三维空间分析实习报告.docx

三维空间分析实习报告(ArcGIS 3D Analyst模块)一、 实习内容简介熟悉ArcCatalog、ArcScene的功能，学会用ArcCatalog查找、预览三维数据，学会在ArcScene中添加数据熟悉并掌握利用ArcScene查看数据的三维属性；从二维要素与表面中创建新的三维要素；从点数据源中创建新的栅格表面；从现有要素数据中创建TIN表面本次实习的主要内容如下：练习一：在地形表面上叠加影像；练习二：污染物在蓄水层中的可视化；练习三：土壤污染及甲状腺癌发病率的可视化；练习四：创建TIN表面表示地形二、实习成果及分析练习一：在地形表面上叠加影像在这个练习中，老师给我们的数据是美国加利福亚州 Death Valley（死谷/死亡谷 ：位于美国西南部，是世界上最低和最干旱的地区之一）我们获得的数据有峡谷地形的TIN 数据以及土地利用程度的雷达遥感影像影像中含有大量的信息，因此可以将影像与地形表面进行叠加，以增影像理解的维数在地形表面上叠加遥感影像，有助于对影像模式及其与地形的相关性的理解首先，在叠加数据前，需要定位地形数据并在ArcCatalog中对其进行预览我在ArcCatalog中定位到Death Valley并利用Preview标签成功对其进行了预览。

我还选择了3D View选项，将其转换到三维预览状态然后我利用3D View Tools中的小功能对其进行了各种预览操作然后，我点击3D View Tools中的ArcScene按钮，启动了ArcScene，将Death Valley Terrain图层拖拉至ArcScene界面左边的图层窗口中，这样TIN就在新的场景中绘制出来添加dvin3.TIF数据层，影像将以平面方式绘制，其基准高程为0在TIN （Death Death Valley）数据的峡谷部分、高程低于0米(海平面)地方可以看到影像，其它地方的影像将被地形表面所掩盖影像中的表面纹理信息是地形主要信息来源当影像与地形表面叠加时，纹理地形之间的关系将显而易见在 ArcScene中，通过对表面上图层的基准高程赋值，用户可以将包括 GRID、影像或二维要素的图层与表面 (GRID 或 TIN) 叠加叠加后的结果如下图：通过这个叠加好的图，可以查看表面纹理、颜色与地形之间的关系在地形表面上叠加影像，可以看到地表的大致形状及地表岩石和沉积物之间相互关系与地形的高度相比，峡谷覆盖的地区范围要广阔得多，尽管在场景边缘处山地相对于谷底的高程高达2000米。

为了增强场景的高度感，并表示场景中地形上的一些细微要素的特征，可以对地形的高度进行拉伸我将地形的高度变为原来的2倍，这时，我可以清楚地看到场景中部山区与场景左边山区间的冲积扇是如何延伸到谷底的如下图所示：练习二：污染物在蓄水层中的可视化在这个练习中包含一个污染物空间TIN图层、一个污染物浓度图层以及两个宗地与水井的图层将污染物浓度的栅格图像叠加到污染物空间的TIN上，并根据需要突出建筑物及其颜色的变化；同时还需要突出水井要素，以便更容易识别污染最严重的水井首先，我在ArcScene中添加了Groundwater.sxd数据文件，可以再目录表中看到4个图层在此练习中，我将 VOC 浓度的栅格图层叠加到污染空间表面上，以显示蓄水层中污染物的体积与污染物程度叠加后可以在三维中看出污染物空间的形状及其受污染的强度可以看到，一些水井位于污染物空间中但是，由于污染物空间分布较广且在深度上并不集中，所以我们很难看出哪些水井所受的污染最严重因此我根据水井的深度属性提取出水井要素，以便找出哪些水井与污染物空间相交最后，修改场景的属性，以便优先显示需要进行清理的各种设施最后生成的结果图形如下图所示可以看到与污染物空间相交或相邻的水井。

