Ejercicio 4: Construir un TIN para representar terreno

Complejidad: Principiante Requisitos de datos: Instalado con el software Ruta de datos: See Copying the tutorial data Objetivo: Utilice ArcScene y ArcMap para construir un modelo de superficie TIN y herramientas de geoprocesamiento para realizar análisis de superficie

La ciudad de Horse Cave, Kentucky, está situada sobre una cueva que sirvió como fuente de agua potable y energía hidroeléctrica para la ciudad. Desafortunadamente, el agua subterránea que fluye en la cueva estaba contaminada por desechos hogareños e industriales vertidos en la superficie y arrastrados por los desaguaderos. Estudios de seguimiento de tinte y un relevamiento tridimensional de la cueva revelaron la relación existente entre los pasajes de la cueva y la ciudad, y demostraron la conexión entre los sitios de vertido en superficies abiertas y la contaminación de las aguas subterráneas en la cueva inferior.

Gracias al desarrollo de nuevas instalaciones regionales de saneamiento en 1989 y a los esfuerzos conjuntos de la Cave Research Foundation (Fundación de investigación de cuevas) y la American Cave Conservation Association (Asociación estadounidense de conservación de cuevas, ACCA), el agua subterránea está más limpia y la cueva se ha restaurado. Ahora funciona como cueva turística y sitio educativo a cargo de ACCA.

Los datos de la cueva son cortesía de la ACCA.

Visualización de la cueva y el entorno

Primero, abra la escena BuildTIN y visualice el relevamiento de la cueva y algunas capas de datos del terreno. Utilizará estos datos de terreno para crear un TIN y desplegar algunas otras capas sobre él para visualizar la relación de la cueva con la ciudad.

Pasos:

1. Para iniciar ArcScene, haga clic en Inicio > Todos los programas > ArcGIS > ArcScene 10.
2. En el cuadro de diálogo Introducción a ArcScene, haga clic en Escenas existentes --> Buscar más.
Si del ejercicio anterior tiene abierto ArcScene, simplemente haga clic en Archivo y, a continuación, haga clic en Abrir.
Aparecerá el cuadro de diálogo Abrir.
3. Navegue a la carpeta Exercise4 y haga doble clic en el documento de ArcScene BuildTIN.

Al abrirse la escena podrá ver la ubicación de rutas y ferrocarriles, algunos puntos de elevación de muestra y algunas líneas de curvas de nivel importantes. En la tabla de contenido podrá ver que algunas capas se han desactivado.
4. Marque la casilla para mostrar la capa Cavesurvey.

5. Haga clic con el botón derecho del ratón en Cavesurvey y haga clic en Acercar a capa.
Los datos del relevamiento de la cueva consisten de entidades PolylineZ, las cuales se dibujan automáticamente en 3D dado que tienen incorporados valores z en su geometría. Aparecen sobre el resto de los datos porque todas las demás capas se dibujan con la elevación de 0 predeterminada.
En los siguientes pasos construirá un TIN por medio de herramientas de geoprocesamiento para suministrar las alturas base de las calles y una foto de la ciudad.

Creación de un TIN a partir de datos de punto

Existe una capa de punto denominada vipoints point. Esta cobertura consiste de puntos con un atributo denominado SPOT, que contiene valores de elevación tomados en esos puntos. Va a crear el modelo de superficie TIN a partir de esos puntos, mediante la herramienta de geoprocesamiento Crear TIN.

Al utilizar herramientas de geoprocesamiento, verá una barra de progreso en la parte inferior del documento en la que se muestra el nombre de la herramienta que se está ejecutando actualmente. Cuando la herramienta termina de ejecutarse, aparecerá una notificación emergente en la bandeja del sistema. Esto se denomina geoprocesamiento en segundo plano, y se activa por defecto cuando el software se instala y se abre. Para deshabilitar el geoprocesamiento en segundo plano, utilice el cuadro de diálogo Opciones de geoprocesamiento en el menú principal Geoprocesamiento.

Pasos:

1. Haga clic en la ficha Catálogo para expandir la ventana Catálogo en la vista.
2. Desplácese para encontrar las Cajas de herramientas.
3. Expanda las Cajas de herramientas, haga clic en Cajas de herramientas del sistema y elija la caja de herramientas Herramientas de 3D Analyst.

