视线与视域分析

ARCGIS软件应用视线与视域分析目录CONTENTS背景数据和要求目的操作步骤01020304背景011、背景什么是通视性？确定穿过由表面和可选多面体数据集组成的障碍物的视线的可见性。1、背景为什么计算视域？视域分析工具在您想要知道可见对象的情况时很有用，举例来说，如果将地标景物放置在特定位置，则从地表上的哪些位置可以看到地标景物，或者从道路上将看到什么风景？

1、背景

视域可识别输入栅格中能够从一个或多个观测位置看到的像元。输出栅格中的每个像元都会获得一个用于指示可从每个位置看到的视点数的值。如果您仅具有一个观测点，则每个可以看到该观测点的像元会被赋予值1。所有无法看到该观测点的像元会被赋予值0。观测点要素类可包含点或线。线的结点和折点将用作观测点。您不仅可以确定哪些像元可从观测点处看到，而且在您拥有多个观测点的情况下，还可以确定哪些视点可以看到每一个被观测的位置。了解哪个视点能够看到哪些位置，可对决策产生影响。例如，在为垃圾填埋场选址的显示效果研究中，如果确定只能从土路而不是主要和次要道路看到所提议的垃圾填埋场，则它可能被认为是适合的位置。1、背景可视域分析在不同的领域有着广泛的应用，如火灾监控点的设定，观察哨所的设定等等。军事领域是可视域分析技术应用最广的领域。例如为了设计巡航导弹的航线，就必须对发射点到目标的地形进行分析，包括地形特征优劣分析、对方雷达的通视分析。那么如何进行可视域分析，有什么软件能够很好的得到可视域分析的结果，在ARCGIS里就有这么一个可视域分析的功能，本文将做一个介绍。做可视域分析首先必须要有地形数据，如果手头有数据再好不过，如果没有，也不用着急，获取也不费事。目的02通过本次实验，了解视线和视域分析的基本概念，并掌握以下操作功能：（1）输入视线（2）分析通视性（3）TIN转栅格（4）分析单个观察点的可视范围（5）地形表面已有视线的通视分析（6）多面体要素参与通视分析（7）基于天际线的三维障碍面（8）获得位于障碍面表面的网络点（9）产生限制建筑相对高度的栅格2、目的数据和要求03（1）数据地形（View_TIN）观察点（observer.shp）以上数据存储在一个工程文件里面为data.mxd。（2）要求手动输入视线，分析视线穿过地形的可视性3、数据和要求输入视线分析通视性（1）数据地形（View_TIN）观察点（observer.shp）以上数据存储在一个工程文件里面为data.mxd。（2）要求通过提供的地形数据制作栅格数据通过观察点和栅格数据分析可视区域3、数据和要求基于视点的视域分析（1）数据公园地形（hillbase3）视线（sight.shp）以上数据存储在一个工程文件里面为dataa.mxd。（2）要求地形表面已有视线的通视分析多面体要素参与通视分析3、数据和要求根据三维线要素分析通视性（1）数据公园地形（hillbase3）观察点（obs3.shp）以上数据存储在一个工程文件里面为datab.mxd。（2）要求基于天际线的三维障碍面获得位于障碍面表面的网络点产生限制建筑相对高度的栅格3、数据和要求天际线与建筑限高.操作步骤ArcGIS中的详细操作步骤044、操作步骤包含以下4个功能模块的操作解析：输入视线分析通视性基于视点的视域分析根据三维线要素分析通视性天际线与建筑限高首先打开ArcMap，打开\Data\data.sxd。激活Dataframe1初始设置，确认“地图”和“显示”单位为“米”（见左图），选择主菜单>自定义>扩展模块，加载3DAnalyst许可证（见右图）。4、操作步骤输入视线分析通视性选用主菜单“自定义>工具条>3DAnalysis工具条”，在3DAnalysis工具条中点击创建视线工具（见图1），出现“通视分析”对话框（见图2）

