Allgemeine Workflows für die explorative Analyse

Mithilfe der Werkzeuge für die explorative Analyse lassen sich interaktive räumliche Analysen einer Szene erstellen. Diese Werkzeuge – Abtrag und Auftrag, Sichtbarkeitslinie, Sichtfeld, Sichtkuppel und Ausschneiden – arbeiten mit dem Terrain und den Features in der Szene, sodass Sie mittels Layer-Sichtbarkeit, Definitionsabfragen sowie Vorher- und Nachher-Höhenoberflächen viele Szenarien untersuchen können. In diesem Thema werden Beispiel-Workflows beschrieben, die die Verwendung der Werkzeuge für die explorative Analyse veranschaulichen.

Hinweis:

Die von diesen Werkzeugen angezeigten Analyseergebnisse sind temporär und werden weder mit dem Projekt gespeichert noch in die Kartenpakete einbezogen. Deren Eigenschaften, z. B. Beobachter- und Zielpositionen, können zur künftigen Verwendung als Feature-Classes exportiert werden. Wenn Sie die angezeigten Analyseergebnisse als Daten benötigen, können Sie stattdessen die empfohlenen Geoverarbeitungswerkzeuge verwenden.

Alle interaktiven Werkzeuge sind mit Fangen kompatibel. Verwenden Sie für eine genauere Platzierung die Option Fangen aktivieren in der Szenenansicht. Mit den Fangmodi "Stützpunkt" oder "Kante" können Sie an der Ecke oder Kante eines Gebäudes fangen.

Sichtbarkeitsabdeckung mit interaktivem Sichtfeld

Eine allgemeine Herausforderung bei der räumlichen 3D-Darstellung ist die Platzierung einer Reihe von Ressourcen in einer Szene, um die bestmögliche Sichtbarkeitsabdeckung zu erzielen. Sie müssen möglicherweise Sicherheitskameras zur Überwachung eines Parks, Filmkameras während einer Sportveranstaltung oder Polizeibeamte bei einer politischen Kundgebung platzieren. In all diesen Fällen können Sie deren Positionen optimieren, um eine fehlende Abdeckung zu vermeiden und Bereiche mit doppelter Abdeckung zu reduzieren.

In diesem Szenario wird die Platzierung von Kameras um einen Park beschrieben. Das für diese Aufgabe am besten geeignete Werkzeug für die explorative Analyse ist das Werkzeug Interaktives Sichtfeld. Beginnen Sie mit einer Szene, die relevante Layer enthält, z. B. Bodenoberfläche, Gebäude und Bäume.

1. Wählen Sie auf der Registerkarte Analyse in der Gruppe Workflows aus der Dropdown-Liste der Werkzeuge Explorative 3D-Analyse die Option Sichtfeld aus.

   Das Werkzeug ist nun aktiv und der Bereich Explorative Analyse wird angezeigt.

2. Legen Sie auf der Registerkarte Erstellen Werte für Erster Betrachtungspunkt, Sichtfeldwinkel und Sichtfeldentfernung basierend auf den Spezifikationen der Sicherheitskamera fest. Eine Kamera kann beispielsweise über einen maximalen Sichtbarkeitsbereich von 200 Fuß, einen horizontalen Sichtfeldwinkel von 50 Grad und einen vertikalen Sichtfeldwinkel von 40 Grad verfügen.
3. Akzeptieren Sie die Standarderstellungsmethode Interaktive Platzierung .
4. Drücken Sie die Taste C, um das Werkzeug Erkunden vorübergehend zu aktivieren und im Interessenbereich zu navigieren. Lassen Sie die Taste C los, und klicken Sie auf die Szene, um ein Sichtfeld einzufügen.
5. Wiederholen Sie die Schritte 3 und 4, um bei Bedarf weitere Beobachtungspositionen für die Kamera zu erstellen.
6. Überprüfen Sie für jede weitere Kamera, die Sie hinzufügen, die Sichtbarkeitsabdeckung. Rote Bereiche bleiben nicht abgedeckt.
7. Wählen Sie optional einen Beobachterpunkt für ein vorhandenes Sichtfeldobjekt aus, und positionieren Sie es anhand der Ziehpunkte neu.
8. Wenn Ihr Design gut funktioniert, speichern Sie die aktuellen Beobachterpositionen als Punkt-Features, indem Sie im Menü des Bereichs Explorative Analyse auf In Features konvertieren klicken.

