Übung 1: Drapieren eines Bilds über eine Terrainoberfläche

Komplexität: Einsteiger Erforderliche Daten: Mit Software installiert Datenpfad: See Kopieren der Lernprogrammdaten Ziel: Machen Sie sich mit den Navigationswerkzeugen zum Anzeigen einer Vorschau von Daten und dem Festlegen von Layer-Eigenschaften zum Drapieren von Bildern vertraut.

Die Anzeige eines Fernerkundungsbildes, das über eine Terrainoberfläche drapiert wurde, kann häufig zu einem besseren Verständnis der Muster im Bild führen und wie sich diese auf die Oberfläche der Erde beziehen.

Stellen Sie sich vor, Sie sind ein Geologe, der das Death Valley in Kalifornien erforscht. Sie haben ein TIN erfasst, das das Terrain und ein Satellitenradarbild umfasst, die die Unebenheit der Landoberfläche wiedergeben. Das Bild ist sehr informativ, Sie können aber noch mehr Erkenntnisse erlangen, indem Sie das Bild über die Terrainoberfläche drapieren. Die Bilddaten zum Death Valley werden mit freundlicher Genehmigung von NASA/JPL/Caltech verwendet.

Aktivieren der Erweiterung "3D Analyst"

Zunächst müssen Sie die Erweiterung "3D Analyst" aktivieren.

Schritte:

1. Klicken Sie zum Starten von ArcCatalog auf Start > Alle Programme > ArcGIS > ArcCatalog 10.
2. Klicken Sie auf Anpassen und dann auf Erweiterungen.



3. Aktivieren Sie 3D Analyst.
4. Klicken Sie auf Schließen.

Anzeigen einer Vorschau von 3D-Daten in ArcCatalog

Bevor Sie das Bild drapieren, wechseln Sie zu den Terraindaten und zeigen sie in ArcCatalog in einer Vorschau an.

Schritte:

1. Navigieren Sie im Kataloginhaltsverzeichnis zur Ordnerverbindung 3DAnalyst.
2. Doppelklicken Sie auf 3DAnalyst.
3. Doppelklicken Sie auf Exercise1.



Es wird ein Ordner mit der Bezeichnung "Data" und ein TIN-Layer mit der Bezeichnung "Death Valley Terrain" angezeigt.

Ein Layer ist eine Verknüpfung zu geographischen Daten. Ein Layer speichert auch Informationen darüber, wie die geographischen Daten auf einer Karte oder in einer 3D-Ansicht gezeichnet werden sollen.

4. Klicken Sie auf "Death Valley Terrain".



5. Klicken Sie auf die Registerkarte Vorschau. In ArcCatalog können Sie GIS-Daten in einer Vorschau anzeigen. Mit installierter Erweiterung "3D Analyst" können Sie einige Daten in der Vorschau auch in drei Dimensionen anzeigen.
6. Klicken Sie auf den Dropdown-Pfeil Vorschau und anschließend auf 3D-Ansicht.



7. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in den Bereich über dem Vorschaufenster, und klicken Sie auf Werkzeuge "3D-Ansicht".



Die Vorschau wird zu einer 3D-Vorschau, und ein neuer Satz von Werkzeugen wird auf der Werkzeugleiste Werkzeuge "3D-Ansicht" angezeigt.



Das Werkzeug Navigieren ist aktiv, wenn Sie zum ersten Mal Daten in 3D in einer Vorschau anzeigen. Die Namen von Werkzeugen werden angezeigt, wenn Sie mit der Maus auf das Werkzeug zeigen.

Mit dem Werkzeug Navigieren können Sie 3D-Daten drehen und die angezeigte Viewer-Höhe ändern, indem Sie in der 3D-Vorschau links, rechts, oben bzw. unten klicken und ziehen.

8. Klicken Sie in die 3D-Vorschau, und ziehen Sie nach rechts.



Die Daten drehen sich um ihren Mittelpunkt. Mit dem Werkzeug Navigieren können Sie die Daten auch vergrößern bzw. verkleinern und diese schwenken. Dies hängt von der Maustaste ab, mit der Sie beim Ziehen in der 3D-Vorschau klicken.
9. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die 3D-Vorschau, und ziehen Sie nach unten.



Der Zeiger ändert sich in das Werkzeug Vergrößern/Verkleinern. Zeiger, und die Ansicht der Daten wird vergrößert.
10. Klicken Sie mit der mittleren Maustaste (oder mit der rechten und linken Maustaste auf einer Zwei-Tasten-Maus) und ziehen Sie nach rechts.