4. Navegue hasta el conjunto de herramientas Administración de TIN y haga doble clic en la herramienta de geoprocesamiento Crear TIN.
5. Haga clic en el botón Examinar para configurar la ubicación de TIN de salida.
6. Haga clic en el botón Inicio , haga doble clic en la carpeta Terraindata y cambie el nombre del TIN de salida a tin1 y haga clic en Guardar.

Confirme que la ubicación TIN de salida está configurada como la carpeta Inicio - Exercise4.
7. Haga clic en la lista desplegable Clase de entidad de entrada y, a continuación, en vipoints point.

El nombre de campo SPOT aparece en la columna height_field, y la capa se triangulará como puntos de masa.
8. Haga clic en Aceptar.
Se crea el TIN y se agrega a la escena. Tenga en cuenta que se dibuja sobre la capa Cavesurvey; los valores de elevación del TIN definen su altura base.

Por defecto, el TIN se simboliza mediante un único color por cada cara.
9. Haga clic con el botón derecho del ratón en la capa tin1 de la tabla de contenido y haga clic en Propiedades.
10. Haga clic en la ficha Simbología.

Puede ver que existe un único renderizador en el lugar, llamado Caras.
11. Haga clic en el botón Agregar para abrir el cuadro de diálogo Añadir visualizador.
12. Haga clic en la opción Caras del TIN de elevación con rampa de color graduado y haga clic en Agregar.

13. Haga clic en Descartar para cerrar el cuadro de diálogo Agregar renderizador y volver al cuadro de diálogo Propiedades de capa.
Si el símbolo correspondiente al rango de elevación más alto está configurado como azul en lugar de blanco, haga clic en cualquier símbolo y haga clic en Invertir símbolos.

Esto invertirá el orden de los símbolos y renderizará los puntos más elevados del TIN como picos cubiertos de nieve.
14. Desactive el renderizador de color único original al desmarcar la casilla Caras en la lista de renderizadores.

15. Haga clic en Aceptar para cerrar el cuadro de diálogo Propiedades de capa.
Aunque este TIN es un modelo bastante bueno de la superficie, puede hacerlo más preciso al agregar más entidades.

Agregar entidades a un TIN

Ahora agregará líneas de corte uniformes y abruptas y un polígono de recorte al TIN. Agregara entidades de ferrocarril como las líneas de corte uniformes de manera que se representen en la superficie pero no afecten la forma de la superficie. Agregará las entidades de líneas de corte como líneas de corte abruptas con valores de elevación que refinen la forma de la superficie en las áreas que le son de mayor interés. Finalmente, agregará el polígono smclp como polígono de recorte uniforme para una definición más suave del borde del TIN.

Pasos:

1. Desde la ventana Catálogo, desplácese hasta encontrar Cajas de herramientas.
2. Expanda las Cajas de herramientas, haga clic en Cajas de herramientas del sistema y, a continuación, haga clic en la caja de herramientas Herramientas de 3D Analyst.
3. Navegue hasta el conjunto de herramientas Administración de TIN y haga doble clic en la herramienta de geoprocesamiento Editar TIN en la ventana inferior.

4. Haga clic en la lista desplegable TIN de entrada y haga clic en tin1.
5. Haga clic en el menú desplegable Clase de entidad de entrada y en railroad.

6. Haga clic en la flecha de lista desplegable height_field y después en <Ninguno>.

7. Haga clic en la flecha de lista desplegable SF_type y haga clic en línea suavizada.

8. Haga clic en el menú desplegable Clase de entidad de entrada y, a continuación, en brklines.

La herramienta Editar TIN detecta si existe un campo ELEVATION y lo utiliza para la fuente de altura. Aceptará el valor predeterminado y lo triangulará como líneas de corte abruptas.
9. Haga clic en la lista desplegable Clase de entidad de entrada y en smclp.
10. Haga clic en la flecha de lista desplegable height_field y después en <Ninguno>.

Ha definido las capas de entidad que desea agregar a su TIN y ha especificado cómo deben integrarse en la triangulación.
11. Haga clic en Aceptar.
Las entidades nuevas se agregaron al TIN.

Después del paso siguiente, verá que el ferrocarril sigue un lecho que ha sido nivelado en relación a la superficie.

Configurar alturas base de entidades a partir del TIN

Ahora configurará las alturas base para las entidades de ruta y ferrocarril desde el nuevo TIN.

Pasos:

1. Haga clic con el botón derecho en roads y seleccione Propiedades.

2. Haga clic en la ficha Alturas base.
3. Haga clic en Flotando en una superficie personalizada.
4. Haga clic en la flecha desplegable y, a continuación, en tin1.