Sie verfügen nun über ein Design mit gut definierter Abdeckung, das als attributierte Punkt-Features für die Kamerapositionen gespeichert ist. Sie können die Kamerapositionen mithilfe von physischen Kameramodellen wie einer COLLADA- (.dae) oder OBJ-Datei (.obj) symbolisieren und deren reale Darstellung visualisieren. Sie können die Sichtfelder außerdem über diesen Punkt-Layer neu laden, um die Sichtfeldabdeckung künftig erneut aufzurufen oder zu aktualisieren.

Sichtbarkeitslinie entlang einer Route

In diesem Szenario wird von einem Betrachtungspunkt eine hindernisfreie Sichtbarkeitslinie anhand von Zielpunkten beibehalten, die in regelmäßigem Abstand entlang einer Route platziert sind. Dies kann aus vielen Gründen wichtig sein: Sie können beispielsweise einen Beamten zur Beobachtung der Route einer Parade, einen Kommentator zur Beobachtung einer Sportveranstaltung oder einen Aufklärer für einen Konvoi positionieren. In all diesen Fällen möchten Sie ermitteln, wo der Beobachter die Route sehen und wie viel er von ihr sehen kann. Das für diese Aufgabe am besten geeignete Werkzeug für die explorative Analyse ist das Werkzeug Sichtbarkeitslinie. Beginnen Sie mit einer Szene, die alle relevanten Layer enthält, z. B. Bodenoberfläche, Gebäude und Bäume.

Sichtbarkeitslinien von einem Betrachtungspunkt unter Verwendung von Zielen, die in regelmäßigem Abstand entlang einer Route platziert sind. Grüne Linien sind unverstellt, die rote (links) ist verstellt und die gelbe (oben rechts) liegt außerhalb des Bereichs.

1. Fügen Sie der Szene einen Linien-Layer hinzu, der als Paraderoute verwendet werden soll. Eine einzelne lange Linie muss möglicherweise in kleinere Teile unterteilt werden, um einen für den Beobachter sinnvollen Abschnitt der Paraderoute zu erstellen, für den er verantwortlich ist. Teilen Sie die Linie beispielsweise, um mit einem Straßensegment mit einer Länge von ca. 250 Metern zu arbeiten.
2. Klicken Sie auf der Registerkarte Analyse in der Gruppe Workflows in der Dropdown-Liste der Werkzeuge Explorative 3D-Analyse auf Sichtbarkeitslinie .

   Das Werkzeug ist nun aktiv und der Bereich Explorative Analyse wird angezeigt.

3. Legen Sie auf der Registerkarte Erstellen die Werte für die folgenden Parameter fest:
   • Vertikaler Versatz (Beobachter): 5 Fuß (1,50 m), die Höhe einer aufrecht stehenden Person
   • Maximale Entfernung: 150 Meter, die maximale effektive Betrachtungsentfernung
   • Vertikaler Versatz (Ziel): 3 Fuß (0,90 m), die Zielhöhe für die Basis des Festwagens
4. Klicken Sie auf die Erstellungsmethode Ziele entlang einer Linie , um die Einstellungen anzuzeigen.
5. Behalten Sie für die Eingabe Beobachter die Einstellung Klick bei, und klicken Sie einmal in die Ansicht, um die Beobachterposition zu platzieren. Häufige Positionen sind Gebäudedächer, Balkone und Straßenecken.
6. Legen Sie die Anzahl der Ziele auf 10 fest, um die Zielpunkte entlang der Route zu erstellen. Sie können den Abstand der Segmentlänge auch auf 25 Meter festlegen, um die Zielpunkte zu erstellen.
7. Wählen Sie den Linien-Layer aus dem Dropdown-Menü aus, der als Paraderoute verwendet werden soll.

