スカイライン解析により、1 つ以上の観測点からの地平線の形状を把握できます。 物理的環境を把握するために、地平線は組み合わされたサーフェスとフィーチャ (建物など) を含むことができます。 一連の 3D Analyst のジオプロセシング ツールを使用して、ArcGIS Pro でスカイライン解析を実行できます。 [スカイライン (Skyline)]、[スカイライン バリア (Skyline Barrier)]、および [スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング ツールは、順番に実行すると、完全なスカイライン解析を実行できます。
これらのツールを使用してスカイライン解析を実行する方法を理解するのに役立つ例として、下の図はセント ヘレンズ山の噴火口の鳥瞰図を示しています。 噴火口の中央下に立ち、見渡している観測者がいると想像してください。 噴火口の頂上周辺の観測ポイントから地平線を解析します。 観測ポイントから見える位置を表現する 3D ラインを作成して定量化できます。 これを行うには、まず [スカイライン (Skyline)] ジオプロセシング ツールを実行して、3D 地平線を作成します。 スカイラインは尾根線に似ている場合がありますが、同じではありません。
スカイライン
この解析の最初のステップは、[スカイライン (Skyline)] ジオプロセシング ツールを使用してスカイラインを作成することです。 このツールは、各観測ポイントの周囲のサーフェスとフィーチャから空を分けるラインの 3D ライン表現を生成します。 スカイラインを構築するために最低限必要な入力データは、観測ポイントとテレインです。 観測ポイントは観測者が立っている観測点を表します。 観測者が見通せるサーフェス上の最も遠い場所で、その上には空しか見えない場所を決定するために、サーフェス (「TIN (不規則三角形網)」またはラスター サーフェスのいずれか) が使用されます。 これらの 2 つの入力を [スカイライン (Skyline)] ジオプロセシング ツールに設定したら、下の図に示すようにスカイラインが生成されます。 入力にフィーチャを指定すると、ツールはスカイラインに含まれるこれらのフィーチャのシルエットを生成します。さらに、スカイライン バリア ジオプロセシング ツールでこれらのシルエットを使用して、シャドウ ボリュームを生成することができます。
噴火口の中心にある赤のドットは、噴火口の中央下に立っている観測者を表しています。 暗い青のラインはスカイライン ジオプロセシング ツールの出力で、サーフェスを囲むすべての方向で観測者が見ることができる距離を示しています。
スカイライン バリア
3D でスカイラインを視覚化するには、[スカイライン バリア (Skyline Barrier)] ジオプロセシング ツールを使用します。
[スカイライン バリア (Skyline Barrier)] ジオプロセシング ツールでは、スカイラインから高さコントロール サーフェスを生成します。 これらは、観測ポイントとそれらのポイントに関連付けられたスカイラインの間で定義されます。 バリアを使用して、対象フィーチャが地平線上にある (つまり、表示されている) かどうか、またはシーンに取り込まれた場合にスカイラインを変更できるかどうかを検出できます。 このツールではシャドウ ボリュームも生成できます。そのシャドウ ボリュームを使用して、バリアの元となるスカイラインを生成しているフィーチャ (またはサーフェス) がどのフィーチャを隠すか、どのフィーチャに影を落とすか、などを判別できます。
2 つの入力をツールに指定する必要があります。1 つは観測ポイント、もう 1 つはスカイラインです。これは前に使用した [スカイライン (Skyline)] ジオプロセシング ツールの出力から生成した 3D ラインです。 下の図では、赤のドットは入力観測ポイントで、作成されたスカイライン バリアはツールが作成したマルチパッチ フィーチャです。 このマルチパッチ フィーチャの構成は、中央の観測ポイントを起点とする三角形のコレクションです。
スカイライン グラフ
スカイライン解析から定量的な測定値を取得するには、[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング ツールを使用します。 [スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング ツールは、空の可視性の比率を計算し、オプションのテーブルと極座標グラフを生成します。
[スカイライン バリア (Skyline Barrier)] ジオプロセシング ツールと同様に、[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング ツールには、入力として観測ポイントとスカイラインが必要です。 出力は極座標グラフとオプションのテーブルです。 次の画像は、[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] から出力された極座標グラフを示しています。 青色のエリアは空の露出を示しています。これはあおむけになって寝ころび、空を見上げた場合に見えるものです。 グラフの中心は観測ポイントにあります。 グラフ周辺の角度は、観測者からの方位角を表し、同心リング上の角度は天頂角です (天頂角が大きい程、その水平方向に表示される空が増えます)。
次の表は、[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング ツールの出力テーブルを示しています。 各フィールドは次のように定義されます。
- HORIZ_ANG - 演算角度。0 度で東から始まり、反時計回りで、範囲は 0 ～ 360 度です。
- ZENITH_ANG - 上から下への角度、範囲は 0 ～ 90 度です。
- HOR_AN_GEO - 地理的角度。0 度で北から始まり、反時計回りです。 値は、次の式を使用して計算されます。
範囲は 0 ～ 360 度です。 Mod 360 は、左の数値が 360 以上の場合、その数値から 360 を減算することを示します。Geographic = (450 - Arithmetic) mod 360 - ZEN_AN_INV - 下から上への角度。範囲は 0 ～ 90 度です。 ZENITH_ANG を補完します。つまり、90 は結合値です。
このテーブルで重要な 2 つのペアの角度値があります。
1 つ目のペアは水平角で構成されます。 HORIZ_ANG 列の値は演算角度です。0 は真東を表し、角度は反時計回りに増加します。 HOR_AN_GEO は方位角または地理的角度です。角度の原点 0 は真北で、時計回りに増加します。 次の図は、これらの概念の理解に役立ちます。
これはマップ ビューまたは正投影ビューです。 セント ヘレンズ火山の噴火口の場合、下の図に示すように、開始は北、方位/地理的角度は 0、演算角度は 90 です。
演算角度から地理的方位角を得るには、次の式を使用します。
Geographic = (450 - Arithmetic) mod 360たとえば、演算角度 180 (西) の場合、地理的角度は、次のようになります。
(450 - 180) mod 360 = 270 (西)(450 - 30) mod 360 = 420 mod 360 = 602 つ目のペアは、上記のテーブルの ZENITH_ANG フィールドと ZEN_AN_INV フィールドでわかるように、垂直角で構成され、互いに補完します。 それらの関係はとてもシンプルで、下の図で示すことができます。
有益なメッセージの 1 つは、[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ツールの戻り値です。
[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング メッセージ: 0.000000 度のベース対頂角より上方に見える空の割合は 64.448665 です。
最小および最大の対頂角は 0.000000 度と 32.605258 度です。
最初の部分は、空の露出の割合を示し、水平線上から計算したとします。 ツールのベース表示角度パラメーターに値を入力して、ベースの高度角を指定できます。 たとえば、そこに 15 度を入力すると、15 度の高度角で、その閾値を上回る空の露出を計算できます。 デフォルト値は 0 です。これは、観測者と同じ高度で計算が行われることを意味します。
メッセージの 2 つ目の部分は、[スカイライン グラフ (Skyline Graph)] ジオプロセシング ツールの出力テーブルにある ZEN_AN_INV 列の最小高度と最大高度を示しています。
スカイライン ツール群 (スカイライン、スカイライン バリア、スカイライン グラフ) は視覚的なフィードバックと、特定の物理的サイトがどれだけ開いているかまたは閉じているかの定量的測度を提供します。