視線與視域分析

ARCGIS軟件應(yīng)用視線與視域分析目錄CONTENTS背景數(shù)據(jù)和要求目的操作步驟01020304背景011、背景什么是通視性？確定穿過(guò)由表面和可選多面體數(shù)據(jù)集組成的障礙物的視線的可見(jiàn)性。1、背景為什么計(jì)算視域？視域分析工具在您想要知道可見(jiàn)對(duì)象的情況時(shí)很有用，舉例來(lái)說(shuō)，如果將地標(biāo)景物放置在特定位置，則從地表上的哪些位置可以看到地標(biāo)景物，或者從道路上將看到什么風(fēng)景？

1、背景

視域可識(shí)別輸入柵格中能夠從一個(gè)或多個(gè)觀測(cè)位置看到的像元。輸出柵格中的每個(gè)像元都會(huì)獲得一個(gè)用于指示可從每個(gè)位置看到的視點(diǎn)數(shù)的值。如果您僅具有一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，則每個(gè)可以看到該觀測(cè)點(diǎn)的像元會(huì)被賦予值1。所有無(wú)法看到該觀測(cè)點(diǎn)的像元會(huì)被賦予值0。觀測(cè)點(diǎn)要素類可包含點(diǎn)或線。線的結(jié)點(diǎn)和折點(diǎn)將用作觀測(cè)點(diǎn)。您不僅可以確定哪些像元可從觀測(cè)點(diǎn)處看到，而且在您擁有多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的情況下，還可以確定哪些視點(diǎn)可以看到每一個(gè)被觀測(cè)的位置。了解哪個(gè)視點(diǎn)能夠看到哪些位置，可對(duì)決策產(chǎn)生影響。例如，在為垃圾填埋場(chǎng)選址的顯示效果研究中，如果確定只能從土路而不是主要和次要道路看到所提議的垃圾填埋場(chǎng)，則它可能被認(rèn)為是適合的位置。1、背景可視域分析在不同的領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如火災(zāi)監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)定，觀察哨所的設(shè)定等等。軍事領(lǐng)域是可視域分析技術(shù)應(yīng)用最廣的領(lǐng)域。例如為了設(shè)計(jì)巡航導(dǎo)彈的航線，就必須對(duì)發(fā)射點(diǎn)到目標(biāo)的地形進(jìn)行分析，包括地形特征優(yōu)劣分析、對(duì)方雷達(dá)的通視分析。那么如何進(jìn)行可視域分析，有什么軟件能夠很好的得到可視域分析的結(jié)果，在ARCGIS里就有這么一個(gè)可視域分析的功能，本文將做一個(gè)介紹。做可視域分析首先必須要有地形數(shù)據(jù)，如果手頭有數(shù)據(jù)再好不過(guò)，如果沒(méi)有，也不用著急，獲取也不費(fèi)事。目的02通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，了解視線和視域分析的基本概念，并掌握以下操作功能：（1）輸入視線（2）分析通視性（3）TIN轉(zhuǎn)柵格（4）分析單個(gè)觀察點(diǎn)的可視范圍（5）地形表面已有視線的通視分析（6）多面體要素參與通視分析（7）基于天際線的三維障礙面（8）獲得位于障礙面表面的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)（9）產(chǎn)生限制建筑相對(duì)高度的柵格2、目的數(shù)據(jù)和要求03（1）數(shù)據(jù)地形（View_TIN）觀察點(diǎn)（observer.shp）以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)工程文件里面為data.mxd。（2）要求手動(dòng)輸入視線，分析視線穿過(guò)地形的可視性3、數(shù)據(jù)和要求輸入視線分析通視性（1）數(shù)據(jù)地形（View_TIN）觀察點(diǎn)（observer.shp）以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)工程文件里面為data.mxd。（2）要求通過(guò)提供的地形數(shù)據(jù)制作柵格數(shù)據(jù)通過(guò)觀察點(diǎn)和柵格數(shù)據(jù)分析可視區(qū)域3、數(shù)據(jù)和要求基于視點(diǎn)的視域分析（1）數(shù)據(jù)公園地形（hillbase3）視線（sight.shp）以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)工程文件里面為dataa.mxd。（2）要求地形表面已有視線的通視分析多面體要素參與通視分析3、數(shù)據(jù)和要求根據(jù)三維線要素分析通視性（1）數(shù)據(jù)公園地形（hillbase3）觀察點(diǎn)（obs3.shp）以上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)工程文件里面為datab.mxd。（2）要求基于天際線的三維障礙面獲得位于障礙面表面的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)產(chǎn)生限制建筑相對(duì)高度的柵格3、數(shù)據(jù)和要求天際線與建筑限高.操作步驟ArcGIS中的詳細(xì)操作步驟044、操作步驟包含以下4個(gè)功能模塊的操作解析：輸入視線分析通視性基于視點(diǎn)的視域分析根據(jù)三維線要素分析通視性天際線與建筑限高首先打開(kāi)ArcMap，打開(kāi)\Data\data.sxd。激活Dataframe1初始設(shè)置，確認(rèn)“地圖”和“顯示”單位為“米”（見(jiàn)左圖），選擇主菜單>自定義>擴(kuò)展模塊，加載3DAnalyst許可證（見(jiàn)右圖）。4、操作步驟輸入視線分析通視性選用主菜單“自定義>工具條>3DAnalysis工具條”，在3DAnalysis工具條中點(diǎn)擊創(chuàng)建視線工具（見(jiàn)圖1），出現(xiàn)“通視分析”對(duì)話框（見(jiàn)圖2）

