Übung 3: Visualisieren der Bodenschadstoffbelastung und Schilddrüsenkrebsraten
1986 hat sich nach dem katastrophalen Unfall im Atomkraftwerk von Tschernobyl in der Ukraine eine große Menge an radioaktivem Staub auf Weißrussland niedergeschlagen. Seitdem untersuchen Wissenschaftler die Nachwirkungen des Unfalls. Ein Werkzeug zum Untersuchen der Daten ist die 3D-Visualisierung. In dieser Übung erstellen Sie zwei Oberflächen aus Punktdaten, die in Weißrussland gesammelt wurden. Ein Satz von Punkten enthält Bodenmessungen mit CS137-Konzentrationen. CS137 ist eines mehrerer radioaktiver Isotope, die durch den Unfall freigesetzt wurden. Der andere Satz von Punkten zeigt die Schilddrüsenkrebsraten nach Gebiet an, wobei die Referenzpunkte in der Nähe der Gebietsmittelpunkte liegen.
Die CS137-Schadstoffbelastung und Schilddrüsenkrebsdaten wurden mit freundlicher Genehmigung von der International Sakharov Environmental University bereitgestellt.
Anzeigen der Punktdaten
Zuerst öffnen Sie die Tschernobyl-Szene und zeigen die Punktdaten an.
- Klicken Sie zum Starten von ArcScene auf Start > Alle Programme > ArcGIS > ArcScene 10.
- Klicken Sie im Dialogfeld "ArcScene - Erste Schritte" auf Vorhandene Szenen --> Nach weiteren durchsuchen.
- Navigieren Sie zu "Exercise3", und klicken Sie auf das ArcScene-Dokument "Chernobyl".
-
Klicken Sie auf Öffnen.
Die CS137-Bodenmessungen werden mit kleinen Punktsymbolen und mithilfe eines abgestuften Farbverlaufs angezeigt, der die Intensität der Schadstoffbelastung anzeigt. Die Schilddrüsenkrebsraten der Gebiete werden mit größeren Symbolen und einem anderen Farbverlauf angezeigt.


Erstellen von 3D-Punkt-Features
Die CS137-Bodenproben werden als 2D-Punkte mit verschiedenen Attributen dargestellt. Sie können 2D-Punkte in 3D anzeigen, indem Sie einen Extrusionsausdruck oder eine Basishöhe festlegen. Sie können auch einen Z-Wert in die Geometrie eines Features integrieren, um es direkt in 3D anzuzeigen, ohne eine Basishöhe von der Oberfläche oder einem Attribut festzulegen.
Für diese Übung werden 3D Analyst-Geoverarbeitungswerkzeuge benötigt. Stellen Sie deshalb sicher, dass die Erweiterung "3D Analyst" aktiviert ist, damit Sie auf alle verfügbaren Werkzeuge zugreifen können. Im Zuge der Übung werden Sie mithilfe des Suchfensters nach bestimmte Werkzeugen suchen, indem Sie deren Namen oder ein Funktionsschlüsselwort eingeben.
- Bewegen Sie den Zeiger auf der rechten Seite des ArcScene-Fensters über die Registerkarte Suchen oder klicken Sie auf die Registerkarte Suchen, um das Suchfenster anzuzeigen.
- Klicken Sie auf Werkzeuge, um den Suchfilter im Fenster Suchen einzustellen.
-
Klicken Sie in das Kombinationsfeld "Suchen", geben Sie Feature in 3D nach Attribut ein, und drücken Sie entweder die EINGABETASTE oder klicken Sie auf das Werkzeug "Suchen"
ausgewählt werden.
- Klicken Sie in den Suchergebnissen auf Feature zu 3D nach Attribut.
- Klicken Sie im Werkzeugdialogfeld auf die Dropdown-Liste Eingabe-Features und dann auf "Subsample_1994_CS137".
-
Klicken auf Durchsuchen
und legen Sie die Position der Ausgabe-Feature-Class auf die Geodatabase "3D_Default" für die 3D Analyst-Lernprogrammdaten fest. Geben Sie für das Ausgabe-Feature dann den Namen CS137_3D ein.
- Klicken Sie auf den Dropdown-Pfeil Höhenfeld und dann auf "CS137_CI_K".
- Klicken Sie auf OK.