水井向下突出：练习三：土壤污染及甲状腺癌发病率的可视化在这个练习中，我们使用的是从 Belarus收集的数据，并创建两个表面其中一组包含土壤中的Csl37的含量Csl37是导致甲状腺癌的几种放射性元素的同位素之一另外一组数据为按区统计的甲状腺癌发病率，采样点位于各区中心首先，我打开了Chemoby1场景，可以看到用红色调表示的Csl37的土壤含量，使用分级颜色表示受污染的程度各区的甲状腺癌发病率使用蓝色调的大符号表示的土壤中Csl37 的取样点为具有某些属性二维要素一种以三维方式查看二维数据的方法就是设置突出表达式或基准高度也可以将Z值合成到几何要素中，直接以二维方式查看要素，无需从表面或属性中设置基准高度我利用了ArcScene中的3DAnalyst工具从土壤的CS137点要素中创建三维点要素然而，创建的三维点要素看上去好像被搁置在平面上，经过分析才知道，这是因为CSl37的浓度从0变化到208 .68，相对于数据的水平范围来说太小的缘故因此，我进一步对场景进行了垂直拉伸处理在三维空间中查看数据只是一种研究数据的方法另一种方法是突出点数据，以柱状对其进行显示因此，我将突出甲状腺癌采样点为圆柱进行显示，以便将其与其它污染数据进行比较。

最后，我将区域中心点使用甲状腺癌的发病率，按一定比例以柱状方式显示出来可以发现污染最严重的地区同时也是甲状腺癌病率高的地方；然而，一些CSl37污染较轻的地方甲状腺癌发病率也较高截图如下：然而，土壤中CSl37 浓度是采样点位置处的，但对于采样点之间的位置CSl37的浓度却不知道一种获得采样点间任意位置污染信息方法，就是对这些数据进行插值 ，从而生成一个栅格表面（Surface）插值获得表面的方法有多种，各种方法生成不同精度的模型在本练习中，我使用反距离加权法 (IDW)，通过对采样数据插值生成表面通过输入的点数据，反距离权重法对输出栅格图像中每一个像元进行计算距离近的点的影响较大，距离远的点反之表面数据加入到场景后，可以看到有两块区域的CS137浓度较高以三维透视的方式查看表面，截图如下：有时，我们需要特别关注某些特别的数据或特定的要素用户可以根据空间位置或属性值选择场景中的要素，或通过SelectFeatures工具在屏幕上点取选择要素在本练习中，我通过属性值查找发病率最高地区的位置场景中甲状腺病发病率高于0.5人/千人的地区被选中，被选中的地区以浅蓝色符号显示，表明其已经被选中最后成果截图如下：另外，我还练习了如何利用属性表研究被选中的要素的属性值，并查出这些地区中甲状腺病例的数目。

练习四：创建TIN表面表示地形肯塔基州的Horse Cave镇位于一个洞穴之上，该曾用来为小镇提供水源与水电不幸的是，由于在洞穴之上倾倒生活垃圾受到雨水的冲刷，使得流入洞穴的地下水受到了污染通过对洞穴水体的染色跟踪及三维测量，洞穴通道与小镇的关系被揭示山来，表明了洞穴表面的垃圾倾倒点与洞穴下地下水受污染的关系首先，我打开BuildTIN场景，并浏览洞穴的测绘数据与一些地形数据图层我将使用这个地形数据来创建TIN，并在其上叠加其它图层以查看洞穴与小镇的关系洞穴的测绘数据包含Polyline要素，由于此本身具有z值，在三维视图中将自动绘制该要素将显示于其它之上，这是因为其它要素绘制时的默认高程值为0现在我有一个vipoints point 点图层该中包含一个"SPOT ”字段，记录着点的高程我使用这些点创建 TIN 表面创建好的TIN会自动添加到场景中，此时的TIN是用单一颜色表示每个表面的，为了获得较好的视觉效果并且利于观察，我利用渲染方式对其进行了渲染，并使得TIN的最高点被渲染成通常表示山顶雪峰的白色当我们向TIN中添加railroad要素时，所添加的铁路要素在TIN表面上显示出来，但其并不影响表面的形状。

