Verwenden der Extrusion als 3D-Symbolisierung in ArcGlobe

Mit der 3D Analyst-Lizenz verfügbar.

Bei der Extrusion wird eine flache 2D-Form vertikal gestreckt, um ein 3D-Objekt zu erstellen. Dies bietet eine einfache Methode, um aus zweidimensionalen Features eine dreidimensionale Symbolisierung zu erstellen. Sie können beispielsweise Gebäude-Polygone anhand eines Höhenwertes extrudieren, um wirklichkeitsgetreue Gebäude-Formen zu erstellen.

Extrusion wird von den drei grundlegenden Geometrietypen Punkte, Linien und Polygone unterstützt. Andere Geometrietypen wie Multipatch-, Raster- und Annotation-Features unterstützen keine Extrusion. Daher ist die Extrusionsoption in den Layer-Eigenschaften dieser Features automatisch deaktiviert.

Punkt- und Multipoint-Features werden vertikal extrudiert, um Linien zu erstellen. Dies kann für einfache Aufgaben wie das Hervorheben einer Position hilfreich sein. Eine komplexere Verwendung wäre das Extrudieren der Punkte über ein Attribut, um eine virtuelle Grafik zu erstellen, wie beispielsweise die Bevölkerung der US-amerikanischen Städte.

Linien-Features werden vertikal extrudiert, um Wände zu erstellen. Dieser Effekt eignet sich für die Abgrenzung wichtiger Grenzen in 3D, die Darstellung vertikaler Wände oder für die Erstellung eines visuellen Effekts für erhöhte lineare Features wie Flugverbotszonen unter Überlandleitungen.

Polygon-Features werden vertikal extrudiert, um Kästen zu erstellen. Die häufigste Verwendung der Polygonextrusion besteht darin, Gebäudegrundrisse in 3D-Gebäude zu konvertieren. Allerdings können Sie diese auch für repräsentative Werte, wie Immobilienpreise, Bevölkerungsangaben in Landkreisen oder das Einkommen auf Zählblockebene, verwendet werden.

Die Registerkarte "Globe-Extrusion" in ArcGlobe und die Registerkarte "Extrusion" in ArcScene enthalten die Layer-Eigenschaften, die benötigt werden, um den Extrusionswert oder -ausdruck und die Methode für jeden Feature-Layer festzulegen. Sobald die Basishöhen des Features festgelegt sind, kann die Extrusion angewendet werden. Durch die Kombination von Höhen- und Extrusions-Layer-Eigenschaften können Sie eine wirklichkeitsgetreuere 3D-Ansicht erstellen, ohne dass Sie hierfür 3D-Features benötigen.

Extrusionsmethoden

Für das Extrudieren von Daten gibt es vier Methoden:

1. Hinzufügen einer Extrusion zur Mindesthöhe jedes Features
   • Ein Z-Wert wird berechnet, indem die Extrusionshöhe zum minimalen Z-Wert des Features addiert und das Feature auf diesen Wert als flache Spitze extrudiert wird.
   • Diese Methode wird nur für Linien und Polygone verwendet. Punktwerte werden extrudiert, da die minimalen und maximalen Z-Werte identisch sind.
   • Sie können dies bei Projekten anwenden wie beispielsweise dem Extrudieren von Gebäudegrundrissen, um ein 3D-Gebäude-Symbol zu erstellen.
   Die nachstehenden Bilder zeigen eine Linien- und Polygon-Feature-Class (in grün), die auf eine Entfernung vom minimalen Z-Wert extrudiert wird, um eine flache Spitze zu erstellen.

   

   

2. Hinzufügen einer Extrusion zur Maximalhöhe jedes Features
   • Ein Z-Wert wird berechnet, indem die Extrusionshöhe zum maximalen Z-Wert des Features addiert und das Feature auf diesen Wert als flache Spitze extrudiert wird.
   • Diese Methode wird nur für Linien und Polygone verwendet. Punktwerte werden extrudiert, da die minimalen und maximalen Z-Werte identisch sind.
   • Auch wenn dies der ersten Methode ähnlich ist, kann diese Option auch zum Extrudieren von Gebäudegrundrissen verwendet werden. Dies kann insbesondere für solche auf abschüssigem Gelände hilfreich sein.
   Die nachstehenden Bilder zeigen eine Linien- und Polygon-Feature-Class (in grün), die auf eine Entfernung vom minimalen Z-Wert extrudiert wird, um eine flache Spitze zu erstellen.

   

   

3. Hinzufügen einer Extrusion, indem sie als Wert verwendet wird, auf den Features extrudiert werden
   • Das Feature wird, unabhängig von den Z-Werten des Features, auf den angegebenen Z-Wert als flache Spitze extrudiert.
   • Diese Methode wird für alle Geometrietypen verwendet: Punkte, Linien und Polygone.
   • Die Verwendung des angegebenen Z-Wertes bedeutet, dass beim Extrudieren der Features ein Attribut mit der absoluten Extrusionshöhe für jedes Feature verwendet wird. Ein Beispiel für ein Attribut könnte die Angabe von Metern über dem Meeresspiegel sein.
   Das nachstehende Bild zeigt Punkt-, Linien- und Polygon-Features (in grün), die auf den spezifischen Z-Wert (mit einem schwarzen Pfeil markiert) extrudiert werden, um eine flache Spitze zu erstellen. Der Extrusionswert ist absolut, sodass positive oder negative Vorzeichen nicht berücksichtigt werden.

