ArcGIS 10 新特性之 3D Analyst
ArcGIS 3D Analyst 扩展模块提供了一系列用于在三维 (3D) 环境中创建、显示和分析 GIS 数据的工具。ArcGIS 10 的 3D Analyst 在 3D 显示性能、3D 数据管理和 3D 矢量分析方面都有显著的改善。
显示性能的增强
就交互式 3D GIS 软件而论，高质量的 3D 数据可视化和快速的渲染速度是必不可少的。用户体验的质量取决于 GIS 和 CAD 数据的快速、交互 3D 显示。
为了增强 3D 可视化用户体验，ArcGIS 10 的 3D Analyst 提供了以下功能：
- ArcGlobe 中 2D 地图缓存的渲染速度更快，减少了为在不同模式下使用同一内容而分别创建 2D 和 3D 缓存的必要。
- 通过内置冲突检测来确保不显示重叠文本而改善的 3D 文本显示性能。
- 通过自动纹理管理所带来的有纹理的多面体显示性能的改善。
- 使用表面镶嵌矢量的 OpenGL 模板缓冲所带来的 3D 矢量显示性能的改善。
- 存储在 ArcGlobe 文档中的内存分配设置的改善。此设置更改了 .3dd 文件的存留状态，可对每个 3D 地图进行不同配置，以使其中的图层占用适量的内存。
3D 数据在创建和管理方面的增强
目前标准编辑环境在 ArcGlobe 和 ArcScene 中均可用，可实现对含有 z 值的 GIS 要素的创建和维护。在 3D 模式下编辑提供以下功能：
- 开始编辑、停止编辑、保存编辑、使用撤消和恢复功能以及在 3D 模式下执行其他标准编辑管理任务。还支持经典捕捉环境以及诸如平行、垂直、复制垂直和绝对 XYZ 之类的精度创建选项。
- 创建和删除单个要素。此操作包括在地理数据库和 shapefile 中垂直线的创建和存储。
- 移动、旋转、缩放以及替换要素几何（对要素进行更高级别的几何编辑）。这包括放置 3D 模型（例如，COLLADA 文件）的能力，即可以将其作为新多面体要素直接放置于 3D 视图中，然后在地表上移动/缩放/旋转这些模型。
在 ArcMap 中使用 TIN 编辑工具条时，还可以使用其他工具来创建和维护 terrain 数据集（尤其在使用雷达数据源时）以及编辑 TIN 数据集。
分析增强
由于 Google 地球和 Bing 地图 (Virtual Earth) 的应用，高质量 3D 数据可视化已成为目前的主流。用户期待以 3D 形式显示地理空间数据。不过，目前 3D GIS 用户开始超越仅可视化阶段。ArcGIS 10 的 3D Analyst 的主要重点是关于 3D 矢量要素的分析。
新功能包括以下几个方面：
- 一套 3D 设置运算符（包括 3D 相交、3D 联合、3D 内部、是否为闭合 3D 以及 3D 差异）使用闭合多面体和 3D 要素执行地理处理任务。
- 专用于虚拟城市工作流的显示 3D 矢量分析的地理处理工具，例如天际线和天际线障碍物。
- 现有地理处理工具的增强，以更好地与 3D 配合使用。例如，按位置选择对话框使用 3D 距离，多面体对象可加入通视线工具中。
- 具有完全 3D 连通性的网络数据集。
- 使用测量工具在 3D 中交互测量以显示沿表面的距离、3D 对象的高度、3D 中两点间的距离以及观察点的距离（即测量对象有多远？）。
3D Analyst 地理处理增强
3D 要素工具集中的新地理处理工具
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地理处理工具 |
描述 |
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检查每个 3D 形状并将所选属性作为特性添加到输入要素类。输出选项会根据输入形状类型的不同而有所不同。 | |
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构造每个视点与每个目标要素之间的线。 | |
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该工具可根据一种或两种属性添加高度尺寸。输入要素类中各要素形状的高度（z 值）均将设置为该要素类中用户指定的高度字段里的值。 | |
根据闭合多面体 (multipatch) 要素的面的几何交集，计算出由这些要素定义的两个体积的几何交集。从一个要素类中剪除另一个要素类的所有体积，然后将结果写入到新输出要素类中。 | |
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该工具通过测试每个要素来判断它是否落在多面体 (multipatch) 之内。如果它落在多面体要素内，那么它会向新表中写入一个条目，指明它所落入的要素。 | |
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根据闭合多面体 (multipatch) 要素的面的几何交集，计算出由这些要素定义的两个体积的几何交集。两个图层和/或要素类中重叠的要素或部分要素将被写入“输出要素类”。 | |
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计算输入线及多面体 (multipatch) 要素的几何交集，并返回交点数。交点和/或线（由在交点处断开的输入线得到）可选择性地写入输出要素类。 | |
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测试各多面体 (Multipatch)，以查看其是否为完全封闭体。然后，为输入图层或要素类中的每个多面体要素添加一个带有标记的新字段，指示该要素是否闭合。 | |
