演習 4:地形を表すための TIN の作成

複雑さ: 初心者 データ要件: ソフトウェアとともにインストール データ パス: See Copying the tutorial data 目的: ArcScene および ArcMap を使用して TIN サーフェス モデルを作成し、ジオプロセシング ツールを使用してサーフェス解析を行います。

ケンタッキー州にあるホース ケーブの町は、かつて町の飲料水と水力発電用水の供給源であった、鍾乳洞の上に位置しています。残念なことに、地表に投棄されて、くぼみに押し流された家庭ごみと産業廃棄物によって、鍾乳洞の中を流れる地下水が汚染されてしまいました。色素追跡調査と鍾乳洞の 3 次元測量によって、鍾乳洞の通路と町の関係が明らかになり、地表の投棄場所と、その下の鍾乳洞の地下水汚染とのつながりも明らかになりました。

1989 年に行われた地域の新たな汚水処理施設の開発、および Cave Research Foundation と ACCA（American Cave Conservation Association）の共同作業のおかげで、地下水は浄化され、鍾乳洞は復旧されました。鍾乳洞は、現在、観光用および教育用の場所として ACCA によって運営されています。

鍾乳洞のデータは、ACCA により提供されています。

鍾乳洞と景観を表示する

まず「BuildTIN」シーンを開き、鍾乳洞調査とテレイン データ レイヤの一部を表示します。このテレイン データを使用して TIN を作成し、その上に他のレイヤをドレープして、鍾乳洞と町との関係を視覚化します。

手順:
  1. [スタート] → [すべてのプログラム] → [ArcGIS] → [ArcScene 10] の順にクリックして、ArcScene を起動します。
  2. ArcScene の [はじめに] ダイアログ ボックスで、[既存のシーン] → [詳細検索] の順にクリックします。
    3. 先の演習ですでに ArcScene を開いている場合は、[ファイル] をクリックして [開く] をクリックします。
    [開く] ダイアログ ボックスが表示されます。
  3. 「Exercise4」フォルダに移動して、「BuildTIN」ArcScene ドキュメントをダブルクリックします。
    4. BuildTIN.sxd を開く
    シーンを開くと、道路や鉄道の位置、サンプルの標高ポイント、主要な等高線を確認できます。コンテンツ ウィンドウでは、一部のレイヤが非表示になっています。
  4. チェックボックスをオンにして、[Cavesurvey] レイヤを表示します。
    5. ショートカット メニューを使用してレイヤを全体表示
  5. 「Cavesurvey」を右クリックして、[レイヤの全体表示] をクリックします。
    6. 鍾乳洞調査データは、ポリライン Z フィーチャで構成されます。このフィーチャは、Z 値がジオメトリに組み込まれているため 3D で自動的に描画されます。ポリライン Z フィーチャ以外のレイヤはすべてデフォルトの標高値（0）で描画されるため、ポリライン Z フィーチャは他のデータの上に表示されます。
    次のステップでは、ジオプロセシング ツールを使用して TIN を作成して、道路と町の写真に基準高度を設定します。

ポイント データから TIN を作成する

vipoints ポイントと呼ばれるポイント レイヤがあります。このカバレッジは、SPOT と呼ばれる属性を持つポイントで構成されます。SPOT 属性には、vipoints ポイントの標高値が含まれています。[TIN の作成（Create TIN）] ジオプロセシング ツールを使用して、vipoints ポイントから TIN サーフェス モデルを作成します。

ジオプロセシング ツールの使用時は、ドキュメント下部にあるプログレス バーに、現在実行中のツールの名前が表示されます。ツールの実行が終了すると、システム トレイにポップアップで通知が表示されます。この動作はバックグラウンド ジオプロセシングと呼ばれており、ソフトウェアをインストールして起動したときに、デフォルトで有効になっています。バックグラウンド ジオプロセシングを無効にするには、[ジオプロセシング] メイン メニューにある [ジオプロセシング オプション] ダイアログ ボックスを使用します。

