Для больших проектов способность к масштабированию крайне важна. Наборы данных Terrain проектируются именно для этих целей. Они могут управлять проектами, включающими сотни миллионов, даже миллиарды точек. Инструменты Terrain обеспечивают использование больших массивов точек, таких как лидарные данные, которые обычно создают проблемы для баз данных. Масштабируемость достигается в основном двумя способами: пирамидными слоями Terrain и переводом данных в тип Мультиточка.
Построение пирамидных слоёв Terrain существенно улучшает производительность. Эту возможность предоставляют масштабно-зависимые средства сжатия данных. Для пирамидных слоёв выбираются только точки, необходимые для построения поверхности приблизительной точности. Построение поверхности "на лету", отображение и анализ происходит быстрее для мелкомасштабных приложений, поскольку необходим только разреженный поднабор данных. Исходные данные не перемещаются и не усредняются каким бы то ни было способом. Поддерживается требуемая точность измерения координат. Для построения набора данных Terrain можно использовать два типа пирамидных слоёв: z-допуска и размера окна.
При использовании пирамидных слоёв типа z-допуск построение пирамидных слоёв выполняется через приложение фильтр по z-допуску, который используется для разреженных точек. Вы устраняете некритические точки, чтобы произвести соответствующие поверхности, которые оказываются в пределах приблизительной вертикальной точности, соответствующей данным полной разрешающей способности.
В пирамидных слоях с типом Размер окна построение пирамидных слоёв осуществляется по фильтру, заданному размерами окна. Он прореживает точки для каждого пирамидного слоя путём разделения данных на равные области (окна) и выбора из одного окна только одной или двух точек в качестве представителей. Учитывается горизонтальная плотность, контролируется уклон по самым высоким и низким точкам или по среднему значению высот точек.
Дополнительно, присутствие обязательных линий и полигонов проверяется в каждом уровне пирамидных слоёв. Например, обязательная линия перегиба может быть запрещена к отображению на одном или двух высших разрешениях уровней пирамидных слоёв. Некоторые объекты, такие, как границы изучаемых площадей и береговые линии озёр, должны отображаться во всех масштабах, но без некоторых деталей. Обобщенное представление может использоваться для мелких масштабов, в то время, как полная детализация возможна только в крупных масштабах.
Каждый уровень пирамидных слоёв определяет вертикальный допуск или размер окна и предел масштаба. Они используются для управления диапазоном масштабов, соответствующего каждому уровню пирамидных слоёв, чтобы отображать набор данных Terrain на карте. Количество пирамидных слоев, их допуски, их значения пределов определяются пользователем.
Пирамидные слои Terrain интегрируют данные предыдущих уровней. Каждый уровень пирамидных слоев не строит отдельный и независимый набор всех измерений. А берет данные из предыдущего уровня пирамидных слоёв и добавляет к ним те, что необходимы именно для него. Уровень полного разрешения, по сути, является суммой данных измерений предыдущего уровня и некоторых новых данных. Эта концепция обеспечивает быстродействие использования данных Terrain и экономит память.
Пирамидные слои Terrain определяются при использовании инструмента геообработки Создать Terrain. Для подробной информации о создании набора данных Terrain см. Создание набора данных Terrain в ArcGIS Pro.
Пирамидные слои типа Z-допуск
Пирамидные слои типа z-допуск управляют вертикальной точностью каждого уровня пирамидных слоёв относительно исходных данных полного разрешения. Вертикальная точность уровня пирамидных слоёв всегда соотносится с точностью исходных данных. Например, если исходные данные имеют вертикальную точность 0,5 фута и z-допуск пирамидных слоёв первого уровня составляет 1 фут, абсолютная точность пирамидных слоёв первого уровня будет 1,5 фута.
Вы должны определить, какое количество уровней пирамидных слоёв вам требуется, и z-допуск для каждого уровня. Основные факторы, влияющие на это решение: диапазон масштабов, использованный в наборе данных Terrain, диапазон высот и характер изменения высот в наборе данных Terrain. Один метод, который вы можете использовать, следует модели изолиний карты.
