ファンクション サーフェスとは

空間内のフィーチャ、オブジェクト、およびサーフェスの GIS による処理方法を定義する基本的なプロパティの 1 つは、「三次元」（3D）でのレンダリング機能です。三次元は一般に誤用されている用語で、現在多くのアプリケーションはデータを 2.5 次元（2.5D）で格納して表示しています。ArcGIS 3D Analyst には、ラスタ、TIN、およびテレインのデータをファンクション サーフェスとして保存する機能がありますが、ファンクション サーフェスは実際には 2.5D です。ファンクション サーフェスは連続的で、サーフェス上のすべての位置は、X、Y の座標ごとに標高（Z 値）を 1 つのみ持つことができます。真の 3D サーフェスは、ソリッド モデル サーフェスと呼ばれることがあり、ArcGIS はこれらのサーフェスをマルチパッチ フィーチャを通じて処理します。サーフェスの連続性を持つファンクション サーフェスとは対照的に、ソリッド モデル サーフェスは真の 3D、つまり各 X、Y 座標につき複数の Z 値のモデル化と保存ができます。

マルチパッチ フィーチャ、四面体オブジェクト、およびボクセル空間が真の 3D データの例です。これらのデータは、ソリッド モデル サーフェスと見なされることがあり、各 X、Y 座標につき複数の Z 値を格納できます。電柱は、マルチパッチ オブジェクトの一例です。Z 値が電柱の最上部、および最下部にあります。ただし、電柱の足場をすべて計測する場合は、結果は X、Y 空間の 1 本の電柱で、電柱の個々の足場を示す多数の Z 値があります。

四面体オブジェクトは、本質的に三次元 TIN です。大きな違いは、二次元の三角形ではなく四面体を構成し、オブジェクトを 3D でモデル化できます。四面体オブジェクトを構成するノードは不規則に配置されるので、自動車、建築物、植生、動物などの複雑で変化するサーフェスを持つモデルの理想的な候補になります。ボクセルは、体積を持つピクセルです。このタイプのデータは、セルのブロック（ボクセル）と均一な解像度とパターンを使用して、3D オブジェクトをモデル化できるという特長があります。

ただし、サーフェスは通常、2.5D のファンクション サーフェスとしてモデル化されます。このタイプのデータはサーフェスの連続性を持ち、各 X、Y 座標につき複数の Z 値を格納できる 3D サーフェス、つまりソリッド サーフェス モデルとは異なります。

ファンクション サーフェス

3D Analyst は、ラスタ、TIN、およびテレインのサーフェスをファンクション サーフェスとして扱います。ファンクション サーフェスには、任意の X、Y 位置に対して、複数の Z 値ではなくただ 1 つの Z 値を格納できます。ファンクション サーフェスの最も一般的な例としては、地球表面を表現する地上サーフェスが挙げられます。水深測量データ、地下水面の深度、地層なども、地上ファンクション サーフェスに入ります。ファンクション サーフェスは、気候統計データと人口統計データ、リソース濃度、その他の生物学データを記述した統計的サーフェスを表現するためにも使用できます。さらに、Z = a + bX + cY などの算術式に基づく、数学的サーフェスの表現にも使用できます。ファンクション サーフェスは、2.5 次元と呼ばれることがよくあります。

サーフェスの連続性（2.5D と 3D の違い）

ファンクション サーフェスは連続と見なされます。つまり、ファンクション サーフェス上の特定の X、Y 位置に任意の方向からアプローチしても、その位置で同じ Z 値が確認されることになります。対照的に、不連続なサーフェスでは、アプローチの方向によって異なる Z 値が取得されることもあります。不連続なサーフェスの例としては、地球表面の位置がずれている垂直の断層があります。

この垂直の断層に対して、この不連続のサーフェスに沿って右側または左側のどちらからアプローチするかによって、同じ X、Y 位置で異なる Z 値が観測される可能性があります。

断層の一番上の位置には 1 つの標高がありますが、このポイントの直下、断層の一番下では別の標高が観測されます。おわかりのように、不連続なサーフェスを格納できるモデルでは、特定の X、Y 位置に対して複数の Z 値を格納できなければいけません。

ソリッド モデル サーフェス

ファンクション サーフェス モデルは、任意の X、Y 位置に対して複数の Z 値を格納できる、真の 3D モデルであるソリッド モデル サーフェスと対比することができます。ソリッド モデルは、CAD（computer-aided design）、エンジニアリング、その他のアプリケーションでソリッド オブジェクトを表現するために一般的に使用されています。ArcGIS は、3D モデルをマルチパッチ フィーチャクラスのフィーチャとしてレンダリングします。

ソリッド モデリングに適したオブジェクトには、機械部品、高速道路の構造物、建物、地球表面に配置されるその他のオブジェクトなどがあります。場合によっては、重複した X、Y 座標を少しオフセットして、ファンクション サーフェス上の断層や建物など一部の 3 次元オブジェクトを表現することもできます。