5. Haga clic en Aceptar.
Las entidades de ruta ahora están desplegadas sobre la superficie TIN que creó. Ahora desplegará las entidades de ferrocarril sobre la superficie.
6. Haga clic con el botón derecho en railroad y seleccione Propiedades.

7. Desde la ficha Alturas de base, haga clic en Flotando en una superficie personalizada.
La superficie de elevación ya está establecida como tin1.
8. Haga clic en Aceptar.
Las entidades de ferrocarril ahora están desplegadas sobre la superficie TIN que creó.

A continuación, desplegará la foto aérea sobre el TIN.

Configurar alturas base de ráster a partir del TIN

La inclusión de la foto aérea de la ciudad en la escena hace mucho más evidente la relación entre la cueva y la ciudad. Desplegará el ráster sobre el TIN y lo hará parcialmente transparente de manera que pueda ver la cueva debajo de la superficie.

Pasos:

1. Haga clic con el botón derecho del ratón en photo.tif y, a continuación, haga clic en Propiedades.

2. Haga clic en la ficha Alturas base.
3. Haga clic en Flotando en una superficie personalizada.
4. Haga clic en la flecha desplegable y, a continuación, en tin1.

5. Haga clic en la ficha Visualización.
6. Introduzca 30 en el cuadro de texto Transparencia.

7. Haga clic en Aceptar.
8. Marque photo.tif en la tabla de contenido para que se vuelva visible en la escena.

Ahora la foto aérea tiene una transparencia del 30%. Puede ver grandes parches de TIN sobre la foto dado que tanto el TIN como la foto tienen la misma prioridad de dibujo. Si deseaba era hacer visible el TIN debajo de la foto, puede cambiar la prioridad de dibujo a 10 (la más baja) en la ficha Representación en pantalla del cuadro de diálogo Propiedades de capa del TIN. También puede desplazar levemente la altura base del TIN o la foto.

Limpieza de la escena

Para limpiar la escena, desactivará la visibilidad de algunas capas que ya no son necesarias y agrandará el símbolo de línea de cueva.

Pasos:

En la tabla de contenido, haga lo siguiente:
1. Desmarque vipoints point.
2. Desmarque brklines.
3. Desmarque tin1.
4. Marque el símbolo de línea para la capa Cavesurvey.

5. Introduzca 5 en la casilla Ancho.

6. Haga clic en Aceptar.
Ahora puede ver los pasajes tridimensionales de la cueva, simbolizados por líneas gruesas. Las entidades de superficie y la foto aérea ofrecen contexto, de manera que podrá ver fácilmente la relación de la cueva con la ciudad a medida que navega la escena.

Crear un perfil del terreno

La cueva sigue la orientación del suelo del valle. A fin de comprender la forma del valle, creará un perfil en el TIN. Para crear un perfil, primero debe tener una línea 3D (entidad o gráfico). Iniciará ArcMap, agregará el TIN al mapa, y digitalizará una línea para elaborar el perfil.

Pasos:

1. Para iniciar ArcMap, haga clic en Inicio > Todos los programas > ArcGIS > ArcMap 10.
2. En el cuadro de diálogo ArcMap - Introducción, haga clic en Mapas nuevos y después en Examinar para configurar la ruta de la geodatabase predeterminada como D:\3DAnalyst\3D_Default.gdb.
Esta ubicación se utilizará para almacenar los datos espaciales de salida generados en los ejercicios del tutorial.

3. Haga clic en el botón Aceptar para cerrar el cuadro de diálogo Primeros pasos.
ArcMap termina de abrirse.

Ahora agregará la barra de herramientas 3D Analyst a ArcMap. La barra de herramientas 3D Analyst de ArcMap contiene muchas herramientas que no aparecen en la barra de herramientas 3D Analyst de ArcScene. Dos de ellas son la herramienta Interpolar líneas y la herramienta Crear un gráfico de perfil, las cuales utilizará para crear el perfil de la superficie.
4. Haga clic en Personalizar, seleccione Barras de herramientas y haga clic en 3D Analyst.

Aparecerá la barra de herramientas 3D Analyst.
5. Haga clic en Personalizar y después en Extensiones.