Der Mauszeiger ändert sich in das Werkzeug Schwenken. Zeiger, und die Ansicht der Daten wird geschwenkt.
11. Klicken Sie auf die Schaltfläche "Identifizieren" und dann auf das TIN.



Das angezeigte Fenster Abfrageergebnisse enthält Informationen zu Höhe, Neigung und Ausrichtung der Oberfläche an dem Punkt, auf den Sie geklickt haben.
12. Schließen Sie das Fenster Abfrageergebnisse, indem Sie oben rechts auf X klicken.



13. Klicken Sie auf Volle Ausdehnung .



Es wird wieder die volle Ausdehnung der Daten angezeigt.

Jetzt haben Sie die Oberflächendaten untersucht und begonnen zu erfahren, wie in 3D navigiert wird. Im nächsten Schritt wird ArcScene gestartet und das Radarbild zu einer neuen Szene hinzugefügt.

Starten von ArcScene und Hinzufügen von Daten

ArcScene ist eine von zwei 3D-Visualisierungsumgebungen für 3D Analyst (ArcGlobe wird in den Übungen 5 und 6 vorgestellt). Obwohl Sie 3D-Daten in ArcCatalog in einer Vorschau anzeigen können, können Sie mit ArcScene komplexe Szenen aus mehreren Datenquellen erstellen.

Schritte:

1. Klicken Sie in ArcCatalog auf die Schaltfläche ArcScene auf der Werkzeugleiste Werkzeuge "3D-Ansicht", um die Anwendung zu starten.



2. Klicken Sie im Dialogfeld ArcScene – Erste Schritte auf Neue Szenen und dann auf Durchsuchen , um den Standard-Geodatabase-Pfad mit "D:\3DAnalyst\3D_Default.gdb" festzulegen.

Diese Position wird für räumliche Ausgabedaten verwendet, die in den Lernprogrammübungen generiert werden.



3. Klicken Sie auf OK, um das Dialogfeld Erste Schritte zu schließen.
Beachten Sie, dass viele der Werkzeuge in der ArcScene-Werkzeugleiste Standard die gleichen sind wie die 3D-Navigationswerkzeuge, die in ArcCatalog angezeigt werden.



4. Schließen Sie ArcCatalog.
5. Bewegen Sie den Zeiger auf der rechten Seite des ArcScene-Fensters über die Registerkarte Katalog, oder klicken Sie auf die Registerkarte Katalog.
Das Fenster Katalog wird in der Ansicht eingeblendet und kann verwendet werden.
6. Navigieren Sie zum Pfad der Ordnerverbindungen, unter dem Sie die Lernprogrammdaten lokal gespeichert haben, und wechseln Sie zum Ordner Exercise1.
7. Klicken Sie auf den Layer "Death Valley Terrain" und ziehen Sie ihn in die 3D-Ansichtsfläche von ArcScene. Lassen Sie dann die Maustaste los.



Das TIN wird in der neuen Szene gezeichnet, und der TIN-Layer wird automatisch zum Inhaltsverzeichnis hinzugefügt.



8. Navigieren Sie im Fenster Katalog zum Ordner Data in Exercise1.
9. Klicken Sie auf den Layer "dvim3.TIF" und ziehen Sie ihn in die 3D-Ansichtsfläche von ArcScene. Lassen Sie dann die Maustaste los.



Das Bild wird zur Szene hinzugefügt.



Das Bild wird mit dem Basishöhenwert Null auf einer Ebene gezeichnet. Es wird über der Terrainoberfläche "Death Valley" angezeigt, wo das Terrain unter 0 Meter Höhe (dem Meeresspiegel) liegt. An allen anderen Stellen wird es von der Terrainoberfläche überdeckt.
10. Deaktivieren Sie den Layer "Death Valley Terrain".



Nun wird das gesamte Bild angezeigt. Die schwarzen Flächen sind Teile des Bilds, die keine Daten enthalten und das Ergebnis vorangegangener Verarbeitungen sind, um das Bild an das Terrain anzupassen.

Sie haben das Bild zur Szene hinzugefügt. Nun ändern Sie die Eigenschaften des Bild-Layers, damit das Bild über die Terrainoberfläche drapiert wird.

Drapieren des Bilds

Während die im Bild angezeigten Oberflächentexturinformationen eine große Informationsquelle zum Terrain sind, werden einige Beziehungen zwischen der Oberflächentextur und dem Shape des Terrains deutlich, wenn Sie das Bild über die Terrainoberfläche drapieren. In ArcScene können Sie einen Layer – mit einem Gitter, einem Bild oder 2D-Features – über eine Oberfläche (ein Gitter oder ein TIN) drapieren, indem Sie die Basishöhen des Layers von der Oberfläche zuweisen.

