Анализ угроз на маршруте полета в 3D
Анализ угроз на маршруте полета в 3D с помощью дополнительного модуля Дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst
Ключевой этап планирования маршрутов полетов военной авиации состоит в оценке угроз, например, со стороны средств ПВО. Эта задача непосредственно для 3D, поскольку дальнобойность орудий определяется 3D расстоянием между маршрутом полета и местонахождением орудия.
В этом примере используется точечный объект, означающий положение зенитного орудия на поверхности, 3D линия, обозначающая маршрут полета и поверхность рельефа (в виде растровой ЦМР). Положение зенитного орудия и 3D линия были созданы с помощью среды 3D редактирования в ArcScene, с использованием окна Свойства редактируемого скетча (Edit Sketch Properties) для задания рекомендованных высот полета.
Допустим, тип и модель зенитного орудия известны, поэтому можно ввести атрибуты объекта, описывающие дальнобойность орудия. В данном случае, это небольшое орудие с радиусом поражения 3000 метров (с помощью радара) и 2000 метров (без радара), что дает две сферы поражения, размером 6000 и 4000 метров, соответственно.
 |
2D изображение маршрута полета вблизи зенитного орудия с учетом рельефа |
 |
Атрибуты объекта могут использоваться для задания точечного символа. |
Эти значения затем могут использоваться для задания размера символа. Добавив слой зенитного орудия еще два раза и использовав эти диапазоны в качестве размера символа 3D сферы, можно визуализировать диапазон поражения для данного орудия.
|
|
 |
Использование атрибута объекта для задания размеров символов двух сфер. |
Далее вам необходимо конвертировать эти символьные точечные слои в объекты-мультипатчи, используя инструмент геообработки 3D слой в класс объектов, чтобы вы могли использовать для них инструменты 3D анализа.
 |
Используйте инструмент 3D слой в класс объектов (Layer 3D To Feature Class), чтобы создать из слоя геометрию мультипатч. |
Простой анализ, вариант 1
Пересечение 3D маршрута полета со сферой поражения зенитного орудия
Можно выполнить простой и эффективный анализ, использовав пересечение 3D маршрута полета со сферой поражения зенитного орудия. Это позволит разделить линию на отрезки, на основе точек пересечения линии со сферами, и определить, где именно маршрут полета проходит в пределах заданного 3D расстояния от орудия.
 |
Используйте инструмент Пересечение 3D линии мультипатчем (Intersect 3D Line With Multipatch), чтобы разделить линию на сегменты по точкам пересечения с областью поражения зенитным орудием. |
Линии, полученные в результате пересечения, будут содержать ID объектов в зависимости от местоположения в пересечении. Эту информацию можно использовать для задания символов слоя с помощью метода отображения Уникальные значения, много полей (Unique values, many fields), и визуализации различных степеней угрозы вдоль маршрута полета. На рисунке ниже показано, где маршрут полета проходит полностью внутри сферы поражения, во внешней сфере поражения, или вне пределов досягаемости зенитного орудия.
 |
Маршрут полета разделен на участки, в зависимости от границ сферы поражения. |
Эти аналитические 3D данные можно легко конвертировать в диаграммы (щелкните Вид (View) > Диаграммы (Graphs) > Создать (Create)), например, в круговую диаграмму, приведенную ниже, отображающую уровень опасности в процентном соотношении.
 |
Уровень угрозы для маршрута полета в виде круговой диаграммы: голубой находится вне диапазона зенитного орудия, оранжевый – внутри диапазона с поддержкой радара, и красный – внутри диапазона без поддержки радара. |
Расширенный анализ, вариант 2
Пересечение 3D маршрута полета со сферой поражения зенитного орудия с учетом рельефа
Предыдущий анализ не учитывал влияние рельефа, который может перекрывать обзор маршрута полета зенитному орудию.
Сначала используйте инструмент геообработки Линия горизонта (Skyline) для создания линии горизонта вокруг позиции зенитного орудия.
 |
Используйте инструмент Линия горизонта (Skyline), чтобы построить линию горизонта вокруг позиции зенитного орудия. |
Затем создайте сплошную 3D стену из линии горизонта, используя инструмент Граница видимости (Skyline Barrier). Обратите внимание, что оба инструмента были сконфигурированы так, чтобы область охвата превышала область поражения орудием, до абсолютной высоты 7000 метров. Это позволит гарантировать, что пространство вокруг орудия, видимое в 3D, охвачено полностью.
 |
Используйте инструмент Граница видимости (Skyline Barrier) для конвертации линии горизонта в объемную форму. |
В результате, вы получите замкнутое пространство в виде объекта-мультипатча, которое представляет пространство, являющегося зоной видимости зенитного орудия.
 |
Линия горизонта орудия показана розовым цветом, а замкнутое пространство над ней обозначает объем, видимый для орудия. |
Теперь вы можете использовать инструмент геообработки Пересечь 3D (Intersect 3D), чтобы скомбинировать два типа замкнутых пространств – эффективный диапазон зенитного орудия и видимое пространство вокруг него – в один 3D объем для анализа.
 |
Использование инструмента Пересечение 3D (Intersect 3D) для комбинирования двух входных объектов-мультипатчей. |
Если вы запустите инструмент Пересечь 3D линию мультипатчем (Intersect 3D Line With Multipatch), используя измененную сферу поражения, вы получите более точные результаты об участках маршрута полета, где возможен удар зенитного орудия. Беглое сравнение с результатом предыдущего анализа позволяет увидеть, что имеется довольно большой участок, который можно классифицировать как безопасный, поскольку он защищен рельефом.
 |
Часть маршрута полета оранжевого цвета не опасна, поскольку она скрыта рельефом. |
Расширенный анализ, вариант 3
Пересечение 3D коридора полета со сферой поражения зенитного орудия с учетом рельефа
Еще один вариант этого анализа – создать коридор для предполагаемого маршрута полета, а не только линию.
Есть несколько способов построения 3D коридора полета, включая использование пользовательского кода, который учитывает возможности используемого самолета. В данном примере для 3D маршрута полета, использованного ранее, была построена 100-метровая буферная зона и результат был скопирован в класс полигональных 3D объектов. Z-значения объекта были обновлены вручную, в сеансе 3D редактирования с помощью окна Свойства редактируемого скетча (Edit Sketch Properties), затем объекты были вытянуты на 200 метров, что позволило получить коридор в 200 кв. м. Как и в предыдущих случаях, слой с установленными символами был конвертирован в класс объектов-мультипатчей, с помощью инструмента 3D слой в класс объектов (Layer 3D To Feature Class).
 |
3D коридор полета, полученный вытягиванием полигонального слоя |
Обработав коридор и сферы поражения инструментом Пересечение 3D (Intersect 3D), вы можете определить и отобразить 3D пространства вдоль маршрута, которые могут быть классифицированы как опасные.
 |
Различные 3D виды опасных зон для коридора полета |
Использование инструментов 3D анализа в самых различных комбинациях помогает решать задачи, требующие полноценной 3D среды. Несмотря на то, что в данном примере решалась узкая военная задача, те же методы и последовательности операций применимы для решения 3D задач из других областей, например, горнодобывающей или архитектурной.