Основные термины 3D Analyst

Ниже приводятся некоторые основные термины, которые встречаются при работе с дополнительным модулем Дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst и, в особенности, в ArcGlobe и ArcScene, во время выполнения 3D визуализации и различных задач анализа. Некоторые определения относятся к другим темам с более подробным описанием.

Термин	Описание
Базовая высота	Базовая высота объекта – высота, на которой отображается сам объект или его вершины в 3D пространстве. Базовые высоты могут храниться в геометрии пространственных объектов (объекты, содержащие значения z), в атрибутивном значении или выражении, или в связанном источнике данных. Поддерживаются также комбинации, например, объекты могут иметь высоту, зависящую от высоты поверхности. Базовые высоты часто называются "значениями высот".
Функциональная поверхность	Непрерывное 2.5D представление поверхности, на которой имеется по одному значению высоты, или z-значению, для любой пары координат x,y. Функциональные поверхности чаще всего используются для моделирования наземных данных, представляющих поверхность земли, хотя их также можно использовать для моделирования других типов поверхностей, например, батиметрических данных, отдельных геологических пластов или статистических поверхностей, описывающих географические концентрации. К примерам функциональных поверхностей можно отнести наборы данных terrain, TIN и растровые цифровые модели рельефа (DEM).
Текстуры	Текстурами, которые иногда называются "фасадами" или "материалами", являются изображения, которые копируются на грани 3D моделей, например 3D зданий. Текстуры поддерживаются только для объектов мультипатч, которые хранятся в базе геоданных. Изображение, которое является основой текстуры, хранится в столбце Shape, вместе с определением геометрии мультипатч.
Объекты, содержащие значения z	Объекты, содержащие значения z, учитывают собственную высоту, или z-значения. Объекты, содержащие значения z, хранят их в своей геометрии в базе геоданных (или в шейп-файле), а классы пространственных объектов или наборы классов, с возможностью хранения значений z, хранят единицы измерения и соответствующий датум. С помощью диалогового окна Каталог (Catalog) можно создавать новые классы пространственных объектов с возможностью хранения значений z, а также загружать данные, хранящиеся в таблицах или листов Excel, чтобы создать классы объектов, содержащие z-значения.
Уровень детализации (LOD)	Относится к сложности объекта, представленного в 2D или 3D виде. Обычно, в компьютерной графике, уровень детализации объекта снижается при удалении от наблюдателя или при использовании любой другой формулы, основанной на значимости объекта, его положении и т.д. Уменьшение уровня деталей может включать генерализацию текстур, наложенных на объекты, и/или упрощение геометрии объектов. Упрощение объектов и уменьшение количества деталей увеличивает производительность отрисовки, за счет уменьшения нагрузки на графическую подсистему. В целом, сокращение деталей заметно не влияет на качество изображения, поскольку в этом случае объект либо расположен слишком далеко, либо движется слишком быстро.
Вытягивание	Метод, применяемый к 2D пространственным объектам для генерации 3D объектов, когда настоящие 3D объекты не доступны. Вытягивание – это свойство слоя, уникальное для ArcGlobe и ArcScene, когда точки, линии и полигоны могут вытягиваться по вертикали и формировать линии, стены, объемные фигуры, соответственно. Вытягивание – пропорциональный метод, поэтому искажения не происходит. Метод применятся для многих задач, например для повышения реалистичности 3D изображения или для отображения статистической/атрибутивной информации, например, численности населения. Также можно применять вытягивание с отрицательными значениями. Единственное требование для использования вытягивания – должна быть задана поверхность высот, которая определяет базовые высоты пространственных объектов. После этого можно применить вытягивание к определенному местоположению поверхности, либо с использованием постоянного значения, либо с помощью выражения, выбрав один из четырех методов вытягивания.
Драпировка	Драпировка – один из примеров размещения слоя в 3D пространстве методом задания их роли с учетом положения других слоев. Драпированный слой использует другие слои в качестве источника высот, поскольку такой слой накладывается поверх объектов, текстур (если есть) и рельефа других слоев. Слой, отнесенный к категории слоев драпировки в ArcGlobe, впоследствии можно перемещать выше или ниже, в зависимости от того, должен ли он отображаться поверх следующего слоя. Поскольку ArcScene не различает категории слоев, чтобы получить сходный эффект необходимо использовать свойства слоя, вместо таблицы содержания. Например, точечный слой может ссылаться на растровую поверхность как источник высот, что делает его подобным слою драпировки в ArcGlobe.