觀察點(diǎn)偏移：1Z單位

輸入觀察點(diǎn)相對(duì)高程

目標(biāo)偏移

：1Z單位

輸入目標(biāo)點(diǎn)相對(duì)高程

關(guān)閉對(duì)話框。圖1圖2一旦確定了觀察點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的相對(duì)高程，就可進(jìn)行連續(xù)視線通視分析。此時(shí)，屏幕上出現(xiàn)十字光標(biāo)，可以在三維表面上指定觀察點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)。先用鼠標(biāo)將十字光標(biāo)移到觀察點(diǎn)處，按下左鍵不放，再把鼠標(biāo)光標(biāo)拖動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)，松開(kāi)鼠標(biāo)，繪制出一條連接線，這條線往往是紅綠相間的（見(jiàn)左圖）。觀察點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間是否通視；如果提示“目標(biāo)不可見(jiàn)”，表示兩點(diǎn)之間不通視，而且在連接線上會(huì)有一個(gè)藍(lán)色點(diǎn)（見(jiàn)右圖）。從觀察點(diǎn)看目標(biāo)點(diǎn)，視線在藍(lán)點(diǎn)的位置被擋住。視線垂直投影到地表，紅色部分為不可見(jiàn)的地表。臨時(shí)輸入的視線不是要素（Feature），是圖形（Graphic），利用基本工具條中的元素選擇工具，結(jié)合鍵盤中的Delete鍵，可以刪除臨時(shí)視線。（1）將TIN轉(zhuǎn)換為柵格

首先打開(kāi)ArcMap，打開(kāi)\Data\data.sxd。1）主菜單中選用“地理處理>環(huán)境…”，進(jìn)一步設(shè)置工作空間>當(dāng)前工作空間>\Data\temp工作空間>臨時(shí)工作空間>\Data\temp輸出坐標(biāo)系：與輸入相同處理范圍：與圖層地形相同4、操作步驟基于視點(diǎn)的視域分析2）展開(kāi)ArcToolbox>3DAnalyst工具>轉(zhuǎn)換>由TIN轉(zhuǎn)出>TIN轉(zhuǎn)柵格，設(shè)置參數(shù)輸入TIN：地形輸出柵格：\Data\temp\surf1輸出數(shù)據(jù)類型（可選）：FLOAT方法（可選）：LINEAR采樣距離（可選）：CELLSIZE10Z因子（可選）：1不規(guī)則三角網(wǎng)“地形”轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)集surf1，自動(dòng)加載（2）分析單個(gè)觀察點(diǎn)的可視范圍1）展開(kāi)ArcToolbox>3DAnalyst工具>可見(jiàn)性>視域，設(shè)置參數(shù)輸入柵格：surf1輸入觀察點(diǎn)或觀察折線要素：觀察點(diǎn)輸出柵格：\Data\temp\visible1輸出地平面以上的柵格（可選）：Z因子（可選）：1不勾選