这种线性要素称之为“软”分隔线；Brklines中的要素具有高程信息，当我们向TIN中添加brklines中的要素时将影响原有TIN表面的外形，这种线性要素称之为“硬”分隔线，常用于对所感兴趣的区域的外形进行细化调整；我们还可以向TIN中添加smclp多边形作为裁切多边形时，用来对TIN的边进行平滑定义完需要向TIN中添加要素的图层，并指定它们如何与TIN表面集成后，将使用新生成的TIN表面设置道路与铁路的基准高程最后，在场景中加入小镇的航空影像，使洞穴与关系更清晰您将在TIN表面上叠加航空影像，并使其部分透明以便能看到表面之下的洞穴因为我将航空影像的透明度设置为30％可以看到，TIN表面有一大块显示在航空影像上，这是因为TIN表面与航空影像具有相同的绘制优先级如果希望TIN显示在航空影像之下，可以在TIN的LayerProperies对话框的Rendering标签中，将其绘制优先级改为10(最低)也可以将TIN或航空影像的基准高度偏移一点最后，整理场景，可以看到用粗线表示的洞穴三维通道，表面要素与航空影像提供了场景环境，可以很容易看出洞穴与小镇之间的关系截图如下：另外，洞穴沿谷底方向延伸。

为了知道谷底的形状，需要创建TIN的剖面图为了创建剖面图，必须有一条三维线（要素或图形 ）因此，我启动 ArcMap，将TIN拷贝并粘贴到地图中，手工数字化一条线，以得到剖面线点击 Create Profile Graph按扭，系统即创建剖面图另一种理解地形的方法就是创建视线瞄准线视线瞄准线表明沿着观察者与目标点的连线，表面上哪些部分是可视的，哪些部分是隐藏的在ArcMap中，点击CreateLineofSight按钮，在LineOfSight对话框中的Observeroffset文本框中输入2，视线瞄准线将被计算，从2米高的观察者的位置出发（该场景中z方向的单位是米），显示哪些部分是可视的在TIN表面右上角高地的阳坡上点击(观察者位置)，拖动鼠标到右下角部分并释放鼠标(目标点位置)，视线瞄准线将被计算线段的绿色部分表明此地区对于观察者是可视的；线段的红色部分表明此地区对于观察者是隐藏的视线瞄准线与其它图形线一样，可以从ArcMap中拷贝到ArcScene中，这样就可以在场景中观察了截图效果如上图所示，从图中可以看到一条红绿线，该线就是视线瞄准线，另外一个蓝色线从山顶延伸到山谷并穿过小镇的就是剖面线。

三、实习体会通过本次实习，我学会了将ArcCatalog、ArcMap与ArcScene联系在一起使用我进一步熟悉了ArcCatalog、ArcScene的功能，学会了用ArcCatalog查找、预览三维数据，学会了在ArcScene中添加数据熟悉并掌握了利用ArcScene查看数据的三维属性；从二维要素与表面中创建新的三维要素；从点数据源中创建新的栅格表面；从现有要素数据中创建TIN表面当然，在实习中，我也遇到过不少困难，由于我没有完全一步步对着实习指导书做，而是先看实习指导，在自己理解的基础上按照自己理解的做，这就导致了实习过程中步骤不太明确，再加上对ArcScene不太熟悉，走了不少弯路不过，这样也使我收获颇多，正是因为走弯路才使我对知识的运用和理解更透彻总之，本次实习不仅加深了我对空间分析这门课理论知识的理解，更让我学会了如何将学到的知识运用于实践，实习中提供的实例都是致力于解决实际具体问题的例子，感觉做得挺有意思，有机会的话我希望能多几次这样的实习机会。