Die Features werden in 3D-Punkt-Features konvertiert, scheinen aber noch immer auf einer flachen Ebene zu liegen, da die CS137-Konzentrationswerte zwischen 0 und 208,68 liegen, was im Verhältnis zur horizontalen Ausdehnung der Daten relativ kleine Werte sind.
Erhöhen der vertikalen Überhöhung
Sie werden nun die Szene überhöhen, um die neuen Punkte mit ihrer in der Feature-Geometrie eingebetteten Höhe anzuzeigen.
- Klicken Sie auf Ansicht und dann auf Szeneneigenschaften.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Allgemein.
- Klicken Sie auf Berechnen aus Ausdehnung.
- Klicken Sie auf OK.
-
Klicken Sie auf Volle Ausdehnung
hinzugefügt werden.
- Deaktivieren Sie das Feld im Inhaltsverzeichnis neben Subsample_1994_CS137, und klicken Sie auf das Minuszeichen neben dem Feld, um die Klassifizierung auszublenden.



Extrudieren von Spalten
Punkte im 3D-Raum anzuzeigen ist eine Möglichkeit, Daten zu untersuchen. Eine andere Methode ist das Extrudieren der Punkte in Spalten. Sie werden nun die Schilddrüsenkrebspunkte in Spalten extrudieren, um sie mit den Schadstoffbelastungsdaten zu vergleichen.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf ThyroidCancerRates, und wählen Sie Eigenschaften aus.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Extrusion.
- Aktivieren Sie Features im Layer extrudieren, und klicken Sie auf die Schaltfläche Extrusionsausdruck berechnen.
- Klicken Sie auf "INCID1000" (die Rate der Fälle pro 1.000 Personen).
- Geben Sie *100 ein.
- Klicken Sie im Dialogfeld Ausdruck-Generator auf OK.
- Klicken Sie im Dialogfeld Layer-Eigenschaften auf OK.



Erstellen einer Oberfläche aus Referenzpunktdaten
Sie kennen die Bodenkonzentrationen von CS137 an den Referenzpunktpositionen, aber Sie kennen sie nicht an den Positionen zwischen den Referenzpunkten. Eine Möglichkeit, die Informationen für die Positionen zwischen den Referenzpunkten abzuleiten, ist, aus den Punktdaten eine Raster-Oberfläche zu interpolieren. Es gibt viele Möglichkeiten, solche Oberflächen zu interpolieren, die je unterschiedliche Modelle von unterschiedlicher Genauigkeit ergeben. In dieser Übung interpolieren Sie eine Oberfläche aus den Beispielen mithilfe der Interpolationsmethode "Inverse Distance Weighted (IDW)". Die IDW-Interpolation berechnet einen Wert für jede Zelle im Ausgabe-Raster aus den Werten der Datenpunkte, wobei näheren Punkten mehr Gewicht und entfernten Punkten weniger Gewicht gegeben wird.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Katalog, um das Fenster Katalog zu erweitern.
- Scrollen Sie zu Toolboxes.
- Erweitern Sie Toolboxes, klicken Sie auf System Toolboxes, und erweitern Sie dann die Toolbox 3D Analyst Tools.
- Navigieren Sie zum Toolset Raster-Interpolation, und doppelklicken Sie auf das Geoverarbeitungswerkzeug IDW, das im unteren Fenster angezeigt wird.
- Klicken Sie in die Dropdown-Liste Eingabe-Punkt-Features und dann auf "Subsample_1994_CS137".
- Klicken Sie auf den Dropdown-Pfeil Z-Wertefeld und dann auf "CS137_CI_K".
- Überprüfen Sie zunächst, ob die Position der Ausgabe-Raster auf die Standard-Geodatabase (3D_Default.gdb) festgelegt ist, und ändern Sie dann den Ausgabe-Raster-Namen in "CS137_IDW".
- Klicken Sie in das Feld Ausgabe-Zellengröße, und erhöhen Sie den Wert auf 5000.
-
Klicken Sie auf OK.
ArcScene interpoliert die Oberfläche und fügt sie der Szene hinzu.



