空间分析实习指导书——三维空间分析(ArcGIS 3D Analyst模块)武汉大学遥感信息工程学院2011年0 实习准备0.1 实习内容练习一：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。
学习三维空间分析的最佳办法就是在使用中学习。
在本教程的这个练习中，您将学习： 用ArcCatalog查找、预览三维数据；在ArcScene中添加数据；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。
为了能够顺利使用本教程，用户的机器上必须安装了ArcGIS及三维扩展模块3D Analyst，并且在本机或网络上安装有本教程所需要的数据．如未在教程指定的默认目录中找到练习数据，请与系统管理员联系，以获取正确的数据路径。
0.2 拷贝教程数据首先将教程数据拷贝到本机。
您将使用ArcCatalog浏览、拷贝数据。
1.点击开始->程序->ArcGIS中的ArcCatalog，如图0.1所示。
图0.1ArcCatalog允许用户对数据进行查找与管理。
ArcCatalog左边的窗口称之为“目录树”。
ArcCatalog右边的窗口显示在目录树中选中数据的内容。
如图0.2所示。
图0.22.点击location下拉列表框，输入教程数据的安装路径…\ArcGIS\ArcTutor，并回车。
此时，目录树中的ArcTutor文件夹为当前选中的项。
你可以使用Contents标签显示其中的内容，如图0.3所示。
图0.33.右击3DAnalyst文件夹，选择“复制(Copy)”，如图0.4所示。
图0.44.右击本地将拷入数据的文件夹，选择“粘贴(Paste)”，如图0.5所示。
图0.5此时文件夹拷贝到了本地驱动器中。
练习一：在地形表面上叠加影像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。
假如你是加州Death峡谷的地质学家。
您已经有了峡谷地形的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，你可以将影像与地形表面相叠加，以增加影像理解的维数。
1.1 在ArcCatalog中预览数据在叠加数据前，需要定位地形数据并在ArcCatalog中对其进行预览。
1.在ArcCatalog中浏览到3DAnalyst目录，如图1.1所示。
2.双击3DAnalyst文件夹，如图1.1所示。
3.双击Exercise1文件夹，如图1.1所示。
图1.1将看到一个Data文件夹，一个文什名为Death Valley Terrain的TIN图层，如图1.1所示。
图层是地理数据的快捷方式，它还存储了地图或三维场景中地理数据的绘制信息。
4.点击Death Valley Terrain图层。
5.点击Preview标签，如图1.2所示。
此时，你可以在ArcCatalog中预览GIS数据。
如若安装了三维分析扩展模块，你还可以以三维方式预览一些数据。
图1.26.点击Preview下拉列表，选择3DView选项（如图1.3），当前预览转换到三维预览状态。
图1.37.右击预览窗口上面的工具条，选择3DView Too1s，如图1.4所示。
图1.4在工具条上出现一组新工具3D View Tools，如图1.5。
图1.5在三维中初次预览数据时，当前激活工具为浏览工具。
将鼠标置于工具之上稍停片刻，你将看到当前工具的名字。
在三维预览中，导航工具可以用来旋转三维数据；通过点击或左右上下拖拉操作，可以改变浏览数据时的观测者的高度。
8.在三维预览图上点击左键并向右拖拉，数据将围绕其中心旋转，如图1.6所示。
根据在三维预览中所使用的鼠标键，导航工具还可用来对数据进行放大、缩小以及漫游等操作。
图1.69.右击三维预览图并向下拖动。
鼠标指针将变成放大/缩小时的指针，此时将放大显示三维预览图，滚动鼠标滚轮也可实现放大缩小。
如图1.7所示图1.710.左右两键一起点击，并向右拖动。
鼠标指针变为漫游指针，并且对预览图执行漫游操作。
11.点击要素信息(Identify)工具（图1.8），并在TIN上点击。
图1.8此时将弹出一个ldentify Results窗口，显示鼠标点击处的高程、坡度与坡向，如图1.9所示。
图1.912.关闭如图1.9所示的Identify Results窗口。
13.点击全图察看(FullExtent)按钮（图1.10）。
此时数据将以全图显示。
图1.10现在，你已学会了如何察看表面数据以及如何在三维中浏览数据。
下一步，将使用ArcScene，并将雷达影像数据加入到新场景中。
1.2 运行ArcScene并添加数据ArcScene是三维分析的浏览器，ArcScene可以使用各种数据源创建复杂的场景。
1、点击3Dview Tools工具条上的ArcScene按钮，如图1.11所示。
图1.11此时将启动ArcScene，如图1.12所示。
请注意：ArcScene中的Standard工具条上的许多工具与ArcCatalog中的三维浏览工具相同。
图1.122、点击ArcCatalog 目录树中的Death Valley Terrian图层(图1.13)，将其拖拉至ArcSence 界面的右边窗口中，释放鼠标键。
