Eine gute Möglichkeit, sich mit der Form einer Oberfläche grundlegend vertraut zu machen, ist ihre Anzeige in 3D. Sie können die Oberfläche vergrößern, verkleinern und drehen, um sie aus verschiedenen Winkeln zu betrachten. Wenn Sie eine Oberfläche auf einer gedruckten Karte anzeigen müssen, kann es nützlich sein, Konturlinien zum Abbilden der Oberfläche zu zeichnen. In den folgenden Abbildungen wird dieselbe Fläche mithilfe einer geschummerten Geländeansicht in 3D (links) und einer planimetrischen Konturlinienabbildung (rechts) dargestellt.
ArcGIS 3D Analyst bietet Ihnen Werkzeuge, mit denen Sie einzelne Konturlinien bzw. Konturlinien für eine gesamte Oberfläche erstellen können. Ein erfahrener Kartenleser kann erkennen, dass die Oberfläche an den Stellen steiler ist, an denen die Linien nahe beieinander liegen, und anhand der Form der Konturlinien Bergrücken und Wasserläufe ausmachen. Konturlinien können Ihnen ein Gefühl für die Form einer Oberfläche vermitteln, sind jedoch keine sinnvollen Eingaben für eine Analyse.
Die im 3D Analyst von ArcGIS enthaltenen Werkzeuge ermöglichen dagegen eine quantitativere Analyse der Form einer Oberfläche. Die Neigung wird in Analysen häufig zum Ermitteln von Flächen mit flachen Neigungen für Bauvorhaben oder Flächen mit steilen Neigungen verwendet, die anfällig für Erosion oder Erdrutsche sind. Die Ausrichtung wird häufig zur Bestimmung der Sonneneinstrahlung auf einen Hang genutzt, um beispielsweise das Wachsen von Vegetation oder die Schneeschmelze zu modellieren. Mit ihr kann auch bestimmt werden, wie viel Solarwärme ein Haus empfängt.
Neigung und Ausrichtung in Rastern und TINs
Die folgenden Bilder veranschaulichen Neigung und Ausrichtung. Im Bild links stehen dunklere Rotschatten für steilere Neigungen. Im Bild rechts sind nach Westen ausgerichtete Hänge dunkelblau und nach Südosten ausgerichtete Hänge gelb eingefärbt.
Raster und TINs modellieren die Neigung und Ausrichtung einer Oberfläche auf unterschiedliche Weise. In einem Raster werden Neigung und Ausrichtung jeder Zelle berechnet, indem eine Ebene an die Z-Werte jeder Zelle und ihrer acht Nachbarzellen angepasst wird. Die Neigung bzw. die Ausrichtung der Ebene wird zum Neigungs- bzw. Ausrichtungswert der Zelle in einem neuen Raster. In einem triangulierten unregelmäßigen Netzwerk (TIN) bestimmt jede Dreiecksfläche eine Ebene mit einer Neigung und einer Ausrichtung. Beim Abfragen oder Rendern der Flächen können diese Werte den Anforderungen entsprechend schnell berechnet werden.
Schummern von Oberflächen
Schummerungen sind die Hell-/Dunkelmuster, die eine Oberfläche bei Beleuchtung aus einem bestimmten Winkel aufweisen würde. Schummerungen sind nützlich für das Verbessern der Tiefenwahrnehmung auf einer 3D-Oberfläche und für die Analyse der Sonneneinstrahlung an einer Position.
Es gibt zwei Möglichkeiten, eine Schummerung einer Oberfläche abzuleiten. Bei der ersten Methode, die am nützlichsten für das Hinzufügen von Tiefe für die 3D-Visualisierung ist, aktivieren Sie im Dialogfeld "Layer-Eigenschaften" auf der Registerkarte "Rendering" die Schummerung für den Layer in ArcScene. Dabei wird der Layer (ein beliebiger Oberflächen- oder 3D-Luft-Feature-Layer) unmittelbar unter Verwendung der Beleuchtungseinstellungen der Szene beschattet. Für TINs ist "Schummerung" standardmäßig aktiviert. Für Raster müssen Sie diese Funktion aktivieren, da nicht alle Raster Oberflächen sind.
Die folgenden Bilder zeigen eine 3D-Geländeansicht mit Schummerung (rechts) und ohne (links).
Die zweite Methode, die sich als Eingabe für Analysen und zur Verdeutlichung der Tiefe auf 2D-Oberflächen in ArcMap anbietet, ist das Verwenden des Oberflächenanalysewerkzeugs Schummerung, welches auf die Werkzeugleiste "3D Analyst" gezogen werden kann. Dieser Befehl erstellt ein neues Schummerungs-Raster, das Sie teilweise transparent darstellen und in 2D (oder 3D) mit einem Höhen-Layer anzeigen können. Die folgenden Abbildungen zeigen (von links nach rechts) ein 2D-Höhen-Raster, ein transparentes Schummerungs-Raster und eine geschummerte Reliefkarte.
Ableiten von Konturlinien aus Raster und TINs
Konturlinien sind Linien, die alle zusammenhängenden Positionen mit demselben Höhenwert (oder einem anderen Wert) im Eingabe-Raster oder TIN verbinden. 3D Analyst bietet zwei Möglichkeiten zum Erstellen von Konturlinien:
- Durch Klicken auf die Oberfläche mit dem Werkzeug Konturlinie
. Dadurch wird eine einzelne Konturlinie erstellt, die als 3D-Grafik in einer Szene oder Karte vorhanden ist.
- Über den Oberflächenanalysebefehl "Konturlinie". Dieser Befehl erstellt eine Folge von Konturlinien mit einem bestimmten Konturlinienintervall für die gesamte Oberfläche. Diese Konturlinien werden als Feature-Class mit einem Höhenattribut gespeichert.
Weitere Informationen zum Erstellen von Konturlinien mit 3D Analyst
Wenn Sie Konturlinien anhand eines Rasters erstellen, interpoliert die Konturlinienfunktion Linien zwischen den Zellzentren. Die Linien durchlaufen selten die Zellzentren und folgen nicht den Zellengrenzen. Wenn Sie dagegen Konturlinien anhand eines TINs erstellen, interpoliert die Funktion mithilfe der linearen Interpolation Geraden durch jedes Dreieck, das den Konturlinienwert umfasst.
Die folgende Abbildung links zeigt aus einer Raster-Oberfläche erstellte Konturlinien. Die Abbildung rechts zeigt aus einer TIN-Oberfläche erstellte Konturlinien.
7/10/2012
