Funktionsweise des Werkzeugs "Skyline-Barriere" (3D Analyst)

Das Werkzeug Skyline-Barriere generiert Höhensteuerungsoberflächen aus Skylines. Sie werden zwischen Beobachtungspunkten und den Skylines definiert, die mit diesen Punkten verknüpft sind. Die Barrieren sind für städtische Planungsszenarien nützlich, da mit ihnen festgestellt werden kann, ob sich ein vorgeschlagenes Gebäude auf eine Skyline auswirkt. Sie können auch eingesetzt werden, um die Nähe von Features zum Horizont zu testen.

Das Werkzeug kann außerdem ein Schattenvolumen generieren, mit dem bestimmt wird, ob Features geschummert oder von dem Feature ausgeblendet werden, das für die Erzeugung der Skyline verwendet wurde, aus der die Barriere erstellt wurde.

Eine andere Möglichkeit für die Generierung von Schattenvolumen besteht darin, Silhouetten zu extrudieren, die von dem Werkzeug Skyline erzeugt wurden. Eine Beschreibung dieser Vorgehensweise finden Sie nachstehend.

Die Barrierensteuerungsoberflächen werden als Multipatch-Features erfasst. Sie sind keine traditionellen Raster- oder TIN-basierten Oberflächen. Vielmehr ist jede ein Satz von Flächen, die durch die Konstruktion eines Objekts, das wie ein Dreiecksfächer aussieht, zwischen einem Beobachtungspunkt und den Scheitelpunkten einer Skyline, die diesem Punkt entspricht, entstanden sind.

Der Workflow für das Generieren von Barrieren sieht im ersten Schritt vor, dass das Werkzeug Skyline ausgeführt wird. Die Ausgabe dieses Werkzeugs wird dann als Eingabe-Linien-Feature-Quelle für das Werkzeug Skyline-Barriere verwendet. Punkte werden unter Verwendung von Attributwerten, die FIDs darstellen, die vom Werkzeug Skyline in die Skyline-Feature-Class geschrieben wurden, mit den richtigen Linien abgeglichen.

Über die Optionen "Minimaler Radius" und "Maximaler Radius" wird die Größe der Ausgabe-Barrieren gesteuert. Standardmäßig reicht jede Barriere nur bis zu ihrer entsprechenden Skyline. Sie können sie aber darüber hinaus projizieren, um sicherzustellen, dass sie sich mindestens bis zum minimalen Radius, aber nicht über den maximalen Radius hinaus erstreckt.

Die Skyline-Barriere könnte, in Verbindung mit einem anderen Werkzeug – z. B. Layer lagebezogen auswählen unter Layer und Tabellensichten in Data Management – verwendet werden, um zu bestimmen, ob Features (z. B. Multipatches, die Gebäude darstellen) die Barriere verletzen, indem sie in der Höhe darüber hinausragen. Mit der Barriere könnte auch festgestellt werden, ob ein Feature sichtbar ist: Wenn es weiter als die Skyline entfernt ist und sich unter ihr befindet, ist es vom Beobachterpunkt aus nicht zu sehen.

Die Skyline-Barriere wird immer als Multipatch erstellt. Wenn Sie das Multipatch schließen, werden eine Umrandung und eine Basis hinzugefügt. Die Umrandung besteht aus Dreiecken, die sich nach unten (oder nach oben) vom Umfang der Skyline-Barriere bis zur angegebenen Basishöhe erstrecken; die Basis ist ein horizontaler Ring. Wenn sich die Basishöhe sowohl unter dem niedrigsten Stützpunkt in der Skyline-Barriere als auch unter dem Beobachterpunkt oder sowohl über dem höchsten Stützpunkt in der Skyline-Barriere als auch über dem Beobachterpunkt befindet, wird das resultierende geschlossene Multipatch von dem Werkzeug Ist geschlossen 3D als geschlossen behandelt. Für dieses geschlossene Multipatch können dann einige 3D-Festkörper-Operationen durchgeführt werden, z. B. Überschneiden 3D und Vereinigen 3D.