图1.13TIN将在新的场景中绘制出来。
图1.143、点击Standard工具条上的Add Data工具。
4、浏览到练习一（Exercise1）的Data文件夹，并双击该文件夹，如图1.15所示。
图1.155、点击dvim3.TIF，如图1.16所示。
6、点击Add按扭，如图1.16所示。
图1.16此时，影像加入到场景中，如图1.17所示。
图1.17影像将以平面方式绘制，其基准高程为0。
在TIN（Death Valley Terrain）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。
7、取消对DeathValleyTerrain图层的选择。
现在，您将看到全部影像。
影像中部分区域为黑色，该区域为无数据(NoData)区域，通常是在将地形与影像匹配过程中生成的，如图1.18所示。
图1.18下面，改变影像图层的属性，将影像叠加到地形表面上。
1.3 叠加影像影像中的表面纹理信息是地形的主要信息来源。
当影像与地形表面叠加时，表面纹理与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。
1、右击ArcScene目录表中的divm3.TIF图层，选择Properties命令。
此时将弹出Properties对话框。
通过属性的设置，可以改变地图或场景中图层的绘制方式。
2、点击Base Heights标签，如图1.19所示。
图1.193、点击Obtain heights from layer from surface选项。
由于TIN仅仅是场景的表面模型，它将出现在表面(surface)数据的下拉列表中：4、点击OK（确定）。
影像叠加在地形表面上，如图1.20所示。
图1.20下面您可以纵览地图，察看表面纹理、颜色与地形之间的关系。
1.4 研究影像您将使用ArcScene工具条上的浏览工具，研究所叠加的影像。
1、点击Zoom in工具。
2、在影像中部拖拉矩形框放大影像。
矩形框影像放大到视图的中部。
3、点击Navigate按扭，如图1.21所示。
图1.214、点击场景并缓缓向左上方向移动（图1.22（a））。
场景将发生旋转且视角降低，犹如你在经过场景左边的高地向下看峡谷的情景（图1.22（b））。
(a)(b)图1.22山地的地形看上去要比峡谷崎岖粗糙。
山区的表面纹理(雷达影像上的颜色)与冲击平原上的沉积物(峡谷中黄色与黑色地区)不同，与比较平坦的冲积扇的颜色也有很大的差别。
在地形表面上叠加影像，可以看到地表的大致形状以及地表岩石和沉积物之间的相互关系。
1.5 拉伸地形与地形的高度相比，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。
1、在目录树中右击Scene layers，选择Scene Propenies命令，如图1.23所示。
图1.23在弹出的Scene Properties对话框中，可以设置场景中所有图层共有的一些属性，包括地形的垂直拉伸、背景色(天空)、坐标系统与数据范围、场景照明情况(光源相对于表面的位置)等。
2、点击General标签，如图1.24。
图1.243、在垂直拉伸下拉框(Vertical Exaggeration)中输入“2”。
4、点击OK。
此时地形的高度变为原来的两倍。
您可以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，如图1.25所示。
图1.25至此，场景已经建立。
您已经增加了雷达影像的高度，研究了影像数据与地形数据之间的关系，并且增强了场景的效果以感知地形的细微变化。
保存此场景，以便以后继续使用。
1.6 保存场景场景，也称为场景文件，与地图相似。
它说明了场景中所使用图层的显示方式以及图层数据的位置信息。
1、点击File菜单，选择Save As命令2、浏览到Exercise l文件夹，如图1.26所示。
3、输入“Deathvalley”，如图1.26所示。
4、点击Save（保存），如图1.26所示。
图1.26此时场景已经保存，可供以后使用。
练习二：污染物在蓄水层中的可视化假设你为一个水资源区工作。
数年来，在该区的某些地方存在着挥发性有机物(VOC)渗漏。
你所在部门的专家已经绘制了蓄水层中VOC的污染情况。
你需要创建—个三维场景，以帮助官员与公众们了解污染的情况。
在地下水的场景中，场景的某些文件在已经组合好。
你需要修改场景以便更好地说明问题。
2.1 打开Croundwater场景文件场景中包含一个污染物空间TIN图层、一个污染物浓度的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。
1、在ArcScene中，点击File菜单并选择Open命令。
2、浏览到Exercise2文件夹。
3、选择Groundwater.sxd文件，如图2.1所示。
图2.14、点击Open（打开）。
Groundwater场景将被打开，在目录表中可以看到4个图层，如图2.2所示。
图2.22.2 显示污染物的体积与污染程度在此练习中，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。