   

   

   

4. Hinzufügen einer Extrusion zur Basishöhe jedes Features
   • Ein Z-Wert wird für jeden Stützpunkt der Basis des Features berechnet und das Feature wird auf die verschiedenen Z-Werte extrudiert. Polygon-Features erhalten ebenfalls automatisch erstellte Spitzen- und Basisflächen, die mit den extrudierten Wänden verbunden sind und eine geschlossene Form bilden.
   • Diese Methode wird für alle Geometrietypen verwendet: Punkte, Linien und Polygone.
   • Dies wird häufig für Grenzumrisse verwendet, wie beispielsweise Zaunlinien.
   Das nachstehende Bild zeigt Punkt-, Linien- und Polygon-Features (in grün), die gleichmäßig (mit einem schwarzen Pfeil markiert) aus dem spezifischen Z-Wert jedes Stützpunkts extrudiert werden.

   

   

   

Empfehlungen für Extrusionsmethode 4

• Diese Methode erfordert einen hohen Berechnungsaufwand. Daher sollte auf jeden Fall darüber nachgedacht werden, ob ein Layer, der diesen Extrusionstyp in ArcGlobe verwendet, vollständig gecacht werden soll.
• Aus Gründen der Genauigkeit wird empfohlen, dass in ArcGlobe drapierte Layer, die diese Extrusionsoption verwenden, stattdessen als Floating-Layer konfiguriert werden, die auf eine bestimmte Oberfläche verweisen. Floating ist die einzig verfügbare Option in ArcScene.
• Wenn die Z-Werte des Layers von einer Oberfläche stammen, führt eine Änderung der Quell-Höhendaten nicht automatisch zu einer Aktualisierung der Anzeige des extrudierten Layers. Der Layer muss manuell aktualisiert werden, indem Sie mit der rechten Maustaste auf den Layer und dann auf "Aktualisieren" klicken.
• Es werden ausschließlich vorhandene Stützpunkte als Referenzpunkte für die extrudierte Form verwendet. Wenn Ihre Linie oder Ihr Polygon Z-Werte von einer Oberfläche in einer bergigen Region erhält, müssen Sie möglicherweise die Anzahl der Stützpunkte auf der Form erhöhen, um ein extrudiertes Ergebnis zu erhalten, das das Gelände exakter abbildet.

Besondere Überlegungen zum Extrudieren großer Polygone in ArcGlobe

Beim Extrudieren von beliebig großen Polygonen werden die Grenzen des Polygons extrudiert und es werden eine Spitze und eine Basis als interpolierte Form zwischen gegenüberliegenden Wänden berechnet.

Je nach Größe und Formausdehnung des Polygons kann in ArcGlobe manchmal die Globusoberfläche so angezeigt werden, dass sie aus dem Inneren eines extrudierten Polygons herausragt. Grund hierfür können die Höhendaten des zugrunde liegenden Globus oder, bei sehr großen Polygonen, die Krümmung der Erde sein. Nachfolgend sind Beispiele für diese Effekte dargestellt.

Dieser Effekt kann in bestimmten Fällen gezielt gewollt sein. Sie können beispielsweise Nebel als extrudiertes Polygon mit durch die Spitze ragenden Hügeln darstellen. Es kann aber auch Situationen geben, in denen Sie diesen Effekt vermeiden möchten. Um dies zu erreichen, können verschiedene Visualisierungstechniken oder -daten verwendet werden.

Um eine Krümmung der Erde zu vermeiden, in der die dargestellte Globusoberfläche aus einem extrudierten Polygon herausragt, müssen Sie die Größe der Polygone reduzieren. Dies kann am einfachsten erreicht werden, indem das Polygon in kleinere Stücke geteilt wird.

Wenn jedoch für Visualisierungszwecke das extrudierte Polygon selbst als die angehobene Oberfläche angezeigt werden soll, kann dies mithilfe zahlreicher Methoden erreicht werden. Bei einer möglichen Methode werden zunächst zwei TIN-Flächen erstellt – eine für die Spitze und eine für die Basis des Interessenbereichs – und dann wird mit dem Geoverarbeitungswerkzeug Extrudieren zwischen zwischen den beiden Oberflächen ein Multipatch-Feature erstellt. Eine weitere Möglichkeit ist, mit dem Werkzeug Polygon zu Multipatch interpolieren die Spitzenfläche des extrudierten Polygons zu erstellen, den Umfang des Polygons in eine Polylinie zu konvertieren und dann die Linien zu extrudieren, um die vertikale Außenwand zu erstellen.