使用地球曲率校正折射系數(shù)（可選）產(chǎn)生視域分析結(jié)果visible1，并分成兩類，“不可見(jiàn)”表示在觀察點(diǎn)看不到的范圍，默認(rèn)紅色；“可見(jiàn)”表示在觀察點(diǎn)的可見(jiàn)范圍，默認(rèn)為綠色2）打開(kāi)觀察點(diǎn)屬性表，選用表選項(xiàng)>添加字段名稱：Spot類型：短整型精度：4調(diào)出“編輯器”工具條，選擇編輯器>開(kāi)始編輯，可能會(huì)彈出需要編輯的數(shù)據(jù)項(xiàng)的窗口，點(diǎn)擊“觀察點(diǎn)”，關(guān)閉窗口（見(jiàn)左圖）。輸入Spot字段的數(shù)值90（僅一條記錄）（見(jiàn)右圖），停止編輯展開(kāi)ArcToolbox>3DAnalyst工具>可見(jiàn)性>視域，設(shè)置參數(shù)輸入柵格：surf1輸入觀察點(diǎn)或觀察折線要素：觀察點(diǎn)輸出柵格：\Data\temp\visible2輸出地平面以上的柵格（可選）：Z因子（可選）：1不勾選

使用地球曲率校正折射系數(shù)（可選）（3）兩次視域分析結(jié)果的比較前一次不進(jìn)行任何設(shè)置，觀察點(diǎn)高程默認(rèn)比對(duì)應(yīng)的三維表面高1m（見(jiàn)左圖），后一次設(shè)定了觀察點(diǎn)的絕對(duì)高程為90m（見(jiàn)右圖），計(jì)算得到的可視范圍要大一些。（1）地形表面已有視線的通視分析在Windows下啟動(dòng)ArcScene,打開(kāi)\Data\dataa.sxd,有“公園地形”、“視線”兩個(gè)圖層。4、操作步驟根據(jù)三維線要素分析通視性本練習(xí)計(jì)算該條視線的通視性，以判斷山腳下的觀察點(diǎn)與山頂目標(biāo)點(diǎn)之間是否可視。主菜單中選擇“地理處理>環(huán)境…”，進(jìn)一步設(shè)置工作空間>當(dāng)前工作空間>\Data\temp工作空間>臨時(shí)工作空間>\Data\temp輸出坐標(biāo)系：與圖層“公園地形”相同處理范圍：默認(rèn)展開(kāi)ArcToolbox>3DAnalyst工具>可見(jiàn)性>通視分析，繼續(xù)設(shè)置輸入表面：公園地形輸入線要素：視線輸入要素（可選）：輸出要素類：\Data\temp\los1.shp輸出障礙點(diǎn)要素：\Data\temp\obs1.shp計(jì)算生成線要素類los1,點(diǎn)要素obs1打開(kāi)los1的圖層屬性表，可以看到TarIsVis，如果取值為1，表示通視；如果取值為0，表示不通視。本次計(jì)算，兩條記錄TarIsVis都是1，說(shuō)明僅考慮公園山體地形，觀察點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的視線不受遮擋，關(guān)閉屬性表。點(diǎn)要素obs1是空的，遮擋視線的障礙點(diǎn)不存在。（2）多面體要素參與通視分析1）選用“添加數(shù)據(jù)”，在\Data\路徑下加載多邊形要素類“buildings.shp”，該數(shù)據(jù)項(xiàng)是二維的。進(jìn)入buildings>圖層屬性>基本高度從表面獲取高程

