Eine Skyline-Analyse ermöglicht es, die Form des Horizonts aus einem oder mehreren Betrachtungspunkten zu analysieren. Der Horizont kann Oberflächen und Features enthalten, wie Gebäude, die in ihrer Kombination dabei helfen, die physische Umgebung zu verstehen. Eine Reihe von 3D AnalystGeoverarbeitungswerkzeugen ermöglicht Ihnen die Durchführung einer Skyline-Analyse in ArcGIS Pro. Mit den Geoverarbeitungswerkzeugen Skyline, Skyline-Barriere und Skyline-Diagramm können Sie, wenn diese nacheinander ausgeführt werden, eine vollständige Skyline-Analyse durchführen.
Die nachstehende Grafik zeigt den Krater des Mount St. Helens aus der Vogelperspektive, um Ihnen zu verdeutlichen, wie Sie diese Werkzeuge zur Durchführung einer Skyline-Analyse verwenden können. Stellen Sie sich vor, dass ein Beobachter unten in der Mitte des Kraters steht und sich umschaut. Sie möchten den Horizont von der Beobachterperspektive aus um den Kraterrand herum analysieren. Sie können eine 3D-Linie erstellen, die die vom Beobachterpunkt aus sichtbaren Orte darstellt, und diese dann quantifizieren. Zu diesem Zweck können Sie zunächst das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline ausführen, um die 3D-Horizontlinie zu erstellen. Die Skyline kann der Kammlinie ähnlich sein, aber sie ist nicht identisch mit ihr.
Skyline
Der erste Schritt in dieser Analyse ist die Erstellung einer Skyline mit dem Geoverarbeitungswerkzeug Skyline. Das Werkzeug generiert eine 3D-Liniendarstellung der Linie, die den Himmel von der Oberfläche und den Features trennt, die die einzelnen Beobachterpunkte umgeben. Die minimalen Eingabedaten, die Sie für die Erstellung einer Skyline benötigen, sind ein Beobachterpunkt und ein Terrain. Der Beobachterpunkt stellt einen Betrachtungspunkt dar, an dem sich ein Beobachter befindet. Die Oberfläche, bei der es sich um ein Triangulated Irregular Network (TIN) oder eine Raster-Oberfläche handeln kann, wird verwendet, um die am weitesten entfernte Stelle auf der Oberfläche zu bestimmen, die für den Beobachter sichtbar ist und über der er nur den Himmel sieht. Sobald Sie diese beiden Eingaben im Geoverarbeitungswerkzeug Skyline festgelegt haben, können Sie eine Skyline wie in der folgenden Abbildung dargestellt generieren. Wenn Features in der Eingabe enthalten sind, kann das Werkzeug Silhouetten dieser Features erzeugen, die Teil der Skyline sind; diese Silhouetten können dann vom Geoverarbeitungswerkzeug "Skyline-Barriere" verwendet werden, um Schattenvolumen zu erzeugen.
Der rote Punkt in der Mitte des Kraters stellt einen Beobachter dar, der unten in der Mitte des Kraters steht. Die dunkelblaue Linie ist die Ausgabe des Geoverarbeitungswerkzeugs, die zeigt, wie weit der Beobachter in alle Richtungen sehen kann.
Skyline-Barriere
Um die Skyline in 3D zu visualisieren, können Sie das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline-Barriere verwenden.
Das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline-Barriere generiert Höhensteuerungsoberflächen aus Skylines. Sie werden zwischen Beobachtungspunkten und den Skylines definiert, die mit diesen Punkten verknüpft sind. Eine Barriere kann verwendet werden, um zu erkennen, ob ein Feature von Interesse über dem Horizont liegt und daher sichtbar ist, oder ob es die Skyline verändern würde, wenn es in die Szene integriert werden würde. Das Werkzeug kann außerdem ein Schattenvolumen generieren, mit dem bestimmt wird, ob Features geschummert oder von den Features oder der Oberfläche ausgeblendet werden, die für die Erzeugung der Skyline verwendet wurde(n), aus der die Barriere erstellt wurde.
Sie müssen zwei Eingaben für das Tool bereitstellen: zum einen den Beobachterpunkt und zum anderen die Skyline: eine 3D-Linie, die Sie aus der Ausgabe des zuvor verwendeten Geoverarbeitungswerkzeugs Skyline erstellt haben. In der nachstehenden Grafik sehen Sie einen roten Punkt, der den eingegebenen Beobachterpunkt darstellt, und ist die erstellte Skyline-Barriere, die ein von dem Werkzeug erstelltes Multipatch-Feature darstellt. Die Zusammensetzung dieses Multipatch-Features ist eine Sammlung von Dreiecken, die vom zentralen Beobachterpunkt ausgeht.
Skyline-Diagramm
Wenn Sie quantitative Messungen aus einer Skyline-Analyse ableiten möchten, verwenden Sie das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline-Diagramm. Das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline-Diagramm berechnet den Anteil des sichtbaren Himmels und generiert optional eine Tabelle und ein Polardiagramm.