手順:
  1. [カタログ] タブをクリックして、カタログ ウィンドウを展開します。
  2. スクロールして [Toolboxes] を見つけます。
  3. [Toolboxes] を展開し、[System Toolboxes] をクリックして、[3D Analyst Tools] ツールボックスを展開します。
    4. [TIN の作成（Create TIN）] ジオプロセシング ツール
  4. [TIN 管理] ツールセットに移動して、[TIN の作成（Create TIN）] ジオプロセシング ツールをダブルクリックします。
  5. [参照] ボタンをクリックし、[出力 TIN] の場所を設定します。
  6. [ホーム] ホーム ボタンをクリックして、「Terraindata」フォルダをダブルクリックし、出力 TIN 名を tin1 に変更して [保存] をクリックします。
    7. tin1 という名前の TIN を作成して「Exercise4」の「Terraindata」フォルダに保存
    [出力 TIN] の場所が「Home - Exercise4」フォルダに設定されていることを確認します。
  7. [入力フィーチャクラス] ドロップダウン リストをクリックして、「vipoints point」をクリックします。
    8. [TIN の作成（Create TIN）] ジオプロセシング ツール ダイアログ ボックス
    SPOT フィールド名が height_field 列に表示され、レイヤは標高点として三角測量されます。
  8. [OK] をクリックします。
    9. TIN が作成され、シーンに追加されます。TIN は [Cavesurvey] レイヤ上に描画されます。これは、TIN の標高値が [Cavesurvey] レイヤの標高値よりも高いためです。
    TIN レイヤが作成され、新規サーフェス レイヤとして追加される
    デフォルトでは、TIN のシンボルはフェイスごとに単色で表示されます。
  9. コンテンツ ウィンドウで [tin1] レイヤを右クリックし、[プロパティ] をクリックします。
  10. [シンボル] タブをクリックします。
    11. [レイヤ プロパティ] の [シンボル] タブを使用して、サーフェスのフェイスのレンダリング方法を変更
    「フェイス」という名前のレンダリングが用意されていることが分かります。
  11. [追加] ボタンをクリックして、[レンダリングの追加] ダイアログ ボックスを開きます。
  12. [フェイスを標高でグラデーション描画] オプションをクリックして、[追加] をクリックします。
    13. レンダリングの選択
  13. [終了] をクリックして、[レンダリングの追加] ダイアログ ボックスを閉じ、[レイヤ プロパティ] ダイアログ ボックスに戻ります。
    14. 最も標高の高い範囲のシンボルが白ではなく、青に設定されているときは、任意のシンボルを右クリックして [シンボルを反転] をクリックします。
    色が標高値に一致するように、シンボルの順序を反転する（たとえば、標高の高いポイントを雪をいただいた峰として表現するために白に設定する）
    これによってシンボルの順番を切り替えることができ、TIN の最も標高の高いポイントを雪をいただいた峰とすることができます。
  14. レンダリングのリストで、[フェイス] チェックボックスをオフにすることで、元の 1 色のレンダリングをオフにします。
    15. [フェイス] レンダリングをオフ
  15. [OK] をクリックして [レイヤ プロパティ] ダイアログ ボックスを閉じます。
    16. TIN は、サーフェスのモデルとしては極めて優れていますが、より多くのフィーチャを追加することでさらに正確にすることができます。

TIN にフィーチャを追加する

これからハードとソフトのブレークラインを追加し、TIN に対するポリゴンをクリップします。ソフト ブレークラインとして「railroad」フィーチャを追加すると、サーフェス上に表現されますが、サーフェスの形状には影響を与えません。次に、標高値を使用して brklines フィーチャをハード ブレークラインとして追加し、対象のエリア内のサーフェスのシェープを調整します。最後に、TIN のエッジを滑らかに表示できるように、smclp ポリゴンをソフト クリップ ポリゴンとして追加します。

