Понятие формы поверхности

Один из удобных способов получить общее представление о форме поверхности – просмотреть ее в 3D. При этом можно менять масштаб и поворачивать поверхность, чтобы рассмотреть ее под разными углами. Когда нужно изобразить поверхность на печатной карте, возможно, будет полезно создать изолинии, представляющие поверхность. На приведенных ниже рисунках одна и та же область показана с использованием перспективного 3D изображения поверхности с отмывкой (слева) и планиметрического представления в виде изолиний (справа).

Представление рельефа с отмывкой
Представление с использованием изолиний

Дополнительный модуль Дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst содержит инструменты, которые позволяют создавать отдельные изолинии или изолинии для всей поверхности. Опытный пользователь карты определит, что поверхность более крутая там, где линии расположены ближе друг к другу, и сможет по форме изолиний распознать хребты и водотоки. Изолинии помогают получить представление о форме поверхности, но они не слишком полезны в качестве исходных данных для анализа.

Дополнительный модуль Дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst также содержит инструменты для количественного анализа формы поверхности. Уклон часто используется в анализе для поиска областей с низким уклоном, подходящих для строительства, и областей с высоким уклоном, которые могут быть подвержены эрозии или оползням. Экспозиция часто применяется для определения уровня инсоляции склона – например, в целях моделирования роста растений, таяния снега или нагрева здания от солнца.

Уклон и экспозиция в растрах и TIN

На приведенных ниже рисунках показаны уклон и экспозиция. На рисунке слева темно-красным цветом обозначены более крутые уклоны. На рисунке справа уклоны, обращенные на запад, показаны темно-синим цветом, а на юго-восток, – желтым.

Представление уклона
Представление экспозиции

Растры и сети TIN используются для моделирования уклона и экспозиции поверхности разными способами. В растре уклон и экспозиция рассчитываются для каждой ячейки путем подбора плоскости к z-значениям каждой ячейки и ее восьми соседей. Уклон или экспозиция плоскости становятся уклоном или экспозицией ячейки в новом растре. В нерегулярной триангулированной сети (triangulated irregular network, TIN) каждая грань треугольника определяет плоскость с уклоном и экспозицией. Эти значения при необходимости быстро рассчитываются при запросе или отображении граней.

Отмывка поверхностей

Отмывка – это узоры света и тени, которые появляются на поверхности при ее освещении под определенным углом. Отмывка полезна для усиления восприятия глубины 3D-поверхности и для анализа уровня солнечного освещения в данном месте.

Есть два способа получить эффект отмывки поверхности. Первый способ, наиболее полезный для придания глубины при визуализации в 3D, – включить затенение слоя в ArcScene на закладке Отображение (Rendering) диалогового окна Свойства слоя (Layer Properties). При этом слой (любая поверхность или полученный с воздуха векторный слой трехмерных объектов) затеняется в процессе обработки с использованием настроек освещения сцены. Для TIN отмывка включена по умолчанию. Для растров ее необходимо включить, поскольку не все растры являются поверхностями.

На приведенных ниже рисунках показан перспективный 3D вид рельефа без отмывки (слева) и с отмывкой (справа).

3D-изображение рельефа без отмывки
Представление рельефа с отмывкой

Второй способ, полезный для использования в качестве входных данных для анализа и для усиления эффекта глубины 2D поверхностей в ArcMap, – применение инструмента Анализ поверхности с отмывкой (Hillshade Surface Analysis) на панели инструментов ArcGIS 3D Analyst. В результате будет создан новый растр отмывки, который можно сделать частично прозрачным и отобразить в 2D (или 3D) со слоем высот. Ниже приведены изображения (слева направо) 2D растра высот, прозрачного растра отмывки и карты рельефа с тенями.

2D растр высот
Прозрачный растр отмывки
Карта рельефа с отмывкой

Получение изолиний из растров и TIN

Изолинии – это линии, которые соединяют все смежные местоположения, имеющие одинаковые значения высоты (или другого параметра) во входной сетке или TIN. Есть два способа создания изолиний в дополнительном модуле Дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst.

Более подробно о создании изолиний в дополнительном модуле Дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst

При создании изолиний на основе сетки выполняется интерполяция линий между центрами ячеек. Линии редко проходят через центры ячеек и не повторяют границы ячеек. При создании изолиний на основе TIN функция интерполирует прямые линии, проходящие через каждый треугольник, который охватывает значение изолинии, используя линейную интерполяцию.

На рисунке слева показаны изолинии, созданные из поверхности растра. На рисунке справа показаны изолинии, созданные из поверхности TIN.

Изолинии, созданные из поверхности растра
Изолинии, созданные из поверхности TIN

Связанные темы

9/10/2013