Anzeigen der interpolierten Oberfläche
Die Szene wurde der Oberfläche hinzugefügt und Sie können nun sehen, dass es zwei Flächen mit sehr hohen Konzentrationen von CS137 gibt. Sie werden die Oberfläche perspektivisch und mit einem neuen Farbverlauf anzeigen, um ihr Shape besser zu sehen.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf "CS137_IDW" und dann auf Eigenschaften.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Symbologie, und wählen Sie in der Kategorie Darstellung Gestreckt aus.
- Klicken Sie auf den Dropdown-Pfeil Farbverlauf und dann auf einen neuen Farbverlauf.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Basishöhen.
- Klicken Sie auf Unverankert auf einer benutzerdefinierten Oberfläche.
- Klicken Sie auf OK.
- Deaktivieren Sie "CS137_3D" im Inhaltsverzeichnis.




Jetzt können Sie die interpolierte Oberfläche der CS137-Schadstoffbelastung zusammen mit den Daten zur Schilddrüsenkrebsrate sehen.

Wählen Sie als nächstes die Provinzzentren mit den höchsten Schilddrüsenkrebsraten aus.
Auswählen von Features nach Attributen
Manchmal ist es wichtig, sich auf einen bestimmten Datensatz oder auf bestimmte Features zu konzentrieren. Sie können Features in einer Szene nach ihrer Position oder ihren Attributen auswählen, oder mithilfe des Werkzeugs Features selektieren ausgewählt werden. Sie werden die Provinzzentren nach Attribut auswählen, um die Positionen mit den höchsten Raten zu finden.
- Klicken Sie auf Auswahl und dann auf Nach Attributen auswählen.
- Klicken Sie auf den Dropdown-Pfeil Layer und dann auf ThyroidCancerRates.
- Doppelklicken Sie in der Felder-Liste auf INCID1000.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche >= .
- Geben Sie 0,5 ein.
- Klicken Sie auf Überprüfen, um den Auswahlausdruck zu prüfen, den Sie erstellt haben.
- Klicken Sie auf Übernehmen.
- Klicken Sie auf Schließen.



Anzeigen der Attribute von Features
Sie werden nun Attribute der ausgewählten Positionen überprüfen und herausfinden, wie vielen Fälle von Schilddrüsenkrebs in diesen Gebieten auftraten.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf "ThyroidCancerRates" und dann auf Attributtabelle öffnen.
- Klicken Sie auf die Titelleiste des Fensters Tabelle, und ziehen Sie es von seiner aktuellen Position zum Mittelpunkt der 3D-Ansicht.
- Bewegen Sie den Zeiger zum untersten Führungspfeil, bis er sich verdunkelt und so die ausgewählte Verankerungsposition anzeigt.
- Lassen Sie die Maustaste los, um das Fenster Tabelle im unteren Bereich der 3D-Ansicht zu verankern.
-
Klicken Sie im Fenster Tabelle auf Ausgewählte
hinzugefügt werden.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf CASES und dann auf Aufsteigend sortieren.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf CASES und dann auf Statistik.
- Schließen Sie das Dialogfeld Auswahlstatistik.
-
Klicken Sie auf die Schaltfläche Navigieren
und klicken Sie dann auf die Szene.
-
Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern
hinzugefügt werden.









In dieser Übung haben Sie 3D-Features erstellt, Punkt-Features extrudiert und eine Raster-Oberfläche aus einem Satz von Datenpunkten interpoliert. Sie haben die extrudierten Vektordaten mit den Oberflächendaten verglichen und die Attribute der Vektordaten untersucht.