Übung: TIN in ArcGIS

 

Für diese Übung benötigen Sie die Software ArcGIS inklusive der Erweiterung "3D Analyst". UNIGIS Stiudierende erhalten eine kostenlose ArcGIS-Lizenz für die Dauer des Studiums.

Mittels der 3D-Analyst-Extension können Sie in dieser Übung selbst ein TIN aus einem Rasterdatensatz ableiten und mit Bruchkanten bzw. Polygonen verfeinern.

Erzeugen Sie ein TIN aus einem Raster-DHM des Gaisbergs bei Salzburg. Für diese Übung benötigen Sie die 3D-Analyst Extension.

Gaisberg-DatenEntpacken Sie den Datensatz Gaisberg.zip externe Webseite in Ihr Arbeitsverzeichnis. Er besteht aus einem 50m-DHM und einer Geodatabase welche einige 3D-features enthält.

Starten Sie ArcMap und aktivieren Sie die 3D-Analyst-Extension (Customize > Extensions…). Laden Sie anschließend das digitale Höhenmodell gais_dhm. ArcGIS arbeitet bei der Auswahl von „wichtigen“ Punkten aus einem Höhenraster nach dem in der Lektion vorgestellten Verfahren der „Very Important Points“. Es wird also eine durch lokale Regression geschätzte Höhe mit der tatsächlichen Höhe eines Rasterpunktes verglichen und anhand eines Schwellwertes entschieden ob die Differenz groß genug ist um einen Punkt für die Aufnahme in das TIN zu qualifizieren.

Raster To TIN

Wählen Sie aus der 3D-Analyst Toolbox das Werkzeug „Raster to TIN...“ (im Toolset „Convert“) und geben Sie als Input-Raster gais_dhm an. Die „Z-Tolerance“ entspricht dem oben genannten Schwellwert (in der Lektion mit »d« bezeichnet). Probieren Sie verschiedene Schwellwerte aus und beachten Sie dabei das Verhältnis zwischen Darstellungsgenauigkeit und Datenvolumen der resultierenden Triangulation. Alternativ bzw. begleitend dazu können Sie im Feld „Quit after the follwing number of points...“ auch die Zahl der aufgenommenen Stützpunkte in das TIN begrenzen.

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In den Layer-Properties der TINs können unter der Registerkarte „Symbology“ unterschiedlichste Darstellungsarten gewählt (Add...) und kombiniert (= übereinander gelegt »» achten Sie auf die Reihenfolge) werden. Edges with the same symbolWählen Sie „edges with the same symbol“ und zusätzlich „face elevation with colour ramp“, wobei ersteres über letzterem liegen sollte.

Starten Sie nun ArcScene (unter Start > Programme > ArcGIS) und laden Sie dort das TIN, um einen dreidimensionalen Eindruck des Geländes zu gewinnen!

Nun können Sie noch Bruchkanten integrieren. Laden Sie dazu den Datensatz Fluss3D aus der Geodatabase Gaisberg.mdb. Der Layer Fluss3D enthält das Flussnetz des Untersuchungsgebietes als 3D-Linien-feature ist also zur Konstruktion von echten 3D-Bruchkanten geeignet. Wählen Sie aus der 3D-Analyst Toolbox das Werkzeug „Edit TIN“ (Toolset „TIN Management“), wählen Sie das zu ergänzende TIN und den Layer Fluss3D als Eingangsdatensätze und treffen Sie die entsprechenden Einstellungen (use z = true, sf type= hard line). Können Sie eine Veränderung in der Kantenstruktur erkennen? Analog dazu können Sie auch die beiden Polygonthemen Grenze3D und See3D als Polygone in die TIN-Struktur integrieren (sf type= soft clip bzw. hard replace).

Folgende Möglichkeiten stehen zur Integration von Punkten, Linien und Polygonen stehen in ArcGIS zur Verfügung:

Punkte
Werden ausschließlich als 3D- Knoten für die Dreiecksvermaschung genutzt (Mass points). Ein (integer) Attributwert des Punktes kann an die TIN-Knoten weitergegeben werden (z.B. Genauigkeitsinformation zum jeweiligen Punkt). Der Z-Wert des Knotens kann vom Z-Wert des Punktes (Feld Shape – sofern es sich um 3D shapefiles handelt) oder einem Feld in der Attributtabelle des Punktes stammen.
Linien
Können als harte Bruchkanten, weiche Bruchkanten oder als Menge von 3D Punkten (durch Auflösen der Linien in deren Vertices) integriert werden.
Polygone
Können als „clip“, „erase“, „replace“ oder „fill“ Polygone verwendet werden. Daneben können Polygone auch als Bruchkanten dienen oder in 3D Punkte aufgelöst integriert werden.

Clip polygons“ definieren die Außengrenzen des Untersuchungsgebietes bzw. des resultierenden TIN. Alle Punkte und Kanten die außerhalb des Clip-polygons liegen werden ignoriert bzw. gelöscht.

Erase polygons“ definieren die Innengrenzen des Untersuchungsgebietes bzw. des resultierenden TIN (z.B. Bereiche in denen keine Daten vorhanden sind). Alle Punkte und Kanten die innerhalb des Erase-polygons liegen werden ignoriert bzw. gelöscht.

Replace polygons“ ersetzen sämtliche Dreiecksfacetten und Punkte an ihrer Position durch einen konstanten z-Wert. Damit eignen Sie sich beispielsweise zur Modellierung von Wasserflächen.

Fill polygons“ fügen zwar zusätzliche Kanten in die TIN-Struktur ein, verändern die Oberfläche aber nicht. Alle Dreiecksfacetten innerhalb eines Fill-Polygons erhalten einen Wert aus dessen Attributtabelle als Facettenattribut zugeschrieben.

 

   
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