6. Marque 3D Analyst si aún no lo ha hecho.

7. Haga clic en Cerrar.
La extensión 3D Analyst se habilita.
8. Abra la ventana Catálogo y navegue a la carpeta Exercise4\Terraindata en la ruta de Conexiones a carpetas en la que guardó de manera local los datos del tutorial.
9. Haga clic en la capa tin1, arrástrela a la vista de mapa y suelte el botón del ratón.

Si se le solicita, haga clic en Aceptar para cerrar el cuadro de mensaje de advertencia Referencia espacial desconocida.

Se dibuja el TIN en la escena nueva, y se agrega automáticamente la capa TIN a la tabla de contenido.

10. En la barra de herramientas 3D Analyst, haga clic en el botón Interpolar líneas .

11. Haga clic en el esquina superior izquierda del TIN, arrastre la línea a la esquina inferior derecha, y después haga doble clic para detener la digitalización.

Puede crear un perfil a lo largo de una línea con más de un segmento, pero en este caso sólo hará una línea recta.
12. Haga clic en el botón Herramienta Gráfico de perfil .
Se ha creado el gráfico de perfil.

Puede editar el título, subtítulo y demás propiedades del gráfico; guardar, imprimir o exportar el gráfico; copiarlo al portapapeles; y mostrar el gráfico en el diseño. También puede simplemente cerrar el gráfico.
13. Haga clic con el botón derecho del ratón en la barra Título del gráfico de perfil y después en Añadir al mapa.
La vista cambia automáticamente a Vista de composición de mapa. Puede ver cambiar los distintos iconos de vista en la parte inferior de la visualización.

14. Cierre la ventana Gráfico de perfil.
Puede ver el gráfico en el diseño del mapa.

15. Haga clic en el botón Vista de datos para volver a la vista de datos.

Crear una línea de visión en el terreno

Otro modo de interpretar el terreno es crear una línea de visión. Las líneas de visión muestran qué partes de una superficie son visibles y qué partes están ocultas a lo largo de una línea, desde el punto del observador en dirección a un punto objetivo.

Pasos:

1. Haga clic en Crear línea de visibilidad .
2. Tipo 2 en el cuadro de texto Desplazamiento del observador.

La línea de visión se calculará para mostrar qué es visible desde la perspectiva de un observador de dos metros de altura, ya que las unidades z para esta escena son metros.
3. Haga clic en la pendiente sur de las tierras altas en la parte superior derecha del TIN (el punto del observador), arrastre la línea hacia la parte inferior derecha y suelte el botón del ratón (el punto del objetivo).

Se ha calculado la línea de visión. Los segmentos de color verde muestran áreas que son visibles desde el punto del observador; los segmentos de color rojo quedan ocultos al observador.
4. Cierre el cuadro de diálogo Línea de visibilidad.
Las líneas de visión, al igual que otras líneas gráficas, pueden copiarse de ArcMap a ArcScene. Ahora copiará las líneas que ha creado en la escena.
5. Haga clic en Editar y, a continuación, haga clic en Seleccionar todos los elementos.

Se seleccionan las dos líneas que creó.
6. Haga clic en Editar y en Copiar.

7. Vuelva a ArcScene y haga clic en Editar y en Pegar.

Las líneas se pegan en la escena.

Si necesita quitar la selección de las líneas pegadas, haga clic fuera de las líneas en algún lugar de la escena, para dejar de resaltarlas.
8. Haga clic en el botón Guardar de ArcScene.
9. Haga clic en Archivo en ArcMap y haga clic en Salir.

10. Haga clic en No a guardar los cambios y cierre ArcMap.

En este ejercicio, aprendió a crear y trabajar con un modelo de superficie TIN mediante ArcScene y ArcMap. Descubrió cómo construir y simbolizar un conjunto de datos TIN para representar una superficie 3D con precisión. Se agregaron líneas de corte y polígonos para representar entidades de superficie adicionales, tales como ferrocarriles y valores de elevación del terreno. Se realizó un análisis posterior de la superficie mediante el uso de una fotografía aérea como una capa ráster desplegada sobre el TIN. Finalmente, completó el ejercicio al realizar una análisis de la superficie 3D en el modelo de TIN mediante el uso de las herramientas para interpolar líneas y crear gráficos de perfil en ArcMap.

Ahora que ha aprendido cómo representar una superficie por medio de un modelo de TIN, puede empezar a explorar otras áreas de la extensión 3D Analyst de ArcGIS. En el ejercicio siguiente aprenderá a crear y trabajar con animaciones en ArcGlobe.