观察点偏移：1Z单位

输入观察点相对高程

目标偏移

：1Z单位

输入目标点相对高程

关闭对话框。图1图2一旦确定了观察点和目标点的相对高程，就可进行连续视线通视分析。此时，屏幕上出现十字光标，可以在三维表面上指定观察点和目标点。先用鼠标将十字光标移到观察点处，按下左键不放，再把鼠标光标拖动到目标点，松开鼠标，绘制出一条连接线，这条线往往是红绿相间的（见左图）。观察点与目标点之间是否通视；如果提示“目标不可见”，表示两点之间不通视，而且在连接线上会有一个蓝色点（见右图）。从观察点看目标点，视线在蓝点的位置被挡住。视线垂直投影到地表，红色部分为不可见的地表。临时输入的视线不是要素（Feature），是图形（Graphic），利用基本工具条中的元素选择工具，结合键盘中的Delete键，可以删除临时视线。（1）将TIN转换为栅格

首先打开ArcMap，打开\Data\data.sxd。1）主菜单中选用“地理处理>环境…”，进一步设置工作空间>当前工作空间>\Data\temp工作空间>临时工作空间>\Data\temp输出坐标系：与输入相同处理范围：与图层地形相同4、操作步骤基于视点的视域分析2）展开ArcToolbox>3DAnalyst工具>转换>由TIN转出>TIN转栅格，设置参数输入TIN：地形输出栅格：\Data\temp\surf1输出数据类型（可选）：FLOAT方法（可选）：LINEAR采样距离（可选）：CELLSIZE10Z因子（可选）：1不规则三角网“地形”转换为栅格数据集surf1，自动加载（2）分析单个观察点的可视范围1）展开ArcToolbox>3DAnalyst工具>可见性>视域，设置参数输入栅格：surf1输入观察点或观察折线要素：观察点输出栅格：\Data\temp\visible1输出地平面以上的栅格（可选）：Z因子（可选）：1不勾选

使用地球曲率校正折射系数（可选）产生视域分析结果visible1，并分成两类，“不可见”表示在观察点看不到的范围，默认红色；“可见”表示在观察点的可见范围，默认为绿色2）打开观察点属性表，选用表选项>添加字段名称：Spot类型：短整型精度：4调出“编辑器”工具条，选择编辑器>开始编辑，可能会弹出需要编辑的数据项的窗口，点击“观察点”，关闭窗口（见左图）。输入Spot字段的数值90（仅一条记录）（见右图），停止编辑展开ArcToolbox>3DAnalyst工具>可见性>视域，设置参数输入栅格：surf1输入观察点或观察折线要素：观察点输出栅格：\Data\temp\visible2输出地平面以上的栅格（可选）：Z因子（可选）：1不勾选

使用地球曲率校正折射系数（可选）（3）两次视域分析结果的比较前一次不进行任何设置，观察点高程默认比对应的三维表面高1m（见左图），后一次设定了观察点的绝对高程为90m（见右图），计算得到的可视范围要大一些。（1）地形表面已有视线的通视分析在Windows下启动ArcScene,打开\Data\dataa.sxd,有“公园地形”、“视线”两个图层。4、操作步骤根据三维线要素分析通视性本练习计算该条视线的通视性，以判断山脚下的观察点与山顶目标点之间是否可视。主菜单中选择“地理处理>环境…”，进一步设置工作空间>当前工作空间>\Data\temp工作空间>临时工作空间>\Data\temp输出坐标系：与图层“公园地形”相同处理范围：默认展开ArcToolbox>3DAnalyst工具>可见性>通视分析，继续设置输入表面：公园地形输入线要素：视线输入要素（可选）：输出要素类：\Data\temp\los1.shp输出障碍点要素：\Data\temp\obs1.shp计算生成线要素类los1,点要素obs1打开los1的图层属性表，可以看到TarIsVis，如果取值为1，表示通视；如果取值为0，表示不通视。本次计算，两条记录TarIsVis都是1，说明仅考虑公园山体地形，观察点与目标点之间的视线不受遮挡，关闭属性表。点要素obs1是空的，遮挡视线的障碍点不存在。（2）多面体要素参与通视分析1）选用“添加数据”，在\Data\路径下加载多边形要素类“buildings.shp”，该数据项是二维的。进入buildings>图层属性>基本高度从表面获取高程

