面两个选项(a 和 b)以及下面两个选项(e 和 f)适用于 ArcGlobe 和 ArcScene。中间两个选项(c 和 d)仅在 ArcGlobe 中可用。
　　如果图层属性设置发生变化，该图形会自动更新。这样便可提供动态直观的反馈，便于您更加清楚地了解 3D 视图是如何显示的。
　　自表面的高度
　　所有功能性表面(如高程、大气或地质图层)的每个 x,y 位置都有单个高度值。这是非常重要的信息，其他要素图层(如树图层)可以轻松利用此类信息来提供其基本高度。
　　可以采用两种方法将要素图层与表面连接起来。可以使要素图层指向下列表面类型之一：
　　特定表面
　　该选项支持用于 ArcGlobe 和 ArcScene 中，并要求要素图层参考单个特定的表面。
　　此方法适用于其中存在单个高程源以及存在堆叠表面(例如在地质中)的较小范围。
　　共享地球表面(地面)
　　该选项仅支持用于 ArcGlobe 中，允许将要素图层分类为叠加在地球表面上的图层。
　　ArcGlobe 将自动使用文档中的其他图层来定义表面。
　　此方法特别适用于多个数据源构成高程模型的较大范围。
　　通常依赖于表面来定义其基本高度(z 值)的图层示例包括树、街道设施、步行路径和公园边界。
　　街道设施和植被要素也将其基本高度设置到表面，因此它们看上去会叠加在一起。
　　自每个要素的高度
　　一些 GIS 要素已经了解其在 3D 空间中的位置。也就是说，每个要素都包含特定于自身的典型高度值。
　　可以采用两种方法将特定于要素的高度合并到显示画面中，并且这两种方法在 ArcGlobe 和 ArcScene 中都可用。要素高度信息可嵌入到源数据中，也可用作要素属性。下表详细介绍了这方面的内容。
　　嵌入到要素的几何中
　　该选项要求源数据包含 z 值，这样，要素几何中的每个折点都包含 x、y 和 z 值。
　　此方法适用于在 3D 模式下捕获的数据，如 GPS 追踪点。
　　· 此类数据指定其 z 单位坐标系统(或至少指定测量单位)是非常重要的。明确定义的数据将具有匹配的 x、y 和 z 单位。例如，基于米的 UTM 数据集还应为 z 值使用米。
　　可用作一个或多个要素属性
　　此选项要求要素具有一个或多个可计算高度值的属性。
　　此方法适用于高度是数据模型中的重要属性的情况，如飞机的高度。需要充分了解该属性字段中表示的单位。
　　还支持复杂表达式，如将楼层编号与常数乘数相乘。
　　提示:
　　· 复杂表达式可以在 3D 模式下正常显示，然而，要对使用复杂高度表达式渲染的要素进行垂直编辑是很困难的，尤其是使用多个属性字段的情况。
　　通常定义其自身的 z 值(高度)的图层示例包括飞机、地震点、飞行路径和井眼。
　　黄色飞行路径的高度(z 值)嵌入到其要素几何中。
　　制图图层偏移
　　有时，对 3D 模式下的要素高度应用垂直偏移可能会更加美观。ArcGlobe 和 ArcScene 中均支持将此选项用作图层偏移属性，其中，图层中的所有要素均可上移或下移相同常数值。
　　通常会出于制图原因使用此方法，其中要素的真实 3D 位置会使得难以在 3D 视图中查看。例如，您可能要显示浮动在城市高处的重要地标的位置，而不希望它们隐藏在其真实的 3D 位置中。
　　可从制图图层偏移受益的图层示例包括消防站图标、校区名称和直升机停机坪位置。
　　消防站图标使用标准化制图图层偏移显示在城市上方。
　　更多教程请参考地理国情监测云平台。
　　设置的组合
　　某些情况下，需要将基本高度设置组合使用。在这些情况下，应在“图层属性”对话框中单独设置每个基本高度元素，此后在渲染图层时，这些基本高度元素会自动组合。