   Das Werkzeug Auswählen wird für den nächsten Schritt aktiviert.

8. Klicken und ziehen Sie in der Ansicht, um mindestens ein Linien-Feature für die Zielpunkte auszuwählen.

   Hinweis:

   Mehrere zusammenhängende Linien werden, wenn möglich, als einzelne Route verarbeitet.

9. Klicken Sie auf Übernehmen.
10. Klicken Sie optional auf den Beobachterpunkt, und verschieben Sie ihn an einen anderen Betrachtungspunkt.

    Die Ziele bleiben an derselben Position und mit dem Beobachterpunkt verbunden. Grüne Linien geben die Abschnitte der Route an, die sich innerhalb der Sichtweite des Beobachters befinden.

11. Wenn Sie über ein gut funktionierendes Design verfügen, speichern Sie die aktuellen Sichtlinien als 2-Punkt-Linien-Features, indem Sie im Menü des Bereichs Explorative Analyse auf In Features konvertieren klicken. Die Sichtlinien werden der Szene als Feature-Layer hinzugefügt.

Sie verfügen nun über eine 3D-Ansicht, die visuell beschreibt, wie viel von der Route von mindestens einem Beobachterpunkt aus sichtbar ist. Laden Sie die Objekte der Sichtbarkeitslinienanalyse mit der Erstellungsmethode Aus Layer.

Analyse der Auswirkungen anhand einer zentralen Position

Einige bedrohliche Ereignisse wirken nach außen, z. B. die Explosion einer Gasleitung. Die Auswirkungen dehnen sich von einer zentralen Position auf die umgebenden Gebäude und das umgebende Terrain aus. Andere Bedrohungen wirken nach innen, z. B. ein potenzieller Beschuss durch Heckenschützen an einem Befehlsstand, bei dem sich das Risiko von den umgebenden Hügeln in Richtung Zentrum bewegt. In diesen beiden Fällen müssen Sie wissen, welche nahe gelegenen Oberflächengebiete eine direkte Sicht auf den zentralen Positionspunkt bieten. Das für diese Arbeit am besten geeignete Werkzeug für die explorative Analyse ist das Werkzeug Sichtkuppel. In diesem Szenario wird eine durch die Explosion einer Gasleitung betroffene Szene überprüft. Beginnen Sie mit einer Szene, die relevante Layer enthält, z. B. Bodenoberfläche, Gebäude und Bäume.

1. Klicken Sie auf der Registerkarte Analyse in der Gruppe Workflows in der Dropdown-Liste der Werkzeuge Explorative 3D-Analyse auf Sichtkuppel .

   Das Werkzeug ist nun aktiv und der Bereich Explorative Analyse wird angezeigt.

2. Legen Sie die geschätzte Auswirkungsentfernung basierend auf der Größe und dem Druck der Leitung fest, beispielsweise auf einen maximalen Schadensbereich von 140 Fuß.
3. Akzeptieren Sie die Standarderstellungsmethode Interaktive Platzierung .
4. Klicken Sie in die Ansicht, um die Beobachterposition zu platzieren.
Die Bodenoberfläche ist in den Analyseergebnissen enthalten. Wenn der Beobachter also unter die Bodenoberfläche bewegt wird, werden Objekte über der Bodenoberfläche nicht beeinträchtigt.
5. Klicken Sie optional auf den Beobachterpunkt, um die Sichtkuppel anzuzeigen und neu zu positionieren. Sie können die Sichtkuppel folgendermaßen verschieben:
   • Ziehen Sie den Beobachterpunkt, um sie in XY-Richtung zu verschieben.
   • Ziehen Sie den grünen Pfeil, um sie in Z-Richtung zu verschieben.
   • Ziehen Sie eines der Steuerelemente für die Spitze der Sichtkuppel, um deren Größe zu ändern.
6. Wiederholen Sie optional die Schritte 4 und 5, um zusätzliche Sichtkuppeln für andere Positionen hinzuzufügen.