沒(méi)有從表面獲取高程值

不選

在自定義表面上浮動(dòng)：\Data\temp\hillbase3下拉選擇沒(méi)有基于要素的高度圖層偏移添加常量高程偏移（使用場(chǎng)景單位）：0進(jìn)入“拉伸”選項(xiàng)，勾選“拉伸圖層中的要素”，在“拉伸值或表達(dá)式”文本框右側(cè)點(diǎn)擊計(jì)算器按鈕，選擇左側(cè)字段，輸入表達(dá)式[height]*1在“拉伸方式”下拉表中選擇“將其添加到各要素的最大高度”。2）啟用ArcToolbox>3DAnalyst工具>轉(zhuǎn)換>3D圖層轉(zhuǎn)要素類，繼續(xù)設(shè)置輸入要素圖層：buildings輸出要素類：\Data\temp\blgd3D分類字段（可選）到內(nèi)容列表移除buildings，啟用ArcToolbox>3DAnalyst工具>可見(jiàn)性>通視分析，繼續(xù)設(shè)置輸入表面：公園地形輸入線要素：視線輸入要素（可選）：bldg3D輸出要素類：\Data\temp\los2.shp輸出障礙點(diǎn)要素：\Data\temp\obs2.shp本次計(jì)算，打開(kāi)los2的圖層屬性表，字段TarIsVis都是0，觀察點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的視線之間不通視，該組建筑群建成后，預(yù)定的視線將受到遮擋。點(diǎn)要素obs2是從觀察點(diǎn)出發(fā)，產(chǎn)生遮擋的第一點(diǎn)，在建筑物外墻。（1）基于天際線的三維障礙面在ArcScene中選用主菜單“文件>打開(kāi)”，在\Data\路徑下，選擇datab.sxd,。4、操作步驟天際線與建筑限高主菜單中選擇“地理處理>環(huán)境…”，進(jìn)一步設(shè)置工作空間>當(dāng)前工作空間>\Data\temp工作空間>臨時(shí)工作空間>\Data\temp輸出坐標(biāo)系：與輸入相同處理范圍：默認(rèn)啟用ArcToolbox>3DAnalyst工具>可見(jiàn)性>天際線，繼續(xù)設(shè)置輸入觀察點(diǎn)要素：觀察點(diǎn)輸入表面：公園地形虛擬表面半徑：0米虛擬表面高程：0米輸入要素（可選）：要素細(xì)節(jié)層次（可選）：FULL_DETAIL輸出要素類：\Data\temp\Skyline.shp其他選項(xiàng)均為默認(rèn)設(shè)置或不設(shè)置，產(chǎn)生3DShapefileSkyline,這是從觀察點(diǎn)環(huán)視一圈，看到的三維天際線。啟用ArcToolbox>3DAnalyst工具>可見(jiàn)性>天際線障礙，繼續(xù)設(shè)置輸入觀察點(diǎn)要素：觀察點(diǎn)輸入要素：Skyline輸出要素類：\Data\temp\SkBarr.shp最小半徑（可選）

線性單位0米

最大半徑（可選）

線性單位0米

閉合（可選）基礎(chǔ)高程（可選）

線性單位0米

投影到平面（可選）產(chǎn)生多面體SkBarr.shp，由天際線和觀察點(diǎn)組合而成（2）獲得位于障礙面表面的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)選用ArcToolbox>3DAnalyst工具>轉(zhuǎn)換>由TIN轉(zhuǎn)出>TIN轉(zhuǎn)柵格，設(shè)置參數(shù)輸入TIN：公園地形輸出柵格：\Data\temp\HllGrd輸出數(shù)據(jù)類型（可選）：FLOAT方法（可選）：LINEAR采樣距離（可選）：CELLSIZE10Z因子（可選）：1“公園地形”轉(zhuǎn)換成柵格HllGrd。選用ArcToolbox>轉(zhuǎn)換工具>由柵格轉(zhuǎn)出>柵格轉(zhuǎn)點(diǎn)，繼續(xù)設(shè)置輸入柵格：HllGrd字段：Value輸出點(diǎn)要素：\Data\temp\grdpnt.shp產(chǎn)生Shapefilegrdpnt切換到內(nèi)容列表，進(jìn)入grdpnt的圖層屬性>拉伸，繼續(xù)設(shè)置勾選

拉伸圖層中的要素拉伸值或表達(dá)式：120拉伸方式：將其添加到各要素的基本高度啟用ArcToolbox>3DAnalyst工具>轉(zhuǎn)換>3D圖層轉(zhuǎn)要素類，繼續(xù)設(shè)置輸入要素圖層：grdpnt輸出要素類：\Data\temp\3Dline.shp分類字段（可選）網(wǎng)格點(diǎn)