手順:
  1. カタログ ウィンドウでスクロールして [Toolboxes] を見つけます。
  2. [Toolboxes] を展開し、[System Toolboxes] をクリックして、[3D Analyst Tools] ツールボックスをクリックします。
  3. [TIN 管理] ツールセットに移動して、下部のウィンドウで [TIN の編集（Edit TIN）] ジオプロセシング ツールをダブルクリックします。
    4. カタログ ウィンドウを使用してツールを検索する
  4. [入力 TIN] のドロップダウン リストをクリックし、[tin1] をクリックします。
  5. [入力フィーチャクラス] ドロップダウン リストをクリックして、「railroad」をクリックします。
    6. [TIN の編集（Edit TIN）] ダイアログ ボックス
  6. [height_field] のドロップダウン矢印をクリックし、[<なし>] をクリックします。
    7. TIN へのフィーチャの追加
  7. [SF_type] のドロップダウン矢印をクリックし、[softline] をクリックします。
    8. TIN へのフィーチャの追加
  8. [入力フィーチャクラス] ドロップダウン リストをクリックして、「brklines」をクリックします。
    9. TIN へのフィーチャの追加
    [TIN の編集（Edit TIN）] ツールでは、ELEVATION フィールドがあるかどうかを検出し、標高値のソースに使用します。デフォルト値を使用して、ブレークライン（ハード）として三角測量します。
  9. [入力フィーチャクラス] ドロップダウン リストをクリックして、「smclp」をクリックします。
  10. [height_field] のドロップダウン矢印をクリックし、[<なし>] をクリックします。
    11. TIN へのフィーチャの追加
    TIN に追加したいフィーチャ レイヤを定義し、それをどのように三角測量に取り込むか、ということを指定しました。
  11. [OK] をクリックします。
    12. 新しいフィーチャが TIN に追加されました。

次のステップ以降で、サーフェスに対して比較的ならされた地層に沿って鉄道が走っていることが分かります。

TIN からフィーチャのベース標高値を設定する

次に、新しい TIN から道路と鉄道のためのベース標高値を設定します。

手順:
  1. [roads] を右クリックして、[プロパティ] をクリックします。
    2. 道路レイヤのプロパティを開く
  2. [基準高度] タブをクリックします。
  3. [指定したサーフェス上に配置する] をクリックします。
  4. ドロップダウン矢印をクリックして、[tin1] をクリックします。
    5. 道路レイヤを TIN サーフェス上にドレープ
  5. [OK] をクリックします。
    6. 道路フィーチャが、作成した TIN サーフェス上にドレープされました。ここで、線路フィーチャをサーフェス上にドレープします。
  6. [railroad] を右クリックして、[プロパティ] をクリックします。
    7. 線路レイヤのプロパティを開く
  7. [基準高度] タブで、[指定したサーフェス上に配置する] をクリックします。
    8. 標高サーフェスはすでに [tin 1] に設定されています。
  8. [OK] をクリックします。
    9. 線路フィーチャが、作成した TIN サーフェス上にドレープされました。
    線路を TIN サーフェス上にドレープ
    次に、航空写真を TIN 上にドレープします。

TIN からラスタのベース標高値を設定する

市街地の航空写真をシーンに取り込むと、鍾乳洞と市街地の関係が明確になります。ここでは、ラスタを TIN にドレープして部分的に透過表示にし、サーフェスの下の鍾乳洞を確認できるようにします。

手順:
  1. [photo.tif] を右クリックして、[プロパティ] をクリックします。
    2. 航空写真レイヤのプロパティを開く
  2. [基準高度] タブをクリックします。
  3. [指定したサーフェス上に配置する] をクリックします。
  4. ドロップダウン矢印をクリックして、[tin1] をクリックします。
    5. 航空写真を TIN 上にドレープ
  5. [表示] タブをクリックします。
  6. [透過表示] テキスト ボックスに「30」と入力します。
    7. レイヤの透過性を設定
  7. [OK] をクリックします。
  8. コンテンツ ウィンドウで [photo.tif] をオンにして、シーンに表示されるようにします。

これで、航空写真の透過性が 30% になりました。TIN と写真の描画優先度が同じであるため、TIN の大規模なパッチが写真上に表示されます。TIN を写真の下に表示する場合は、TIN の [レイヤ プロパティ] ダイアログ ボックスの [レンダリング] タブで、描画優先度を 10（最低）に変更します。TIN または写真の基準高度を少しオフセットすることもできます。