没有从表面获取高程值

不选

在自定义表面上浮动：\Data\temp\hillbase3下拉选择没有基于要素的高度图层偏移添加常量高程偏移（使用场景单位）：0进入“拉伸”选项，勾选“拉伸图层中的要素”，在“拉伸值或表达式”文本框右侧点击计算器按钮，选择左侧字段，输入表达式[height]*1在“拉伸方式”下拉表中选择“将其添加到各要素的最大高度”。2）启用ArcToolbox>3DAnalyst工具>转换>3D图层转要素类，继续设置输入要素图层：buildings输出要素类：\Data\temp\blgd3D分类字段（可选）到内容列表移除buildings，启用ArcToolbox>3DAnalyst工具>可见性>通视分析，继续设置输入表面：公园地形输入线要素：视线输入要素（可选）：bldg3D输出要素类：\Data\temp\los2.shp输出障碍点要素：\Data\temp\obs2.shp本次计算，打开los2的图层属性表，字段TarIsVis都是0，观察点与目标点之间的视线之间不通视，该组建筑群建成后，预定的视线将受到遮挡。点要素obs2是从观察点出发，产生遮挡的第一点，在建筑物外墙。（1）基于天际线的三维障碍面在ArcScene中选用主菜单“文件>打开”，在\Data\路径下，选择datab.sxd,。4、操作步骤天际线与建筑限高主菜单中选择“地理处理>环境…”，进一步设置工作空间>当前工作空间>\Data\temp工作空间>临时工作空间>\Data\temp输出坐标系：与输入相同处理范围：默认启用ArcToolbox>3DAnalyst工具>可见性>天际线，继续设置输入观察点要素：观察点输入表面：公园地形虚拟表面半径：0米虚拟表面高程：0米输入要素（可选）：要素细节层次（可选）：FULL_DETAIL输出要素类：\Data\temp\Skyline.shp其他选项均为默认设置或不设置，产生3DShapefileSkyline,这是从观察点环视一圈，看到的三维天际线。启用ArcToolbox>3DAnalyst工具>可见性>天际线障碍，继续设置输入观察点要素：观察点输入要素：Skyline输出要素类：\Data\temp\SkBarr.shp最小半径（可选）

线性单位0米

最大半径（可选）

线性单位0米

闭合（可选）基础高程（可选）

线性单位0米

投影到平面（可选）产生多面体SkBarr.shp，由天际线和观察点组合而成（2）获得位于障碍面表面的网络点选用ArcToolbox>3DAnalyst工具>转换>由TIN转出>TIN转栅格，设置参数输入TIN：公园地形输出栅格：\Data\temp\HllGrd输出数据类型（可选）：FLOAT方法（可选）：LINEAR采样距离（可选）：CELLSIZE10Z因子（可选）：1“公园地形”转换成栅格HllGrd。选用ArcToolbox>转换工具>由栅格转出>栅格转点，继续设置输入栅格：HllGrd字段：Value输出点要素：\Data\temp\grdpnt.shp产生Shapefilegrdpnt切换到内容列表，进入grdpnt的图层属性>拉伸，继续设置勾选

拉伸图层中的要素拉伸值或表达式：120拉伸方式：将其添加到各要素的基本高度启用ArcToolbox>3DAnalyst工具>转换>3D图层转要素类，继续设置输入要素图层：grdpnt输出要素类：\Data\temp\3Dline.shp分类字段（可选）网格点