Плавающий слой	Как и слой драпировки, плавающий слой представляет собой еще один способ определения положения слоя в 3D пространстве. В этом случае, плавающие слои используются для отображения объектов, которые не должны располагаться на поверхности высот. Например, это могут быть растры, подземные или надземные объекты, самолеты, атмосферные явления (облака). Плавающие слои обычно определяют источник высоты отдельно от других слоев в представлении 3D. Слои драпировки обычно используют те же данные поверхности, что и другие слои.
Растеризация	Растеризация в 3D отличается от растеризации в 2D. В ArcGlobe имеется метод отображения (рендеринга) векторных данных как растеризованных. В результате, растеризованный 3D слой выглядит так же, как в ArcMap (плоское изображение) и он драпируется на поверхности глобуса. Это удобно по многим причинам, включая более быстрое отображение, упрощение использования больших массивов векторных данных, и соответствие полигонов тем объектам на поверхности земли, которые они представляют. Более подробную информацию можно найти в разделе Растеризация пространственных объектов для 3D.
3D модель	3D моделью называется представление любого трехмерного объекта, хранящегося в виде цифрового набора объектов и/или правил, который с помощью рендеринга может быть отображен как двухмерное изображение. Объект может храниться в виде каркаса (состоящего из простых геометрических фигур, таких как линии, треугольники и изогнутые поверхности), задающего оболочку объекта, или целиком (состоящим из параметрически или явным образом заданных 3D объектов, которые добавляются или вычитаются друг из друга, формируя более сложный объект). Трехмерные модели активно используются в компьютерной графике, например, при съемках фильмов, мультфильмов, для медицинской визуализации/симуляции, в архитектуре, инженерных разработках, дизайне, авиации, компьютерных играх, химической промышленности и планировании. Эти 3D модели создаются вручную, с помощью различных программных средств, таких как SketchUp, 3D Studio Max и Revit. Кроме того, 3D модели можно получить из множества других источников, например, с помощью 3D сканирования (лидары, сонары и т.д.) или вычислить методом анализа. Один из наиболее часто использующихся форматов 3D моделирования – формат COLLADA. В ArcGIS 3D модели могут использоваться для отображения точечных объектов в 3D пространстве или храниться в виде сложных пространственных объектов в классе объектов мультипатч.
Мультипатч	Мультипатч – тип геометрии ArcGIS, разработанный для представления оболочки 3D объекта. Мультипатч состоят из серии патчей, в которых содержится геометрия, цвет, прозрачность и информация о текстуре. В патче может храниться геометрия следующих типов: круг, треугольник, полоса треугольников или веер треугольников. Оболочка, которую формируют эти патчи, может отображать полностью замкнутый объект, например сферу, или незамкнутый объект, например скатную крышу. Мультипатчи могут использоваться в качестве 3D символов, которые присваиваются точечным объектам или хранятся в классе пространственных объектов с атрибутами. Объекты мультипатч обычно используются для хранения геотипических 3D символов, таких как деревья, уличные фонари и парковые скамейки, и геоспецифических объектов, таких как здания, мосты и подземные геологические формации.
Кэширование	Кэширование – это механизм обработки больших объемов данных в ArcGlobe. Он повышает производительность отображения данных и уменьшает время загрузки данных, за счет использования предварительно подготовленной информации. Кэш ArcGlobe хранится в двух местах, в памяти и на диске. Кэш памяти – это объем оперативной памяти (RAM), которую можно выделить для каждого типа использующихся данных. В дисковый кэш сохраняются листы, отображенные в ArcGlobe во время навигации по 3D изображению. Это может происходить автоматически (по требованию), или можно вручную сгенерировать полный (листы для всего набора данных) или частичный кэш (листы для заданного уровня деталей) в ArcGlobe. Навигация по району, для которого имеются листы данных в кэш, повышает производительность отображения, поскольку на экран выводятся уже готовые листы из памяти или кэша. Просмотреть настройки кэша приложения можно на закладке Отобразить кэш в диалоговом окне Опции ArcGlobe. Также можно задать настройки кэша для слоя, используя закладку Кэш в диалоговом окне Свойства слоя.
Смещение картографического слоя	Смещение по вертикали применительно к уровню объектов для визуальных эффектов в ArcScene или ArcGlobe. С помощью диалогового окна Свойства слоя можно переместить целый слой вверх или вниз (по оси Z) на постоянную величину. Никакого влияния на геометрию объектов нет, поскольку изменения данных не применяются. Этот метод обычно используется в качестве способа визуализации для "подъема" двухмерных значений в формат 3D, например, для выделения важных мест и точек ландшафта, которые могут быть скрыты в истинном местоположении 3D, например, пожарные станции в городе 3D. Смещения слоев недоступны при редактировании объектов в среде 3D.