シーンを修正する

シーンをきれいにするために、不要ないくつかのレイヤの表示をオフにし、鍾乳洞ライン シンボルを大きくします。

手順:
    コンテンツ ウィンドウで、次の手順を実行します。
  1. [vipoints point] をオフにします。
  2. [brklines] をオフにします。
  3. [tin1] をオフにします。
  4. [Cavesurvey] レイヤのライン シンボルをクリックします。
    5. コンテンツ ウィンドウでシンボルをクリックして、シンボルのプロパティを変更
  5. [幅] ボックスに「5」と入力します。
    6. [シンボル選択] ダイアログ ボックス
  6. [OK] をクリックします。
    7. これで、鍾乳洞の通路が、太い線でシンボル化されて 3 次元で表示されました。サーフェス フィーチャと航空写真からコンテキストが提供されるため、シーンをナビゲートするときに鍾乳洞と町の関係を簡単に把握できます。
    TIN サーフェイス上にフィーチャをドレープし、レイヤの透過表示を設定し、鍾乳洞の通路をハイライト表示した後の 3D シーン

地形の断面図を作成する

鍾乳洞は、谷底の向きに沿っています。谷の形状を把握するためには、TIN の断面図を作成します。断面図を作成するには、まず、3D ライン（フィーチャまたはグラフィックス）が必要です。ArcMap を起動し、TIN をマップに追加して、ラインをデジタイズして、断面図を作成します。

手順:
  1. [スタート] → [すべてのプログラム] → [ArcGIS] → [ArcMap 10] の順にクリックして、ArcMap を起動します。
  2. [ArcMap - はじめに] ダイアログ ボックスで、[新規マップ] を選択して [参照] 参照 をクリックし、デフォルトのジオデータベース パスを「D:\3DAnalyst\3D_Default.gdb」に設定します。
    3. この場所は、チュートリアルの演習で作成した出力空間データを格納するのに使用されます。
    「Exercise4」のデフォルトのジオデータベースを選択
  3. [OK] をクリックして [はじめに] ダイアログ ボックスを閉じます。
    4. ArcMap の [はじめに] ダイアログ ボックスが終了します。
    ArcMap ユーザ インタフェース
    次に、[3D Analyst] ツールバーを ArcMap に追加します。ArcMap の [3D Analyst] ツールバーには、ArcScene の [3D Analyst] ツールバーにはないツールが多数あります。そのうちの 2 つが、[ラインの内挿] ツールと [断面図グラフ作成] ツールで、サーフェスの断面図を作成するのに使用します。
  4. [カスタマイズ] をクリックし、[ツールバー] をポイントして、[3D Analyst] をクリックします。
    5. [3D Analyst] ツールバーの追加
    [3D Analyst] ツールバーが表示されます。
  5. [カスタマイズ] → [エクステンション] の順にクリックします。
    6. エクステンションの有効化
  6. [3D Analyst] がオンになっていない場合はオンにします。
    7. 3D Analyst Extension を有効化
  7. [閉じる] をクリックします。
    8. 3D Analyst Extension が有効になりました。
  8. カタログ ウィンドウを開いて、チュートリアル データをローカルに保存した [フォルダ接続] パスにある「Exercise4\Terraindata」フォルダに移動します。
  9. 「tin1」レイヤをクリックしてマップ ビューにドラッグし、マウス ボタンを放します。
    10. TIN をマップ ビューにドラッグ
    メッセージが表示されたら、[OK] をクリックして、[不明な空間参照] 警告メッセージ ボックスを閉じます。
    空間参照に関する警告の無視
    TIN が新規シーン内に描画され、TIN レイヤが自動的にコンテンツ ウィンドウに追加されます。
    TIN がマップ ビューに表示される
  10. [3D Analyst] ツールバーの [ラインの内挿] ラインの内挿 ボタンをクリックします。
    11. [3D Analyst] ツールバーで [ラインの内挿] を選択
  11. TIN の左上をクリックし、ラインを右下にドラッグ、ダブルクリックしてデジタイジングを停止します。
    12. [ラインの内挿] ツールを使用してライン セグメントをデジタイズ
    2 つ以上のセグメントで構成されるラインに沿っても断面図を作成することができますが、ここでは、1 本の直線を作成します。
  12. [断面図グラフ] ツール 断面図グラフ作成 ボタンをクリックします。
    13. 断面図グラフが作成されます。
    TIN サーフェス上のデジタイズしたラインから断面図グラフを作成
    断面図グラフでは、タイトルやサブタイトル、その他のプロパティの編集、グラフの保存、印刷、エクスポートが可能です。また、断面図グラフをクリップボードにコピーしたり、レイアウト上に表示したりすることもできます。断面図グラフをそのまま閉じることもできます。
  13. [断面図グラフ タイトル] を右クリックし、[レイアウトに追加] をクリックします。
    14. 自動的に [レイアウト ビュー] に切り替わります。画面下部で異なるビューのアイコンへ変化したことを確認できます。
    断面図グラフのマップ レイアウトへの追加など、断面図グラフのショートカット メニュー オプション
  14. [断面図グラフ] ウィンドウを閉じます。
    15. マップのレイアウトにグラフが表示されます。
    マップのレイアウトに追加された断面図グラフ
  15. [データ ビュー] データ ビュー ボタンをクリックしてデータ ビューに戻ります。