   Die Anzahl der aktiven Sichtkuppeln, die der Ansicht hinzugefügt werden können, ist begrenzt. Wenn Sie im Begriff sind, diese Anzahl zu überschreiten, wird eine Warnung angezeigt.

7. Speichern Sie die aktuellen Sichtkuppeln als Punkt-Features, indem Sie im Menü des Bereichs Explorative Analyse auf In Features konvertieren klicken. Dadurch werden die Beobachterpunkte mit Anzeigeparametern als Feature-Layer in die Szene eingefügt.

   Wenn Sie mit vielen Sichtkuppeln arbeiten, können Sie Beobachter aus mehreren Analyseausführungen in einer einzelnen, freigegebenen Feature-Class anhängen. Im Fenster Sichtkuppelpunkte exportieren können Sie eine Auswahl aus vorhandenen exportierten Features treffen.

8. Wechseln Sie zum Werkzeug Erkunden auf der Registerkarte Karte, und schwenken Sie die Szene über den Mittelpunkt, um die Oberflächengebiete anzuzeigen, die von einer Explosion betroffenen wären.

Sie verfügen nun über eine Szene, die die Oberflächengebiete anzeigt, die durch die Explosion einer Gasleitung betroffenen wären. Sie können die Objekte der Sichtkuppelanalyse über die Punkte neu laden, um das Analyse-Design künftig erneut aufzurufen. Drücken Sie die DRUCK-Taste, um eine Bildschirmaufnahme der visuellen Analyseergebnisse zu erstellen. Erstellen Sie optional ein Überflug-Video mittels Animation, und exportieren Sie das Video, um es für andere Benutzer freizugeben.

Anzeigen verborgener Daten in Gebäuden

Bei 3D-GIS ist es häufig schwierig, überlappende oder gekapselte Daten anzuzeigen und zu analysieren. Modelle der Bauwerksdatenmodellierung (Building Information Model, BIM) können zahlreiche Innenbereichsdaten enthalten, die Sicht wird jedoch häufig durch das Dach und die Wände behindert. Sie können die Sicht behindernde Layer deaktivieren, sie bieten jedoch einen wichtigen Bezugsrahmen für die Analyse. Das Werkzeug Ausschneiden ermöglicht Ihnen das Anzeigen der Innenbereichsdaten ohne Verlust des Bezugsrahmens. Mit dem Werkzeug Ausschneiden können Sie die behindernden Features unterdrücken, um das Innere des Gebäudes anzuzeigen. In diesem Szenario wird ein BIM-Modell der University of Kentucky untersucht. Das Werkzeug Ausschneiden wird verwendet, um das Dach zu unterdrücken und die Grundrisse jeder Etage anzuzeigen, damit die ideale Zugangsposition in der Nähe des Treppenhauses für den Notzugang ermittelt werden kann.

1. Klicken Sie auf der Registerkarte Analyse in der Gruppe Workflows in der Dropdown-Liste der Werkzeuge Explorative 3D-Analyse auf Ausschneiden .

   Das Werkzeug ist nun aktiv und der Bereich Explorative Analyse wird angezeigt.

2. Richten Sie die Szenenkamera aus, um eine Draufsicht des gesamten Gebäudes zu erhalten, das Sie untersuchen möchten. Durch Drücken der Taste C können Sie vorübergehend das Werkzeug Erkunden aktivieren, um zu navigieren, ohne das Werkzeug "Ausschneiden" zu verlassen.
3. Ändern Sie im Abschnitt Interaktive Ebene die Einstellung Ebenenrichtung in Horizontal.
4. Klicken Sie an einer Ecke des Gebäudes auf die Szene, und ziehen Sie die Ebene, bis sie das gesamte Gebäude umfasst.

   Hierdurch wird die Erstellung der Ausschnittsebene abgeschlossen, und alle über der Ebene angezeigten Layer werden vorübergehend unterdrückt, damit das Innere des Gebäudes sichtbar wird.

