GIS三维场景教程

上机练习6

目标：：利用ArcGIS的三维空间分析和ArcScene组件，在ArcGIS中建立场景的三维模型。

目标

数据：

高程点（点状，heightP.shp），用于生成三维地形环境。

建筑（面状，Building.shp），用于建立三维建筑模型。

水域（面状，Water.shp），用于建立三维环境中的场景要素——河湖水面。

道路（线状，Roadline.shp），用于建立三维环境中的场景要素——道路。

树（点状，Trees.shp），用于建立三维环境中的场景要素——树。

路灯（点状，StreetLamp.shp），用于建立三维环境中的场景要素——路灯。

建筑模型（B_EW.3D、B_SN.3DS、B_Pub.3DS），作为典型建筑模型的三维符号。一、创建三维地形环境

1．运行ArcMap，创建空地图，加载3D Analyst工具条。使用标准工具条中的按钮添加存放在文件夹F:\Spatial Analysis\Exercises\ex06中的heightP、Building和Water三个数据层。

2．为地图设置距离单位和显示单位。在“Data Frame Properties”对话框中，把地图的距离单位和显示单位设置为Meters。保存当前的地图文档为ex06_1。

3．点击3D Analyst工具条的下拉箭头，打开Options对话框，在General选项卡中设置默认工作路径为：“F:\Spatial Analysis\Exercises\ex06\”。

4．从高程点建立场地初始的不规则三角网（TIN）。点击3D Analyst工具条最左侧的有下拉箭头的按钮，选择Create/Modify TIN—> Create TIN From Features…，打开Create TIN From Features对话框。勾选“heightP”数据层，设置高程源字段（Height Source）为HGT，保持Triangulate as的缺省选择mass points，最后指定输出TIN文件的路径和文件名，如F:\Spatial Analysis\Exercises\ex06\tin（如图1）。输出的TIN格式的文件自动加载到当前的数据组中。5．把二维的建筑和水域层转换为三维地物层。选择3D Analyst工具条的Convert—>Features to 3D…（二维要素转换为三维）命令。在Convert Features to 3D对话框中，将输入要素选择为“Building”，高程源使用第一种：栅格或TIN表明模型（Raster or TIN surface），并选择上一步生成的tin。指定输出三维要素文件的路径和名称，如F:\Spatial Analysis\Exercises\ex06\ Building_3D。点击OK，执行转换。同样地，将输入要素选择为“Water”，产生三维要素文件Water_3D。输出的两个文件也都自动加载到图层目录中。

6．利用三维地物层“整平”初始的三维场地模型tin。选择3D Analyst工具条的Create/Modify TIN—> Add Features to TIN…。在打开的对话框中，选择tin作为输入TIN。勾选“Building_3D”数据层，保持高程源字段为缺省值，选择Triangulate as的方式为hard replace。再勾选“Water_3D”数据层，Triangulate as也选为hard replace。最后选择Save changes into the input TIN specified above之前的单选钮，这样将保持模型的文件名称不变，但模型中将被更新。（如果需要，替代地，可以选择Save changes into a new output TIN之前的单选钮，指定输出TIN文件的路径和文件名，从而产生一个新的TIN，输入TIN将保持不变。）点击OK，执行命令。参数设置如图2所示。

图1 图2

7．在查看tin地形模型变化之前，从当前文档中移除tin数据层。再使用按钮添加tin。比较前后模型的变化细节，理解hard replace方式对模型的影响效果。从图3可以发现，被建筑和水域覆盖的区域变为了平面，其周边区域的不规则三角形也有所不同。

图3

二、在ArcScene中实现三维场景的简单显示

1．点击标准工具条中的ArcScene 按钮，从ArcMap中启动ArcScene。若事先ArcMap并未打开，也可以选择“开始”—> “程序”—> ArcGIS —>ArcScene，打开ArcScene应用程序。2．ArcScene窗口的布局类似于ArcMap的窗口，主菜单和一些基本的工具条的使用方法也相同。

最初在ArcScene中有一空地图，使用标准工具条中的按钮添加存放在文件夹F:\Spatial Analysis\Exercises\ex06中的tin、Building、Water、Roadline四个数据层，并保存当前的场景文

档为Scene_ex06_1（注意ArcScene场景文档的后缀是sxd）。

3．熟悉ArcScene中对场景的控制工具。这些工具属于Tools工具条，如果把鼠标停放在按钮图

标上，在ArcScene 窗口的状态条中会出现工具条功能的说明。中的工具按钮，从左到右，功能依次为：

导航（Navigate），点击鼠标左键不动可随意旋转场景（上下、左右），按住中间键向前/后滚动可缩小/放大场景的显示。

飞行（Fly Through），可根据鼠标的移动，控制飞行方向与速度，像鸟儿四处飞移。再次单击鼠标，则可从当前视点沿鼠标所指方向向下方向飞行，途中，点击左键加快飞行速度，右键减速。但是使用该工具不易控制场景。如果飞离场景，可按键盘的Esc键取消该命令的执行状态，再使用其它工具恢复到场景中。

动态放大/缩小（Zoom In/Out），按住鼠标左键向前/后移动鼠标，可缩小/放大场景的显示。 把选定的目标放在地图窗口的中心（Center on Target），对准某一地物单击鼠标，场景自动被移动使目标位于窗口中心。

自动放大场景以对准目标（Zoom to Target），对准某一地物单击鼠标，场景自动被放大和移动，直到单击的目标位置居于窗口中心为止。

把观察点设置为鼠标的定位点（Set Observer），对准某一点单击鼠标，场景自动被放大和移动，直到单击点的位置成为观察点，即从单击鼠标的位置观察场景，如山头。

4．改变三维地形模型的显示符号，以展示地形的变化效果。选中tin数据层，单击右键选择Properties…，选择Layer Properties对话框中的Symbology选项卡。单击左侧的Add…按钮，弹出Add Renderers对话框，选择其中的Face elevation with graduated color ramp，并点击Add，增加在三维地形模型中对高程的分级显示。返回前面的对话框后，单击取消Edge types和Faces 前面复选框中的对勾“√”。接着将Color Ramp改为从红赫色到深蓝色的渐变系列（其名称为Precipitation）。选择确定，结束符号设定。参数设定如图4。

5．对整个场景进行垂直拉伸，以提高表面垂直变化的细微程度，有利于观察分析。选中图层目录中的场景组Scene layers（类似于ArcMap中的Layers），用右键选择Scene Properties，打开Scene Properties对话框。选择General选项卡，在垂直拉伸（Vertical Exaggeration）一栏中设定拉伸系数。可手工输入数值，或从下拉框中选择已经预设的值，还可以点击Calculate From Extent按钮让系统自动根据场景范围和高程变化范围计算垂直拉伸系数。此处选择2作为系数。选择确定，结束设置。显示结果如图5所示。

图4 图5