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1、上机五:景观视域分析上机五:景观视域分析景观视线分析是景观规划的重要内容。利用 ArcGIS 的景观视线分析功能,规划师可 以分析观景点和观景线路的视域范围,以及景点的可视情况。这对于分析景点的可视效果, 确定重要景点,规划景点和观景线路具有重要的作用。 一、简单的视线分析一、简单的视线分析 步骤 1:启动 ArcMap,打开地图文档【chap07练习数据简单视线分析视线分析.mxd】 。这是一个临江靠山的居住小区的模型。加载“3D Analyst”3D 分析扩展模块和 “Spatial Analyst”空间分析模块。在任意工具条上点击右键,在弹出的菜单中选择【3D Analyst】 ,显示【
2、3D Analyst】工具条。在工具条【图层】栏选择【地表面】图层,意味着 将对该图层进行三维分析。 步骤 2:绘制视线。在【3D Analyst】工具条上,点击【创建通视线】工具,显示【通视分析】对话框。设置【观察点偏移】为【1.5】 ,意味着将观察点从地表面抬高 1.5,这是成年人眼 睛的高度。 从山顶边缘画一条视线至河流。系统将实时计算出该视线的可视情况,图中视线的绿色部分是可以看到的地表面,而 红色部分是不可见地表面。 从图中可以清晰地看到,由于河边堤岸的存在,从山顶是看不到陡坡下的河滩的。因 此,如果该处设置滨河景观节点,它将不会被站在山顶的人看到。这一情况往往不容易被 规划师发现,
3、通过 GIS 可以直观地发现这一问题。 从图上看,建筑由于不是地表面的一部分,因而没有参与视线分析,这显然与实际情 况不相符。为此,必须把建筑业加入到地表面,成为地表面的一部分。 二、构建带建筑的栅格地表面二、构建带建筑的栅格地表面 ArcGIS 视线分析功能只能应用于地表面,而对于地表面上的二维半和真三维建筑则不 会纳入计算。为此必须把建筑也做成地表面的一部分。由于 ArcGIS 下的所有景观视域分析都是在栅格表面上进行的,因此本节将介绍构建 带建筑的栅格地表面的方法。其基本思路是: (1)求得建筑的屋顶标高。根据建筑基地标高加上建筑高度,可以得到建筑屋顶标高。 建筑基底标高可以从地形图上读
4、取,也可以根据地表面求得。 (2)根据建筑屋顶标高把建筑转换成栅格数据,并且如果地表面是 TIN 的话,也将 其转换成栅格数据。 (3)用栅格格式建筑替换栅格地表面上对应的建筑区域,使这些区域的栅格值变成建 筑屋顶标高值。其中将用到【空间分析】扩展模块,如果没有加载该模块,请首先加载它。2.1 计算建筑屋顶的标高 步骤 1:启动 ArcMap,打开地图文档【chap07练习数据构建带建筑的栅格地表面构 建带建筑的栅格地表面.mxd】 。其中【建筑】要素类已拥有【层数】属性, 【地表面】是 TIN 数据。 步骤 2:求得建筑中部的点。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱Data Mana
5、gement Tools要素要素折 点】 ,双击该工具,启动【要素折点】对话框。设置输入要素为【建筑】 ,输出要素类设置 为【chap07练习数据构建带建筑的栅格地表面景观评价.mdb分析过程数据建筑内部点】 , 勾选【内部(可选) 】 ,可保证新生成的点一定在多边形内部。点击【确定】 。打开生成的【建筑内部点】要素类的属性表, 【建筑】的所有属性都会被继承过来,其 中【ORIG_FID】是【建筑】要素类的【OBJECTID】 。 步骤 3:求建筑内部点的高程。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱3D Analysis Tools功能性表面添加 表面信息】 ,双击该工具,启动【添加表面
6、信息】对话框。输入要素类设置为【建筑内部点】 ,输入表面设置为【地表面】 ,输出属性项勾选【Z】 ,点【确定】 。这将根据【地表面】 TIN 为【建筑内部点】添加高程“Z”属性,它将作为建筑的基底标高。步骤 4:连接【建筑内部点】表到【建筑】表。 打开【建筑】的属性表,新建双精度字段【屋顶标高】 。右键点击【建筑】图层,在弹 出菜单中选择【连接和关联】【连接】 ,显示【连接数据】对话框,设置如下图所示, 它将根据【建筑】的【OBJECTID】和【建筑内部点】的【ORIG_FID】连接两个表。步骤 5:计算建筑的屋顶高度。 打开【建筑】的属性表,计算【屋顶标高】字段,让其等于【Z+层数*3】 ,
7、完成后 解除连接。2.2 把 TIN 和建筑转换成栅格数据 步骤 1:把 TIN【地表面】转换成栅格数据【栅格地表面】 。在【目录】面板中,浏览 到【工具箱系统工具箱3D Analysis Tools转换由 TIN 转出TIN 转栅格】 ,双击该工具,启 动【TIN 转栅格】对话框。 设置【输入 TIN】为【地表面】 。 设置【输出栅格】为【chap07练习数据构建带建筑的栅格地表面景观评价.mdb 栅格地表面】 。 设置【采样距离】为【CELLSIZE 0.2】 ,即将每个栅格点的边长设置为 0.2 米,以 获得较高的精度。接受其它默认值,点击【确定】 。 步骤 2:把【建筑】要素类转换成栅
