1、實驗一、三維數據分析實驗目的：首先了解三維數據管理的的概念，對三維數據有一定的了解及認 知后，學習對三維數據的管理、分析與應用，掌握三維數據分析運用要領。實驗內容：三維數據、三維數據的獲取、3D要素分析；表面創建、表面管 理；柵格表面分析、Terrain和TIN表面分析、功能性表面；ArcScene的工具條、 二維數據的三維顯示、三維動畫。實驗過程：三維數據三維數據是在二維數據的基礎上添加了一個維度（Z坐標），用來表示特 定表面位置的值。三維數據有四種基本類型：三維點數據、三維線數據、表面數 據和體數據。在Arcgis中，把三維數據分為3D要素數據和表面數據。三維數據的獲取：三維點、線數據的生

2、成常見方法分為創建包含Z值的要素類，轉換二維要素類的屬性、插值shape三種；多面體數據的生成。三維點、線數據的生成創建包含Z值的要素類啟動ArcCatalog，右擊要創建三維要素的文件夾，在彈出的菜單欄中，選擇新建”Shapefile”，打開創建新Shapefile對話框。在名稱”文本框中輸入要素名稱，在類型的下拉框選擇面，單機編輯定義空間參考，選擇WGS1984坐標系，點擊確定。圖一創建三維空間坐標三維點、線數據的生成轉換二維要素類的屬性在 ArcScene 中打開 ArcToolbox，雙擊“3。Analyst 工具 “3D 要素 -“依據屬性實現要素轉3D”，“打開依據屬性實現要素轉3

3、D”對話框，輸 入要素設置為“point”，輸出要素類設置為“point3d”，高度字段設置為“height”。 確定，得到三維點數據。圖二依據屬性實現要素轉3D多面體數據的生成啟動ArcScene，在右擊文件夾，單機“新建”，選擇“文件地理數據庫”， 創建“文件地理數據庫”，命名為“New File Geodatabase”。在rcToolbox， 雙擊“3D Analyst工具”“轉換”“由文件打開”“導入3D文件”，選擇文件后，點擊“確定”。elders JmpDiT JD Filler圖三多面體數據的生成LLitput EuLtipatch Feature Cl3D要素分析包含3D臨近

4、、是否為閉合多面體、3D內部、3D差異、3D 相交、3D聯合等功能。3D臨近確定輸入要素類中的每個要素與臨近要素類之間的最短距離，選用 “3D Analyst工具”中的“3D臨近”工具操作；多面體是否閉合取決于多面體 的構造方式，選用“3D Analyst工具”中的“是否閉合3D”工具操作，可在屬 性表中查詢閉合結果；“3D Analyst工具”中的“3D內部”工具，可以測試輸 入要素是否落在多面體內，可以在屬性表的Status字段查詢；3D差異可以從一 個要素中剪除另一個要素的全部體積，選用“3D Analyst 工具”中的“3D差異” 工具操作，結果輸出在新表中保存；3D相交功能，能提取出

5、要素相交的部分， 結果輸出在新表中保存；3D聯合可以計算重疊多面體的交集，然后將多面體聚 集到一起，區別于3D差異和3D相交功能，可以保存所有的多面體。表面創建與表面管理表面創建：創建柵格表面模型的方法主要為插值法，也可以有TIN表面或Terrain表面得到；TIN的創建、Terrain數據集的創建TIN創建柵格的操作步驟：啟動ArcScene，加載數據，）在ArcToolbox中雙 擊“3D Analyst工具”“轉換”“由TIN轉出” “TIN轉柵格”， 打開“TIN轉柵格”對話框，在對話框中輸入TIN數據，指定保存路徑和名稱， 指定“輸出數據類型（可選）”為“NATURAL_ NETGH

6、BORS”，此處采用系統默認設 置，單機“確定”。氣 UN to Raster* Input TTW TOC o 1-5 h z ，；.”叩.|圭-U莒OuTpi.it RasterI國Output Data Type (opiicnal)JLOm 七nottid (opti ccial)2a.ipLijL-： List-arKE- ；：tie-nailC6SER7fiTT0I3 湖-圖四TIN創建柵格由Terrain創建柵格，在ArcToolbox中雙擊“3。Analyst工具”“轉換”“由Terrain轉出”“Terrain轉柵格”，打開“Terrain轉柵格”對話框，輸入數據，制定保存路

7、徑，單機“確定”。TIN的創建分為矢量數據創建，向TIN中添加要素，由柵格創建TIN,由 Terrain數據集創建TIN四種類型。其操作步驟都是由TIN管理工具或TIN轉換 工具操作執行，生成柵格數據。表面管理：包括TIN管理和Terrain數據集的管理。TIN管理內容：單擊TIN編輯下拉菜單，然后單擊開始編輯TIN；單擊“TIN 編輯”工具欄中的修改TIN數據區按鈕；將出現修改TIN數據區對話框窗口。以 交互方式選擇要著手修改的三角形或區域。圖五TIN修改使用“刪除TIN斷裂線”交互式工具，可以從TIN中移除斷裂線。單擊斷 裂線的任意位置可將其移除。必須確保在感興趣斷裂線上或其附近單擊，因為