Wenn Sie das Multipatch schließen, sollte die Basishöhe entweder unterhalb des Beobachterpunkts und des niedrigsten Stützpunkts auf der Skyline oder oberhalb des Beobachterpunkts und des höchsten Stützpunkts liegen (oder ein extremerer Wert sein, wenn ein minimaler Radius festgelegt ist, der die Skyline-Barriere veranlasst, sich außerhalb der vertikalen Ausdehnung der Skyline-Polylinie zu erstrecken). Wenn diese Basishöhe oberhalb der Skyline-Barriere festgelegt wird, handelt es sich eher um eine Decke als um eine Basis.

Anders als der Stützpunkt, der für die meisten Dreiecke der Skyline-Barriere verwendet wird (d. h. der Beobachterpunkt), werden die Stützpunkte der Dreiecke von den Stützpunkten der Eingabelinie abgeleitet. Wenn Sie das Multipatch schließen, werden die Stützpunkte der Skyline in gewissem Sinne dupliziert, und ihre Z-Werte werden auf die angegebene Basishöhe festgelegt.

Schattenvolumenanalyse

Mit dem Werkzeug Skyline-Barriere können Schattenvolumen erstellt und verwandte Tasks ausgeführt werden.

Wenn die Option In Ebene projizieren aktiviert ist, ändert sich die Bedeutung der beiden Werte Minimaler Radius und Maximaler Radius: Minimaler Radius wird als die Entfernung vom Beobachterpunkt zur Skyline verwendet, in der die Barriere beginnen soll (Null oder größer), und Maximaler Radius wird als die Entfernung vom Beobachterpunkt zur Skyline verwendet, in der die Barriere enden soll. Der Wert für Maximaler Radius muss größer als der Wert für Minimaler Radius sein. Für Schattenvolumen wird der Wert für Minimaler Radius in der Regel so festgelegt, dass sich das naheliegende (vordere) Ende der Barriere in der Nähe der Skyline befindet, während Maximaler Radius normalerweise weit genug entfernt ist, dass, wenn der Beobachter über der Skyline (wie die Sonne) positioniert ist, die Barriere unter der Oberfläche endet.

Wenn die Werte sowohl für Minimaler Radius als auch für Maximaler Radius sowie für die Basishöhe auf die Standardeinstellung 0 (Null) festgelegt sind und das Kontrollkästchen In Ebene projizieren markiert ist, berechnet das Werkzeug automatisch Werte für diese drei Parameter.

Das Aktivieren des Kontrollkästchens In Ebene projizieren bewirkt, dass die Vorder- und Rückseiten eines geschlossenen Multipatches vertikale Ebenen sind, wobei die Skyline auf die vertikale Ebene projiziert wird.

Eine geschlossene Skyline-Barriere kann als Schattenvolumen dienen. Andere Features, z. B. Punkte, die Fenster in Gebäuden darstellen, können dahingehend getestet werden, ob sie sich innerhalb oder außerhalb des geschlossenen Multipatches befinden, d. h. innerhalb oder außerhalb des Schattens.

Die Skyline-Barriere besteht in der Regel aus vielen schlanken Dreiecken. Wenn der Beobachter sehr weit weg ist, werden diese Dreiecke zu sehr dünnen Splittern, besonders in der Nähe des Beobachterpunkts. Wenn die Barriere dann geschlossen wird, könnte es sein, dass das resultierende Multipatch nicht vollkommen geschlossen ist. Dies kann mit der Option In Ebene projizieren (der letzte Parameter) vermieden werden, indem die Entfernungen so festgelegt werden, dass das geschlossene Multipatch nicht sehr lang ist.

Wenn sowohl für Minimaler Radius als auch für Maximaler Radius der Wert Null festgelegt wurde und außerdem die Option In Ebene projizieren nicht aktiviert ist, verläuft die Barriere genau bis zur Skyline. Das ist in der Regel der kompliziertere Weg, da viele Abschnitte vom und zum Beobachter verlaufen. Dies führt zu einer komplexen Ansammlung von Dreiecken, was wiederum zur Folge hat, dass das Multipatch wahrscheinlich nicht richtig geschlossen werden kann. Wenn die Option In Ebene projizieren aktiviert ist, bilden die Dreiecke entlang der oberen Barriere einen Dreiecksstreifen (oder einen Dreiecksfächer, wenn der Wert für Minimaler Radius Null ist). Wenn die Barriere geschlossen wird, formen die vordere vertikale Fläche und die hintere vertikale Fläche jeweils einen Ring.