Определение z допуска уровней пирамид
Чтобы определить уровни пирамидных слоёв по модели изолиний карты, выполните следующее:
- Составьте стандартный набор масштабов карты, которые вы будете использовать в построении карт изолиний по данным Terrain.
- Организуйте масштабы по убыванию. Введите интервал между изолиниями для каждого масштаба. Подберите уровни пирамидных слоев набора данных Terrain для этих карт изолиний.
- Определите каждому уровню пирамидных слоев диапазон масштабов, настраивая пределы масштабов для каждой шкалы. z-допуск должен настраиваться как половина интервала между изолиниями, который используется в конкретной шкале масштаба.
В представленном ниже определении пирамидных слоёв данные полного разрешения будут использоваться для отображения при масштабах больше 1:5 000. Уровень пирамидных слоёв с Z допуском 0,5 единиц будет использоваться на масштабах от 1:5 000 до 1:12 000, с допуском 1,0 единиц - на масштабах от 1:12 000 до 1:24 000, с допуском 2,5 единиц – на масштабах меньше 1:100 000.
Пример серий карт изолиний с уровнями пирамидных слоёв типа Z допуск
| Масштаб карты | Интервал между изолиниями (в метрах) |
|---|---|
1:5,000 | 1 |
1:12,000 | 2 |
1:24,000 | 5 |
1:100 000 | 10 |
Уровни предела масштаба пирамид набора данных Terrain и соответствующие уровни пирамид z допуска набора данных Terrain
| Масштаб | Z допуск (в метрах) |
|---|---|
5000 | 0.5 |
12,000 | 1 |
24,000 | 2.5 |
100000 | 5 |
Пирамидные слои типа Размер окна
Разрешение в уровне пирамидных слоёв устанавливается по размеру окна. Тип пирамидных слоёв Размер окна прореживает точки для каждого уровня пирамидных слоёв, разделяя все данные на равные участки (по размерам окна) и выбирая из них, в качестве представителя, только одну или две точки.
Выбор точек для каждого окна основывается на одном из следующих критериев:
- Точка с минимальным значением Z
- Точка с максимальным значением Z
- Две точки для захвата минимального и максимального Z-значений
- Точка с Z-значением, приближенным к среднему
Разрешение в уровне пирамидных слоёв устанавливается по размеру окна. Это длина стороны для каждой квадратной области, определяющая подразделение. Уровни пирамидных слоёв с грубой детализацией задаются большими размерами окна. Из-за больших размеров окна области источники точек значительно сокращаются. Так как из каждой области выбираются только одна-две точки, это приводит к прореживанию и обобщению данных. Уровни пирамидных слоёв лучшего разрешения используют маленькие размеры окна. Размеры окна маленькие, а значит на большее количество областей разбивается карта, больше точек выбирается, есть минимальное прореживание и максимальная детализация.
Как и пирамидные слои Z-допуска, пирамидные слои Размера окна являются интегрирующими. Точки уровня пирамидных слоев – это сумма всех точек, выбранных из более грубых по детализации уровней плюс дополнительный набор точек, уникальных для текущего уровня. Интегрирующие пирамидные слои удобны для хранения, так как для каждого уровня пирамидных слоев не требуется снова разделять и полностью копировать данные.
Рекомендации по методу выбора точек
Уровень пирамидного слоя, соответствующий самому высокому разрешению, должен использовать размер окна, равный или больший среднего расстояния между точками. Если вы знаете, что в ваших данных много точек, которые отстоят ближе, чем на средний интервал, более целесообразно ввести среднее значение z, так как оно вероятно проредит большее количество точек. В противоположном случае, используйте двойное значение среднего интервала между точками.
Исключение: если вы применяете метод выбора точек z минимум/ z максимум, возьмите четыре средних интервала между точками. Уровень пирамидных слоев с самой грубой детализацией должен использовать размер окна, который основывается на x и y содержании набора данных Terrain. Резонно ввести от 1/500 до 1/1000 больше, чем имеющееся количество x и y. Наиболее эффективны пирамиды, составленные с размерами окон, которые четко следуют друг за другом. Определите размер самого маленького окна и начните последовательное увеличение с него.
