天际线 (Skyline) 的工作原理

天际线工具生成一个 3D 折线,该折线是天空与各观察点周围的表面以及要素相分离的界线。此工具也可以生成轮廓,供天际线障碍物工具生成阴影体。

只有提供观察点时,才将生成的天际线称为地平线或山脊线。地平线是通过从观察点(覆盖了在方位角选项中指定的方位角范围)投射出一条视线而生成的。每次增加方位角增量后,都会检查视线,而且所有的方位角值都以度为单位表示。增量越小,产生的采样视线就越多,从而山脊线的表达更为精确。生成的山脊线为 3D 线,其上各折点均为沿各条采样视线分布的最远可见点。如果观察者在给定方向上可以全方位地看到表面的边,那么会在视线与表面边的交点处生成折点。如果提供了最大可视半径,则折点仍沿着视线方向,但是与观察点之间的距离不会大于指定的最大半径值。

对于与方位角相关的三个参数中的每一个参数来说,可指定一个输入观察点要素字段,而不是指定一个值。如果要创建多个天际线(当考虑到多个观察点时通常会执行此操作),这可能会很有用。

输入要素可以是多面体、折线和面的任意组合。只接受折线和面要素作为带有基本高度和拉伸信息的 3D 图层。

如果提供了输入表面,则忽略虚拟表面选项。如果没有提供任何表面并且将虚拟表面半径设置为 0,则将使用高程略小于输入要素中最低 Z 值的虚拟表面,并将虚拟表面半径设置为从观察点到每个要素包络的平均距离测量值。

如果为要素细节等级指定了 FULL_DETAIL 选项,则会对要素内的所有边(三角形或外部环的边)加以考虑。如果要素细节等级CONVEX_FOOTPRINT,则要素通过凸面的上部周长来影响天际线,该凸面表示要素轮廓线(在 XY 平面上的水平投影)的凸包,凸包的突起高度为要素内最高折点的高程。如果指定了 ENVELOPE,则会通过包络要素的矩形实体(垂直于 x 轴和 y 轴的垂直面)的上部水平矩形周长对天际线分析产生影响。

注注:

此工具不会识别建筑物悬垂,即使在最详细的层次上。此工具的作用在于,要素中的每条非垂直边都具有从边的每个端点延长到天际线的垂直线,且这两条垂直线之间的所有内容均被要素遮盖。如果某个建筑物恰好具有很窄的地基和塔,但顶部非常宽,则顶部将导致生成如同从顶部垂下来的一块布一样的天际线。

3D 折线中包含每个折点的数值型(长整型)标记 (ID)。如果输出位于 shapefile 中,则不会保存该标记。该标记包含与折点后跟随的折线边相关的信息。

启用分段天际线选项会为影响天际线的每个要素创建单独线以及连接这些要素的每条过渡线。过渡线从观察点开始沿着假想射线行进,并且由 ID 字段中的 -2 值表示。-1 值表示天际线由表面确定,大于或等于 0 的值表示值表示天际线与输入要素有关。

天际线工具包含影响天际线中折点的高程的三个比例相关参数:

  1. 缩放至百分比 - 表示放置折点时应依据的原始垂直角(水平线以上的角或高程角)或高程的缩放百分比。如果输入 0 或 100,则不会进行缩放。该值可以为任意数字,但通常约为 70 或 80。
  2. 缩放依据 - 指示是通过考虑每个折点相对于观察点的垂直角还是高程来进行比例缩放。
  3. 缩放方法 - 指示是相对于具有最高垂直角(或高程)的折点的垂直角(或高程),还是相对于被考虑折点的原始垂直角(或高程)来对所有折点进行比例缩放。

例如,如果在缩放至百分比选项中指定了 80%,根据 VERTICAL_ANGLE 并使用天际线方法的 SKYLINE_MAXIMUM,结果将如下所述:

  1. 将检查天际线中每个折点的垂直角,并将最高角度记录为最大垂直角。
  2. 垂直角的减小量将按照原始最大垂直角的 20%(即,100% 减去 80%)计算。
  3. 天际线中的每个折点将会降低,以便于各折点的垂直角降低同样的量,此降低量针对有最大垂直角的折点计算得出。

在所有情况下,只会更改各折点的 z 值,不会更改 X 或 Y,这意味着折点会垂直下落(假设比例因子小于 100%)。

无建筑区域 (BFZ)

无建筑区域 (BFZ) 描述了给定观测点周围的建筑无法延伸至的空间,从而保留周围感兴趣区域的观察点视图。BFZ 区域通常保留某些位置中的山脉视图,并且采用作为天际线工具的唯一输入的高程表面进行计算。方位角范围将仅限于包含感兴趣区域,并且将使用以下与比例相关的参数设置:

然后,生成的天际线将作为天际线障碍物工具的输入以生成 BFZ 的模型,而3D 相交工具可用于确定是否有拟建建筑物进入 BFZ。

轮廓和阴影体分析

轮廓定义从观察点角度投影到垂直平面的要素的轮廓,并且可通过启用创建轮廓选项进行创建。轮廓可供天际线障碍物工具生成阴影体。

每个输入要素将具有每个观察点的相应轮廓。例如,五个观察点(例如五个太阳位置)和十个要素(例如建筑物)将创建五十个轮廓。轮廓为多面体,它通常是垂直的,并且位于要素之后(从观察者的视角)。

生成轮廓时,会忽略表面输入和方位角控制。

启用分段天际线选项会导致使用源自观察点的分散光线创建各个轮廓。由于对太阳光照建模需要平行光线,因此,这通常不适合进行涉及阳光照射的阴影研究。为此,应禁用分段天际线参数。

投影过程考虑到了距离要素无限远的观察点,以使视线(光线)彼此平行。这意味着,观察点与要素之间的距离可以非常近,而且不会导致发散光线出现任何问题。

光线的精确方向将是从观察点到工具运行时会考虑的所有要素的中心点。假想中心点的计算方式如下。对于每个要素,都会计算其包络矩形(边与主轴平行的矩形实体边界框)的中心点。所有要素的中心点就是包围所有要素中心点的包络矩形的中心点。这表示,每次运行工具时处理的所有要素的光线彼此平行。

注意事项

天际线工具不处理沿建筑物顶部边缘的高程角的非线性变化。如果观察点与附近建筑物顶边的两个端点之间的距离相等,且顶边是天际线的一部分,则顶边的假想中点的高程角将大于端点的高程角。当建筑物距离观察点很远时,可忽略这一点;但是,如果建筑物距离观察点很近,则需要特别注意这一点。

5/10/2014