　　下表列出了 z 值组合如何应用于要素的一些示例。
　　地铁车站定位器
　　具有制图图层偏移的绝对深度
　　监控摄像头
　　叠加在具有基于要素的偏移的表面上
　　监控摄像头定位器
　　叠加在具有基于要素的偏移以及制图图层偏移的表面上
　　监控摄像头对象使用高程表面的基于要素的偏移。
　　3D 符号和样式的基础知识
　　3D 符号是具有扩展属性的 2D 符号。这些属性对 2D 符号进行了增强，因此可在 ArcGIS 3D 应用程序中以 3D 形式查看这些符号。可使用 3D 符号使文档更具真实感或以 3D 形式帮助描绘 2D 地图符号。使用 3D 符号可创建典型地理世界、专用地理世界或 3D 地图。
　　2D 符号具有 x 和 y 方向的尺寸，而 3D 符号具有 z 方向尺寸的附加属性。因此，2D 点符号与 3D 球体符号类似，2D 方形符号与 3D 立方形符号类似，而 2D 线符号与 3D 管状符号类似。
　　三维符号也可以比简单的几何形状更为复杂。2D 图片填充符号(其模式被用作填充 2D 面)与 3D 纹理填充符号类似。3D 纹理填充符号是一种图片填充符号，该符号具有对于实际大小的感知能力，并能够以适当的比例映射到几何中。还可通过真实世界对象(3D 模型)的制图表达对点进行符号化，例如通过棕榈树的 3D 模型对一组表示树位置的点进行符号化。
　　3D 符号的类型
　　可通过简单 3D 标记(如立方体或圆锥)、基于系统字体的 3D 字符标记或作为从 3D 模型导入的 3D 标记，以 3D 形式对点进行符号化。可使用 3D 简单线符号(如管状或带状)或纹理线符号(如对道路进行符号化的纹理)以 3D 形式对线进行符号化。可使用 3D 纹理填充符号(类似于专用地理要素的纹理，例如草地纹理)对面或表面进行符号化。利用这些选项，您可以渲染出逼真的 3D 世界。例如，您可以使用房屋的 3D 模型对表示住宅区域的点进行符号化，以使现有文档的视觉效果更加逼真，然后使用用于路面建模的纹理线符号对此区域中的道路进行符号化。此外，还可使用草地纹理对表示城市公园的面要素类进行符号化。
　　典型地理文档
　　典型地理符号是具有用于描绘特定类型逼真属性的模型。一组典型地理模型可表示一个通用样式或主题，如具有不同属性(如一层或两层)的科德角式房屋。ArcGIS 3D Analyst 扩展模块提供了用于通过通用 3D 符号(如典型房屋、纹理道路和填充)对点、线和面进行符号化的 3D 样式。可使用这些符号创造真实感，但这些符号仍相当抽象，无法表示特定的真实对象。使用典型地理符号可对拟建的住宅区域或不必显示真实世界对象的现有区域进行建模。您可以使用典型地理 3D 符号创建模拟真实世界特征但不表示真实状况的文档。
　　专用地理文档
　　专用地理符号是基于真实世界对象的模型。华盛顿的白宫的模型便是专用地理符号的一个示例。您可以使用基于真实世界对象的对象对要素进行符号化。例如，如果有位于某个区域中的建筑物的 3D 模型，您可以将其导入，然后利用导入的对象对点要素类进行渲染。您还可以导入可能具有的任何纹理，如植被或墙纹理。可将这些模型导入样式或根据需要独立于样式对要素进行符号化。
　　3D 地图
　　可创建使用 3D 符号系统渲染的动态地图。这些地图可使用地图的 2D 符号系统作为参考，然后以 3D 形式显示符号。例如，点可显示为球体，线可显示为条带，而面可显示为纹理对象。此外，可选择 3D 字符标记以 3D 形式对基于字体的字符进行渲染。可使用这些 3D 制图表达为地图添加新视角。
　　3D 符号
　　使用 3D 符号系统可以通过以 3D 形式渲染制图符号，以使 3D 文档更具真实感。可使用 3D 符号将要素显示为 3D 对象或以 3D 形式显示地图符号。