8、如 果不間斷邊緣離您單擊的位置最近，將不會修改任何內容。使用“移動TIN節 點”交互式工具將節點從一個位置移動到另一個位置。使用連接TIN節點交互 式工具創建兩個節點之間的斷裂線。斷裂線將從TIN節點獲得其起點和終點高 度。使用交換TIN邊交互式工具以交互方式連接兩個相對節點以形成一對替代 三角形。單擊三角形的邊以更改其方向。使用刪除TIN節點交互式工具可以從TIN中移除節點。單擊節點將其移 除。使用按區域刪除TIN節點交互式工具可以移除數字化多邊形中的節點。要 刪除某個區域中的節點，請在面起始的TIN面上選擇位置;將在表面上對第一個 頂點進行數字化。在所需位置單擊一次，可以繼續將各頂點添加到

9、多邊形。雙擊 可完成新多邊形的輸入。面中的節點將通過三角測量進行移除。Terrain數據集的管理內容：從Terrain數據集中移除要素類，刪除Terrain 點，移除Terrain金字塔等級等操作。這些工具位于“3D Analyst工具”下的 “Terrain 管理”。表面分析（1）柵格表面分析：是基于柵格表面可以進行柵格計算、柵格重分類、柵 格表面分析等操作。（2）Terrain和TIN表面分析（3）在兩個TIN之間拉伸得到多面體，計算輸人要素類和TIN或Terrain 之間的體積，將面插值為多面體，進行表面坡向和表面坡度等分析。工具通過在兩個輸人TIN之間拉伸面，將面轉換為多面體，并將多面

10、體輸出 為新要素類，啟動AreScene,加載數據，在ArcToolbox中雙擊3。Analyst X 具” -“Terrain和TIN表面”-“在兩個TIN間拉伸”，打開“在兩個TIN 間拉伸”對話框，輸入相應的數據及保存路徑，點擊“確定”。“ 3D Analyst 工具” -“Terrain和TIN表面”-“面體積”工具可得出面要素類的表面體 積。“3D Analyst工具” -“Terrain和TIN表面”-“面插值為多面體”工 具，為每個要素計算平面面積和表面面積，并添加到屬性數據中。“3D Analyst 工具” -“Terrain和TIN表面”-“表面坡向”工具可將坡向信做為新字段

11、 息添加屬性信息中輸出。“表面坡度”工具可以將坡度信息添加到相應的輸出數 據中。（4）功能性表面主要包括為輸入要素添加表面信息、插值shape、表面積 和體積的計算以及通視分析等功能。表面積和體積的計算：在ArcToolbox中雙擊“3。Analyst工具“功能性表面”-“表面體積”，打開“表面體積”對話工具可計算輸人表面相對 于給定基本高度或參考平面的投影面積、表面面積和體積。“插值shape!具的作用為通過插入2值，實現2D點、線、面轉化為3D 要素類。在ArcToolbox中雙擊“3。Analyst工具 “功能性表面 “插 值shape ”工具中，輸入數據，指定保存路徑后，方法選擇 “N

12、ATURAL_ NETGHBORS，單擊“確定”。“通視分析”工具使用2D或3D折線要素類以及柵格、TIN或Terrain數據 集表面來確定觀察點和目標點之間的可見性，也可以選擇將多面體要素類加人到 可見性分析中。在ArcToolbox中雙擊“3。Analyst工具 “功能性表面 -“通視分析”工具中，可設置障礙，使用折射，使用曲率等功能。ArcScene三維可視化分析（1） ArcScene的工具條，包含導航、飛行、平移、放大、縮小、全圖、識 別、選擇圖形等基礎工具條十* 一；可以直接 在場景創建、更新、刪除的3D編輯器，如：編輯放置工具、編輯折點工具、裁 剪工具、分割工具、草圖屬性、創建要

13、素等工具3D Editor3D Editor_；可用于創建3D點、線、面和文本圖形的3D圖形工具，可以選擇圖形，新建點、線、面，創建文本，標記填 充顏色等繪圖功能二二辦,A.；可用于設置圖層透明度、剔除圖層面、設置圖層光照、設置圖層著色模式等功能的3D效果工具（2）二維數據的三維顯示，可通過屬性進行三維顯示，啟動ArcScene, 加 載數據圖層“point”，右擊“屬性”，選擇“基本高度”，在“從要素獲取的 高程”區域中選中“使用常量值或表達式”單選按鈕;單擊國，彈出“表達式構哄 I物I邸內建器”對話框;雙擊字段里的 Heightl輸人表達式的值，單擊“確定”按鈕。0 Me 1 vfl ton i n tha IflTVfW FwkraaI# UK Ll戶dbrq m a utzri