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在搜索半径范围内，确定输入要素中的每个要素与邻近要素中的最近要素之间的距离。 | |
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生成一个包含天际线轮廓分析结果的线要素类或多面体要素类。该分析基于函数或虚拟表面上方的观察点进行，并也会考虑在分析时遇到的要素。当与其他工具结合使用时，尤其是与天际线障碍物工具一起使用时，可以创建阴影体及其他类似要素。 | |
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生成一个表示天际线障碍物或阴影体的多面体要素类。此障碍物从某种意义上说是个表面，而且看起来类似于从观察点到天际线的第一个折点画一条线，然后扫描通过天际线的所有折点的线所形成的三角扇。可选择添加裙面和底面来形成一个封闭的多面体，呈现出实体外观。可将此封闭的多面体创建为阴影体。如果输入是轮廓（多面体要素类）而不是天际线（折线要素类），那么会将多面体拉伸为阴影体。 | |
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计算天空的可见性，并选择性地生成表和极线图。所生成的表和图表示从观察点到天际线上每个折点的水平角和垂直角。 | |
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计算重叠多面体的图面的几何交集，然后将多面体聚合在一起。创建为输出的要素的个数取决于工具的设置。 |
转换工具集中的新地理处理工具
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地理处理工具 |
描述 |
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此工具从 LandXML 文件中导入一个或多个不规则三角网 (TIN) 表面并将 TIN 写入到磁盘上的相应位置。 | |
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此工具用于将栅格转换为新多点要素类。 | |
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该工具用于将 terrain 数据集转换为新点或多点要素类。 |
功能面工具集中的新地理处理工具
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地理处理工具 |
描述 |
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添加表面信息使用表面为要素插入高度，从而在背景中将要素转换为 3D 要素，并且还将计算这些要素的 3D 属性，然后将属性值作为特性写入输入要素类。输出 z 信息选项会根据输入要素类形状类型的不同而有所不同。 |
“Terrain 和 TIN 表面”工具集中的新地理处理工具
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地理处理工具 |
描述 |
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在与表面相比较时，定位看上去异常的点。这些点可能是粗差点，可能需要从表面创建中排除。 | |
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此工具可将输入 TIN 或 terrain 数据集中的坡向信息提取到输出要素类。它生成一个面要素类，该要素类的各个面按输入表面三角形坡向值进行分类。 | |
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此工具所创建的要素类包含一组从 terrain 数据集或 TIN 表面生成的等值线。输出要素类为 2D 形式且包含具有等值线值的属性。 | |
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此工具可计算两个不规则三角网 (TIN) 或 terrain 数据集之间的体积差异。 | |
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将输入 TIN 或 terrain 数据集中的坡度信息提取到输出要素类。 |
Terrain 管理工具集中的新地理处理工具
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地理处理工具 |
描述 |
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向 terrain 数据集添加点或多点。 | |
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针对构成地形数据集表面的给定要素类更改金字塔等级分辨率界限。 | |
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从 terrain 数据集中删除感兴趣区域内来自一个或多个要素类的点。 | |
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向 terrain 数据集所使用的数据集合添加点和多点，从而替换先前已被使用的数据。 |
TIN 管理工具集中的新地理处理工具
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地理处理工具 |
描述 |
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此工具可将指定版本中的不规则三角网 (TIN) 复制到另一个位置。 |