5. Klicken Sie optional auf den Beobachterpunkt, um den Ausschnitt anzuzeigen und neu zu positionieren.
6. Ziehen Sie den vertikalen Pfeil des Ziehpunktes Verschieben nach oben, um den Grundriss jeder Etage einzeln anzuzeigen.
7. Klicken Sie auf die Registerkarte Eigenschaften, und blenden Sie die Gruppe Betroffene Layer ein.

   So können Sie "Ausschneiden" für die Treppenhäuser deaktivieren, um eine bessere Ansicht ihrer Position zu erhalten.

8. Geben Sie im Feld Suchen stairs ein.
9. Blenden Sie die Gruppe Innenbereich ein, und deaktivieren Sie den Layer stairs.

   Anschließend wird die gesamte Höhe der Treppen angezeigt, während die anderen Layer unterdrückt bleiben.

Sie können jetzt feststellen, dass jeder Gebäudetrakt über ein eigenes Treppenhaus verfügt und dass sich in der Nähe des Basketballfeldes ein Eingang befindet, der Zugang zum Treppenhaus des Mitteltraktes bietet. Dies ist eine ideale Zugangsposition bei einem Brand oder anderen Notfall.

Das Festlegen der Höhe des Gebäudefundaments minimiert das Auftragen und Abtragen von Erde.

Dabei besteht die technische Herausforderung häufig darin, die optimale Höhe eines neuen Gebäudefundaments zu bestimmen, um die Menge an Erde zu reduzieren, die zur bzw. von der Baustelle hin- oder wegtransportiert werden muss. Durch das Verlagern von Erdaushebungen an andere Stellen innerhalb der Baustelle als Hinterfüllung können die Baukosten eines Gebäudes reduziert werden. Diese Berechnung kann bei Arbeiten in unwegsamem Terrain besonders schwierig sein. Dieses Szenario zeigt einen Gebäudestandort mit einem Steilhang und einer Szene mit Bodenoberfläche und Gebäude-Footprints.

1. In dieser Szene wählen Sie ein Gebäude-Footprint-Polygon-Feature aus.

   Tipp:

   Sie können über einen Layer bis zu 10 Abtrags- und Auftragsobjekte auf einmal erstellen.

2. Klicken Sie auf der Registerkarte Analyse in der Gruppe Workflows in der Dropdown-Liste der Werkzeuge Explorative 3D-Analyse auf Abtrag/Auftrag.

   Das Werkzeug ist nun aktiv und der Bereich Explorative Analyse wird angezeigt.

3. Wählen Sie die Erstellungsmethode Aus Layer aus.
4. Achten Sie darauf, dass im Dropdown-Menü Oberfläche die Höhenoberfläche "Boden" ausgewählt ist.

   Sie können die Messungen in Bezug auf benutzerdefinierte Höhenoberflächen durchführen, sofern vorhanden.

5. Wählen Sie im Dropdown-Menü Polygon-Layer den Namen des Gebäude-Footprint-Layers aus.
6. Klicken Sie auf Übernehmen. Auf dem ausgewählten Gebäude-Footprint wird ein ausgewähltes Abtrags- und Auftragsobjekt angezeigt.

   Die Abtrag/Auftrag-Messwerte werden auf der Ansichtsseite aufgeführt.

   Tipp:

   Sie können die Überlagerung der Messung bei Bedarf neu positionieren.

7. Klicken Sie dazu ggf. auf die Schaltfläche Drehen auf dem in der unteren Mitte der Ansicht angezeigten Steuerelement für die Abtrag/Auftrag-Überlagerung, und stellen Sie die Peilung für die Neigung und den Winkel so ein, bis dieser flach dargestellt wird.
8. Ziehen Sie den vertikalen grünen Pfeil des Ziehpunktes "Verschieben" nach oben und unten, um die Höhe des Objekts anzupassen, bis sich das Nettovolumen dem Wert Null nähert.

   Tipp:

   Sie können die Schwerpunkthöhe der Ebene mit dem Steuerelement für die Abtrag/Auftrag-Überlagerung manuell bearbeiten.

Sie können nun den Z-Wert des Gebäudefundaments beobachten, der zu einer minimalen Übertragung von Erdvolumen auf die oder von der Baustelle führt.