8、格数据【栅格建筑】 。在【目录】面板中,浏览到 【工具箱系统工具箱 Conversion Tools转为栅格面转栅格】 ,双击该工具,启动【面 转栅格】对话框。 设置【输入要素】为【建筑】 ,设置【字段值】为【屋顶标高】 。设置【输出栅格数据集】为【chap07练习数据构建带建筑的栅格地表面景观评 价.mdb栅格建筑】 。 【像元大小】设置为【0.2】 ,保持与【栅格地表面】的像元大小相同。点击【环境】按钮,在【环境设置】对话框中展开【处理范围】 ,设置【范围】 栏为【与图层栅格地表面相同】 。点【确定】 。这保证了【栅格建筑】的范围与 【栅格地表面】相同。2.3 用栅格建筑更新栅格地表面 步
9、骤 1:判断是否是建筑区域。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱Spatial Analyst Tools数学分析逻辑 运算为空】 ,双击该工具,启动【为空】对话框。设置【输入栅格】为【栅格建筑】 , 【输 出栅格】为【chap07练习数据构建带建筑的栅格地表面景观评价.mdb建筑栅格是否为空】 。 点击【环境】 ,设置【范围】栏为【与图层栅格地表面相同】 ,点【确定】 。新生成的栅格【建筑栅格是否为空】中,建筑区域的栅格值为【0】 ,非建筑区域为【1】 。 步骤 2:更新【栅格地表面】 。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱Spatial Analyst Tools条件条件函
10、数】 , 双击该工具,启动【条件函数】对话框。设置如下图所示。点击【环境】 ,设置【范围】 栏为【与图层栅格地表面相同】 ,点【确定】 。步骤 3:栅格地表面的三维显示。 启动 ArcScene。 加载上一步生成的上个地表面【带建筑栅格地表面】 。 在【内容列表】面板中个双击【带建筑栅格地表面】图层,打开【图层属性】对 话框。 切换到【基本高度】选项卡,选择【浮动在自定义表面上】 。 切换到【符号系统】选项卡,在【显示】栏中选择【已分类】 , 【类别】栏选择【1】 ,更改符号颜色为绿色。 切换到【渲染】选项卡,在【效果】栏中勾选【相对于场景的光照位置为面要素 创建阴影】和【使用平滑阴影】 。点
11、【确定】 。三、观景点视域分析三、观景点视域分析 步骤 1:启动 ArcMap,打开地图文档【chap07练习数据视域分析观景点视域分析.mxd】 。其中【观察点】图层是某住宅楼的 3 个观景阳台的位置。 步骤 2:设置观景点高度位置参数。 【观察点】目前只有一些平面点,下面要把它们放置到制定的观景高度。 打开【观察点】的属性表,增加双精度类型的【SPOT】字段和【OFFSEAT】字 段,其中【SPOT】字段用于指定观察点的地面高程, 【OFFSEAT】字段用于指定 观察点和地面高程之间的高差。 启动编辑,按下图输入观察点属性值,然后停止编辑并保存。其中【SPOT】字段 的值均为 21.5,代
12、表该栋楼的基底标高;【OFFSEAT】字段中,2.1 米和 10.5 米 分别是一楼和四楼人眼和地面的高差。步骤 3:观察点分析。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱3D Analysis Tools可见性视点分析】 , 双击该工具,设置如下图所示。点【确定】开始计算。结果如下图所示(已打开【建筑】 图层) 。步骤 4:计算结果分析。 打开刚生成的【观察点分析】栅格的属性表,如下图所示。其中【OBS1】 、 【OBS2】 、【OBS3】字段分别对应 3 个观察点的视域,其值为【1】代表栅格点可视, 【0】代表不可 视,例如【Value】值为 7 的区域,其 OBS1】 、 【OBS2】
13、 、 【OBS3】字段均为 1,因此可以 被 0、1、2 号观察点同时看到。四、观景面视域分析四、观景面视域分析 步骤 1:启动 ArcMap,打开地图文档【chap07练习数据视域分析观景面视域分析.mxd】 。其中【游园视点】图层是游园内 5 米*5 米点阵,将代表游园的视点。其 【OFFSETA】属性值均为 1.5,没有 SPOT 属性,意味着视点将抬高地面 1.5 米。 步骤 2:视域分析。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱3D Analysis Tools可见性视域】 , 双击该工具,设置如下图所示。点【确定】开始计算。步骤 3:计算结果分析。 对计算结果【游园视域分析】图
14、层作基于【Value】字段的【唯一值】符号化,得到最 终效果图。该栅格图像的【Value】值是栅格点被看到的视点数目,例如值为 120 的栅格点代表它 能被 120 个视点看到。 五、观景线路视域分析五、观景线路视域分析 步骤 1:启动 ArcMap,打开地图文档【chap07练习数据视域分析观景线路视域分析.mxd】 。其中【沿河步行线】图层是沿河的一条步行景观线路。其【OFFSETA】属性值均 为 1.5,没有 SPOT 属性,意味着视点将抬高地面 1.5 米。 步骤 2:为线路增密折点。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱Editing Tools增密】 ,双击该工具, 设置如下图所示。设置【输入要素】为【沿河步行线】 。 设置【增密方法】为【DISTANCE】 ,在【距离】栏输入【5】 ,意味着每个 5 米增 密一个折点。点【确定】 。 步骤 3:视域分析。 在【目录】面板中,浏览到【工具箱系统工具箱3D Analysis Tools可见性视域】 ,双 击该工具,设置如下图所示。点【确定】开始计算。步骤 4:计算结果分析。 对计算结果【步行线视域分析】图层作基于【Value】字段的【唯一值】符号化。该栅 格图像的【Value】值是栅格点被看到的视点数目。