地形に対して、見通し線を作成する

地形を確認するには、見通し線を作成する方法もあります。見通し線には、観測点から目標点を見通したときに、サーフェスの見える部分と見えない部分が表示されます。

手順:
  1. [見通し線作成] 見通し線の作成 ボタンをクリックします。
  2. [観測点オフセット] テキスト ボックスに「2」と入力します。
    3. [見通し] ダイアログ ボックス
    このシーンの Z 単位がメートルであるため、高さ 2 メートルの観測点から何が見えるかを示す見通し線が計算されます。
  3. TIN の右上にある高地の南側傾斜部分（観測点）をクリックし、右下にラインをドラッグして、目標点でマウス ボタンを放します。
    4. 観測点から開始し、目標点でマウス ボタンを放して見通し線をデジタイズ
    見通し線が計算されます。緑色の部分は、観測点から見えている部分、赤い部分は、観測点から隠れている部分であることを示します。
  4. [見通し] ダイアログ ボックスを閉じます。
    5. 他のグラフィック ラインと同様、見通し線も ArcMap から ArcScene にコピーできます。ここでは、作成したラインの両方をシーンにコピーします。
  5. [編集] → [すべてのエレメントを選択] の順にクリックします。
    6. デジタイズしたエレメントを選択して、他のアプリケーションへコピー
    作成した両方のラインが選択されました。
  6. [編集] → [コピー] の順にクリックします。
    7. ArcMap から選択したエレメントをコピー
  7. ArcScene に戻り、[編集] → [貼り付け] の順にクリックします。
    8. ArcMap から ArcScene にエレメントを貼り付け
    ラインがシーンに貼り付けられます。
    ArcMap からエレメントが張り付けられた 3D シーン
    必要に応じて、貼り付けたラインを選択解除するには、シーンでラインから離れた場所をクリックし、ラインのハイライト表示を解除します。
  8. ArcScene で [保存] 保存 ボタンをクリックします。
  9. ArcMap で [ファイル] をクリックし、[終了] をクリックします。
    10. ArcMap の終了
  10. 変更の保存に対して [いいえ] をクリックし、ArcMap を閉じます。
    11. ArcMap で行った変更を保存する必要はない

この演習では、ArcScene と ArcMap を使用して TIN サーフェス モデルの作成方法と作業方法について説明しました。TIN データセットを構築、シンボル化して、正確に 3D サーフェスを表現する方法が分かりました。ブレークラインとポリゴンを追加して、鉄道や地形の標高値などのサーフェス フィーチャを追加表現しました。航空写真を TIN 上にドレープされたラスタ レイヤとして使用して詳細なサーフェス解析を行いました。最後にライン内挿を使用して TIN モデル上の 3D サーフェス解析を行い、ArcMap で断面図グラフを作成しました。

TIN モデルを使用したサーフェスの表現方法を学習したので、ArcGIS 3D Analyst Extension の他の領域の学習に進むことができます。次の演習では、ArcGlobe でアニメーションの作成方法と作業方法について説明します。


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7/10/2012