增强的 3D Analyst 地理处理工具
转换工具集
- 生成包含一个或多个点文件统计信息的新输出要素类时，点文件信息工具具有一个新的“按类代码汇总”选项。
- LAS 转多点工具新增了对 LAS 版本 1.2 文件格式的支持。
功能面工具集
- 执行通视线分析时，通视线工具包括对多面体的支持。
- 插值 Shape 工具执行分析时具有新的合并选项。
“Terrain 和 TIN 表面”工具集
- 面插值为多面体 (Multipatch) 工具目前支持 terrain 数据集。
- 面体积工具目前支持 terrain 数据集。
- 在两个 TIN 间拉伸工具目前除了支持线和面之外还支持点。
已弃用的 3D Analyst 地理处理工具
以下工具已弃用，其功能已被添加到新工具中，如下所示：
- 表面点 - 已将功能添加到添加表面信息工具中。
- 表面长度 - 已将功能添加到添加表面信息工具中。
- TIN 等值线 - 已将功能添加到表面等值线工具中。
- TIN 面体积 - 已将功能添加到面体积工具中。
- TIN 坡向 - 已将功能添加到表面坡向工具中。
- TIN 坡度 - 已将功能添加到表面坡度工具中。
- TIN 差异 - 已将功能添加到表面差异工具中。
- 添加 Terrain 点 - 已将功能添加到追加 Terrain 点 工具中。
- 移除 Terrain 点 - 已将功能添加到删除 Terrain 点工具中。
Terrain 数据集和 TIN 增强
Terrain 数据集
在 ArcGIS 10 的 3D Analyst 中，可以更方便地交互、管理和查看 terrain 数据集。主要更改包括以下几个方面：
- 与雷达源点及其属性更紧密的集成。例如，新增了将激光雷达点作为属性进行显示和分析的功能，或者使用点转栅格地理处理工具生成强度图像。
- 查找和消除数据错误的附加工具。例如，定位异常值将确定数据中可能为异常值的激光雷达点，以便将其从 terrain 表面中移除。
- 直接在 terrain 数据集上运行分析运算符的功能。这些运算符包括特定于表面分析的新地理处理工具以及经过改进的地理处理工具，例如“表面差异”、“表面等值线”以及“通视线”工具。
- 新增的对为 terrain 数据集导入图层符号系统的支持。
- 改进的 terrain 数据集显示选项，其中包括新等值线和点符号系统渲染器，例如“具有相同符号的等值线”、“使用唯一符号分组的 Terrain 点属性”、“具有分级色带的 Terrain 点属性”以及“具有分级色带的 Terrain 点高程”。
- terrain 点的新剖面选项：如果使用点符号化 terrain，可根据 terrain 数据集表面的符号化结点执行剖面图分析。
- 基于当前显示范围对重置高程范围类的新增支持：在当前版本中，如果缩放至与图例的高程范围类的相同的关注区域，可使用快捷菜单重新定义分类间隔，以便获得此区域的全部颜色范围。
- 对锚点的新增支持：这些点为诸如控制点或导航危险等关键点，不会根据更高金字塔级别对其进行细化。
- 已经优化了 Terrain 概貌以允许更快地打开和查看大型 terrain 数据集。
TIN 数据集
ArcGIS 10 中 TIN 数据集的新增功能和改进功能包括以下方面：
- 对以下内容的附加支持：约束型 Delaunay 三角测量、ArcGIS 空间参考、边标签持久性以及结点源持久性。
- 对为 TIN 表面导入图层符号系统的新增支持。
- 改进的 TIN 表面的显示选项，其中包括一个名为“具有相同符号的等值线”的新 TIN 等值线渲染器。
- 基于当前显示范围对重置高程范围类的新增支持。与 terrain 相同，在当前版本中如果缩放至与图例的高程范围类相同的关注区域，可使用快捷菜单重新定义分类间隔，以便获得此区域的全部颜色范围。
其他 3D Analyst 增强
- 可直接由要素属性使用按大小和整个 3D 旋转的点要素符号系统。
- 在 ArcGlobe 和 ArcScene 中创建图形的功能。
- 视频图层：在 ArcGIS 10 之前的 3D Analyst 中，不存在视频图层类型。在当前版本中，您可以在 ArcGlobe 表面成功叠加已经过地理配准的全动视频图层。视频不显示在独立的窗口中，但实际上已叠加到表面上。
- 动画：展开导出体验以允许用户将连续帧导出至文件夹中，在第二处理过程（引擎服务）中可将其转换为单一视频文件。请参阅 10 版“动画”中的新增功能。
- 对使用简单的时间滑块显示时态数据的新增支持，以便您可以查看随时间推移而呈现的模式或趋势。使用“图层属性”对话框，具有支持的时间数据的图层可以启用时间。
- 已重新设计此导航模型，此模型简化了 3D 视图中的导航体验。
- 样式：已更新 3D 样式以具有更好的名称和描述标签，从而在使用“从符号选择中搜索”对话框时对结果具有明显改善。
- 设置两个最常见的 3D 属性（“基本高程”和“拉伸”）的改善的用户体验。在当前版本中，使用内置图形完成这些设置较为容易，这些内置图形说明了已进行的属性更改的影响。
- 有关制作 GIS 数据的 3D 视图并与其进行交互的最好方法的大量文档。其中包括以下操作的最佳做法和推荐的工作流程：根据 2D 和 3D 数据创建 3D 虚拟城市、从多个 2D 和 3D 源中导入数据、编辑 3D 数据、发布 3D 数据以及使用类似 BIM/IFC 源的非 ESRI 格式的数据（使用数据互操作扩展模块）。
- 地理处理工作流中兼容 3D Analyst 工具条命令，随着地理处理框架的引入该工具条已弃用。全套功能以及更多功能在 3D Analyst 地理处理工具箱中均可用。另外，可以通过使用“自定义”对话框将选择的地理处理工具拖放至 3D Analyst 工具条来对其进行自定义。