Um für jedes Gebäude eine separate Barriere (oder ein Schattenvolumen) zu erstellen, ist es in der Regel ratsam, das Kontrollkästchen Skyline segmentieren im Werkzeug Skyline vor dem Erstellen der Skyline zu aktivieren. Jede Polylinie in der Skyline besitzt einen FEATURE_ID-Parameter. Ein Wert von Null oder größer gibt an, dass diese Polylinie an einem Feature mit dieser FID verläuft, während der Wert -1 bedeutet, dass die Polylinie an der Oberfläche (z. B. Terrain) verläuft. Der Wert -2 stellt ein Übergangssegment dar, das an einem imaginären Radial vom Beobachter aus verläuft. Das bedeutet, dass es dem Beobachter als Punkt erscheint. Normalerweise würden Sie Polylinien mit einem Attributwert unter 0 ignorieren, wenn Sie auf der Grundlage eines Features eine Barriere (besonders ein Schattenvolumen) erstellen möchten.

Der Beobachter wird als Punkt angesehen. Das bedeutet, dass die Strahlen, die von ihm ausgehen, divergieren. Wenn der Beobachter weit entfernt ist, verlaufen die Strahlen fast parallel.

Silhouetten und Schattenvolumenanalyse

Mit dem Werkzeug Skyline können Silhouetten von Features generiert werden. Diese Silhouetten können dann von dem Werkzeug Skyline-Barriere zur Erzeugung von Schattenvolumen verwendet werden. Silhouetten sind eine andere Möglichkeit, um Schattenvolumen zu erstellen; wie oben beschrieben, können Skylines ebenfalls verwendet werden.

Das Werkzeug Skyline-Barriere erkennt, wenn Sie eine Multipatch-Feature-Class für den Parameter Eingabe-Features (in_features) angegeben haben. Bei der Angabe von Multipatches verhält sich das Werkzeug anders als bei der Angabe von Linien. In der folgenden Beschreibung wird von Multipatches ausgegangen.

Der Parameter Minimaler Radius (min_radius_value_or_field) ist die horizontale Entfernung vom Mittelpunkt des Eingabe-Multipatches zum gewünschten Anfang des Schattenvolumens. Die positive Richtung verläuft vom Beobachter weg. Bei Eingabe eines ausreichend großen negativen Werts beginnt das Schattenvolumen innerhalb oder sogar vor dem ursprünglichen Feature (Gebäude).

Der Parameter Maximaler Radius (max_radius_value_or_field) ist die horizontale Entfernung vom Mittelpunkt des Eingabe-Multipatches zum gewünschten Ende des Schattenvolumens. Die positive Richtung verläuft vom Beobachter weg. Der Wert für Maximaler Radius muss größer als der Wert für Minimaler Radius sein.

Der Parameterwert Geschlossen (closed) wird ignoriert.

Der Parameterwert Basishöhe (base_elevation) wird ignoriert.

Der Parameterwert In Ebene projizieren (project_to_plane) wird ignoriert.

Wenn Sie alle drei numerischen Parameter (Minimaler Radius, Maximaler Radius und Basishöhe) bei ihrem Standardwert 0 (Null) belassen, entscheidet das Werkzeug, wo das Schattenvolumen beginnt und endet. In diesem Fall beginnt der Schatten direkt hinter dem Feature, das durch die Silhouette dargestellt wird, und endet in der Regel in einer ausreichenden Entfernung, sodass sich das Ende unter dem Boden befindet (unter der Annahme, dass der Beobachter über der Silhouette positioniert ist).

Das Schattenvolumen ist ein geschlossenes Multipatch.

Die Ausgabe-Multipatch-Feature-Class enthält die folgenden Felder:

• OID: Die FID des Multipatches.
• Shape: Das Multipatch-Shape.
• OBSV_PT_ID: Die FID des Beobachterpunkts, der zur Erstellung der Skyline verwendet wurde, die wiederum zur Erstellung dieses Skyline-Barrieren-Multipatches verwendet wurde.
• ORIGFTR_ID: Die FID des ursprünglichen Features, z. B. ein Gebäude, das durch das Skyline-Segment oder die Silhouette dargestellt wird, das bzw. die zur Erstellung dieses Schattenvolumens verwendet wurde.
• SILHOUE_ID: Die FID des Multipatch-Features (Silhouette), das zur Erstellung dieses Schattenvolumens verwendet wurde (nur für Silhouetten).