Wie das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline-Barriere benötigt auch das Geoverarbeitungswerkzeug Skyline-Diagramm einen Beobachterpunkt und eine Skyline als Eingabe. Die Ausgabe ist ein Polardiagramm und optional eine Tabelle. Das folgende Bild zeigt das vom Skyline-Diagramm ausgegebene Polardiagramm. Der blaue Bereich zeigt die Himmelsansicht, also das, was Sie sehen, wenn Sie auf dem Rücken liegen und in den Himmel schauen würden. Der Mittelpunkt des Diagramms befindet sich am Beobachterpunkt. Die Winkel, die das Diagramm umgeben, stellen den Azimut vom Beobachter aus dar, und die Winkel auf den konzentrischen Ringen sind der Zenitwinkel (je größer der Zenitwinkel, desto mehr Himmel ist in dieser horizontalen Richtung zu sehen).
Die folgende Tabelle zeigt die Ausgabetabelle des Geoverarbeitungswerkzeugs Skyline-Diagramm. Die Felder sind wie nachfolgend beschrieben:
- HORIZ_ANG: Arithmetischer Winkel, beginnend bei 0 Grad im Osten und gegen den Uhrzeigersinn, mit Werten zwischen 0 und 360 Grad.
- ZENITH_ANG: Winkel von oben nach unten, mit Werten zwischen 0 und 90 Grad.
- HOR_AN_GEO: Geographischer Winkel, beginnend bei 0 Grad im Norden und im Uhrzeigersinn. Der Wert lässt sich mit der folgenden Formel berechnen:
, mit Werten zwischen 0 und 360 Grad. "mod 360" bedeutet: Wenn die Zahl links davon 360 oder größer ist, wird 360 von dieser Zahl abgezogen.Geographisch = (450 - Arithmetisch) mod 360 - ZEN_AN_INV: Winkel von unten nach oben, mit Werten zwischen 0 und 90 Grad. Er ist komplementär zu ZENITH_ANG, was bedeutet, dass 90 der kombinierte Wert ist.
Es gibt zwei Paare von Winkelwerten, die in dieser Tabelle wichtig sind.
Das erste Paar besteht aus horizontalen Winkeln. Die Werte in der Spalte "HORIZ_ANG" sind arithmetische Winkel, wobei 0 für Osten steht und der Winkel entgegen dem Uhrzeigersinn zunimmt. HOR_AN_GEO ist ein Azimut oder geografischer Winkel; sein Ursprung 0 ist im Norden, und er nimmt im Uhrzeigersinn zu. Die folgenden Grafiken können zum Verständnis dieser Konzepte beitragen.
Dies ist eine Kartenansicht oder eine orthogonale Ansicht. Für den Krater des Mount St. Helens liegt die Öffnung im Norden, wobei der Azimut/geografische Winkel bei 0 und der arithmetische Winkel bei 90 liegt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt.
Um das geographische Azimut aus dem arithmetischen Winkel zu berechnen, wird die folgende Formel verwendet:
Geographisch = (450 - Arithmetisch) mod 360Bei einem arithmetischen Winkel von 180 (Westen) beträgt der geographische Winkel beispielsweise
(450 - 180) mod 360 = 270 (Westen)(450 - 30) mod 360 = 420 mod 360 = 60Das zweite Paar besteht aus vertikalen Winkeln, wie Sie aus der obigen Tabelle in den Feldern ZENITH_ANG und ZEN_AN_INV ersehen können, die komplementär sind. Ihre Beziehung ist viel einfacher und kann mit dem folgenden Bild veranschaulicht werden.
Eine nützliche Information ist der Rückgabewert des Werkzeugs Skyline-Diagramm:
Geoverarbeitungsmeldungen von Skyline-Diagramm: Der Prozentsatz des sichtbaren Himmels über einem vertikalen Basiswinkel von 0,000000 Grad ist 64,448665.
Die minimalen und maximalen vertikalen Winkel sind 0,000000 und 32,605258 Grad.
Der erste Teil gibt den Prozentsatz der Himmelsansicht an, vorausgesetzt, Sie haben von der Horizontalen aufwärts gerechnet. Sie können den Basis-Höhenwinkel angeben, indem Sie einen Wert in den Parameter "Basis-Sichtbarkeitswinkel" des Werkzeugs eingeben. Sie könnten dort zum Beispiel 15 Grad eingeben, was bedeutet, dass Sie bei einem Höhenwinkel von 15 Grad die Himmelsansicht über diesem Schwellenwert berechnen möchten. Der Standardwert ist 0, d. h. die Berechnung erfolgt auf der Höhe des Beobachters.
Der zweite Teil der Meldung gibt die minimalen und maximalen Höhenwinkel aus der Spalte "ZEN_AN_INV" in der Ausgabetabelle des Geoverarbeitungswerkzeugs Skyline-Diagramm an.
Die Skyline-Werkzeugreihe – Skyline, Skyline-Barriere und Skyline-Diagramm – liefern sowohl visuelles Feedback als auch quantitative Angaben dazu, wie offen oder geschlossen ein bestimmter physischer Standort ist.