　　例如，可选择使用特定样式的 3D 住宅模型对房屋进行符号化，而不是将其符号化为简单的点。也可选择使用 3D 版本的符号来显示用于表示休闲娱乐的图层，以使效果更加生动形象。此外，可将道路符号化为纹理条带，从而创建逼真的道路网络。最后，可将纹理添加到表面来为 scene 或 globe 提供逼真的地表。
　　您可以利用三维符号系统以极为生动的方式呈现数据，从而提供极佳的 2D 地图制图表达。使用 3D 符号系统可随意以专用地理或视觉真实的方式描绘真实世界情景，同时您还可以选择以典型地理或风格真实的方式对数据进行描绘。可将现有的“协同设计活动”(COLLADA) (.dae)、OpenFlight 15.8 (.flt)、SketchUp 6.0 (.skp)、3ds Max (.3ds)、“虚拟现实建模语言”(VRML) 2.0 (.wrl) 或广告牌(PNG、JPEG、BMP、TIFF、GIF 等)模型导入 ArcGIS，然后使用这些模型对要素进行符号化，或者从一组包含模型、制图符号和 3D 几何形状的丰富 3D 样式中选择符号系统。
　　3D 样式
　　样式是预定义颜色和符号的集合，用于在 3D 文档中遵循标准及提升一致性。
　　样式不仅可定义绘制数据的方式，还可定义添加到文档中的符号系统的外观和放置。样式可提供颜色、符号及符号属性的存储。每次选择及应用某个特定符号时，您都在使用样式中的内容。
　　样式是具有预置特征的特定符号的集合。这些符号按主题进行分类，然后根据属性(如大小和颜色)进行保存，以使其方便使用。三维样式与 2D 样式的工作原理相同，只是包含常用于 3D Analyst 中的 3D 符号。此外，三维样式中可能存储一些关于其大小的真实世界信息。
　　3D Analyst 为您提供了许多即用型 3D 样式，例如，ArcScene Basic、3D Street Furniture 和 3D Billboards。这些样式包含简单几何形状和典型地理模型。此外，可创建自己的符号，然后创建包含这些符号的自己的样式。您也可以根据现有符号构建样式。默认情况下，Esri 样式文件夹位于 ArcGIS 安装目录的 \Styles 文件夹中。
　　样式是存储常用符号系统的便捷方式。3D Analyst 提供了用于符号化常见场景的样式，也可以灵活地通过从现有符号构建或以导入方式构建自己的样式。
　　3D 点样式
　　打开点符号系统的“符号选择器”对话框时，以 3D 作为前缀的样式即为可用的 3D 样式。其中一些样式包含具有适宜大小和颜色的常用 3D 字符标记符号。另外一些 3D 样式包含简单几何形状，例如球体、立方体和四面体。而另一些 3D 样式包含具有实际大小信息的模型，例如建筑物、街道设施、树木和车辆。
　　使用 3D 点样式可渲染简单几何形状，例如球体或立方体，使用 3D 点样式还可基于点要素类构建建筑物模型。也可以将点符号化为模型，例如房屋、车辆或街道设施。
　　3D 线样式
　　同样也提供了线符号系统的样式。您可以从包含简单几何(如管或条带)的样式或包含围栏、墙、道路和人行道纹理的样式中进行选择。
　　使用 3D 线样式可显示道路或围栏。还可显示符号化为管状的下水管网或管道。
　　3D 面填充样式
　　您可以使用可将填充描绘为各种纹理(例如植物或人造纹理)的 3D 面样式。可使用这些 3D 纹理模拟公园中的草地或停车场的路面。也可使用样式纹理对表面进行符号化，将地面描绘为一组地面覆盖物。
　　总之，3D 样式是对常用 3D 要素进行符号化的快捷方式。使用这些样式作为快捷方式可创建逼真模型或抽象 3D 世界。
　　更多教程请参考地理国情监测云平台。