Критерий выбора определяет, какие точки выбираются как представители области – источника на различных уровнях пирамидных слоев. Каждый критерий предлагает уклон для использования у определенного типа данных или в приложении. Обратите внимание, что уклон не классифицируется и не имеет влияния на уровень пирамидных слоев полного разрешения.
| Метод | Цели | Рекомендуемые приложения |
|---|---|---|
Минимум Z | Уклон локальных низменностей, рек, впадин |
|
Максимум Z | Уклон локальных высот, горных гребней, возвышенностей |
|
Z Минимум/Z Максимум | Захватывает крайние точки; не прореживает больше, чем другие опции |
|
Среднее Z | Не берет крайних точек |
|
Вторичное прореживание
При использовании пирамидных слоёв типа Размер окна можно задействовать опцию вторичного прореживания. Это может сократить число точек для уровня пирамидных слоев до и после завершения фильтрации точек по размеру окна. Метод работает, начиная с уровня пирамидных слоёв самой грубой детализации, посредством проверки данных каждого окна. Если диапазон z-значений точек входит в установленные пользователем пределы, то область проверки отмечается как плоская. Для области выбираются одна-две точки при нормальном процессе фильтрации, но все остающиеся точки будут отображаться в уровне пирамидных слоёв полного разрешения и не будут выбираться другими уровнями. Так как область плоская, нет нужды брать дополнительные точки в окнах меньших размеров.
Рекомендации для метода вторичного прореживания
При включении вторичное прореживание уменьшает число точек на плоских областях карты. Область расценивается как плоская, если высоты точек внутри неё находятся в указанных пользователем пределах вторичного прореживания. Этот эффект лучше всего провляется на уровнях пирамидных слоев с высоким разрешением, так как маленькие области более вероятно будут расценены как плоские, нежели большие.
Предел вторичного прореживания должен устанавливаться больше, чем вертикальная точность данных, чтобы подняться над шумовым слоем. Если вы укажете большие значения, вы проредите больше точек и получите преимущество быстродействия, но сократите точность поверхности.
- Мягкое прореживание – применяется для защиты линейных неоднородностей (например, форм домов и границ леса). Он рекомендуется для лидарных данных: наземных и не наземных точек. Он разредит меньшее количество точек.
- Умеренное прореживание – предоставляет прекрасное соотношение точности данных и быстродействия. Не защищает детали как мягкое прореживание, но позволяет осуществлять значительное приближение при фильтрации большего количества точек. Умеренное прореживание рекомендуется для всех типов данных.
- Сильное прореживание – удаляет большинство точек и не защищает детали объектов. Метод находит применение только на поверхностях, где уклон имеет тенденцию изменяться плавно. Например, сильное прореживание будет целесообразно для наземной лидарной съёмки и батиметрии.
Пример создания пирамидных слоёв типа Размер окна
Основывайте параметры уровней пирамидных слоёв на следующей информации:
- Средний интервал между точками у точечных данных – 1 метр.
- Нет значительной разницы в интервале между точками – большинство точек отстоят на 1 метр.
- Содержание данных – 20 километров с востока на запад и 10 километров с севера на юг.
- Начните с размера окна, равного 2 (метрам) и увеличивайте на степень по основанию 2: 2, 4, 8, 16, 32. Остановитесь на 32, так как он попадает между 1/500 и 1/1000 экстента в 20 километров.
- Для каждого размера окна используйте границу масштаба больше предыдущей в два раза. Вам следует закончить на определении пирамиды, как указывается ниже.
Пример определения пирамидных слоёв для данных точек, отстоящих на 1 метр
| Размер окна | Масштаб |
|---|---|
2 | 3,000 |
4 | 6,000 |
8 | 12,000 |
16 | 12,000 |
32 | 48,000 |