Schritte:

1. Klicken Sie im ArcScene-Inhaltsverzeichnis mit der rechten Maustaste auf dvim3.TIF und anschließend auf Eigenschaften.



Das Dialogfeld Layer-Eigenschaften wird geöffnet. Sie können ändern, wie ein Layer auf einer Karte oder in einer Szene gezeichnet wird, indem Sie seine Eigenschaften festlegen.
2. Klicken Sie auf die Registerkarte Basishöhen.



3. Klicken Sie auf die Option Unverankert auf einer benutzerdefinierten Oberfläche.
Da das TIN das einzige Oberflächenmodell in der Szene ist, wird es in der Oberflächen-Dropdown-Liste angezeigt.
4. Klicken Sie auf OK.
Das Bild wird über die Terrainoberfläche drapiert.



Jetzt sind Sie in der Lage, im Bild zu navigieren und die Beziehung der Oberflächentextur anzuzeigen, die durch Bildfarben und das Shape des Terrains angezeigt wird.

Erkunden des Bilds

Sie verwenden die Navigationswerkzeuge in der ArcScene-Werkzeugleiste Werkzeuge, um das drapierte Bild zu erkunden.

Schritte:

1. Klicken auf das Werkzeug Vergrößern. .



2. Klicken Sie und ziehen Sie um die Mitte des Bilds ein Rechteck.



Die Szene wird auf den mittleren Teil des Bilds vergrößert.



3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Navigieren.



4. Klicken Sie mit dem Mauszeiger auf die Szene und halten Sie die Maustaste gedrückt, während Sie langsam nach oben links ziehen.



Die Szene wird gedreht und der Sichtwinkel gesenkt, sodass der Eindruck entsteht, dass Sie am höher gelegenen Land auf der linken Seite der Szene vorbei nach unten in das Tal blicken.



Durch Drapieren des Radarbilds über die Terrainoberfläche können Sie die Beziehung zwischen der allgemeinen Form der Oberfläche des Lands und der Textur der Felsen und des Sediments erkennen, aus denen die Oberfläche besteht.

Überhöhen des Terrains

Das Tal ist relativ zur Höhe des Terrains eine weite Fläche, obwohl die Berge am Rand der Szene über 2000 Meter über die Talsohle in die Höhe ragen. Um das Gefühl der Tiefe in der Szene zu steigern und feine Strukturen im Terrain hervorzuheben, überhöhen Sie die Höhe des Terrains.

Schritte:

1. Klicken Sie im Inhaltsverzeichnis mit der rechten Maustaste auf Szenen-Layer und anschließend auf Szeneneigenschaften.
Mit dem Dialogfeld Szeneneigenschaften können Sie Eigenschaften festlegen, die für alle Layer in der Szene freigegeben sind. Dazu zählen die vertikale Überhöhung, die Hintergrundfarbe, das Koordinatensystem und die Ausdehnung der Daten sowie die Beleuchtungsmethode der Szene (die Position der Lichtquelle relativ zur Oberfläche).
2. Klicken Sie auf die Registerkarte Allgemein.
3. Geben Sie im Kombinationsfeld Vertikale Überhöhung den Wert 2 ein.



4. Klicken Sie auf OK.
Die scheinbare Höhe des Terrains wird jetzt verdoppelt.
Sie können jetzt eindeutig erkennen, wie sich der Schuttkegel in die Talsohle ergießt (zwischen der größeren felsigen Fläche in der Mitte der Szene und der kleineren felsigen Fläche im Vordergrund auf der linken Seite der Szene).

Sie haben dem Radarbild Tiefe hinzugefügt, die allgemeine Beziehung zwischen den Daten im Bild und den Terraindaten erkundet und die Szene so optimiert, dass feinere Unterschiede im Terrain erkannt werden können.

Nachdem Sie die Szene nun erstellt haben, speichern Sie sie, um sie später bei Bedarf weiter erkunden zu können.

Speichern der Szene

Szenen, die auch als Szenendokumente bezeichnet werden, ähneln Karten, da sie Informationen darüber enthalten, wie die in der Szene enthaltenen Layer gerendert werden sollen und wo sich die Daten befinden.

Schritte:

1. Klicken Sie auf Datei und dann auf Speichern unter.



2. Navigieren Sie zum Ordner "Exercise1".
3. Geben Sie als Dateiname Deathvalley ein.



4. Klicken Sie auf Speichern.
Die Szene kann nun später jederzeit wieder geöffnet werden.