【附练习数据】ArcGIS中二维面生成三维模型+三维模型转体+三维爆炸分析

本文分三部分

1. 在ArcGIS中由建模面矢量生成三维建模型
   

2. 以Sketchup为例将所生成的模型转换为ArcGIS所支持的模型

3. ArcGIS中做三维爆炸分析
   

文末有本文相关练习数据

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【问题1】

现有二维建筑物面Shapefile数据，如何生成ArcGIS格式的三维建筑物体数据？ 

【方法】

使用ArcGIS中【Layer3DToFeatureClass】（3D图层转要素类）工具实现。注：该工具适用于生成规则的体数据，二维数据中必须具有高度字段以作为三维高度坐标。对于具有复杂结构的建筑，需要借助三维建模软件进行三维建模，并将该模型数据导入ArcGIS得到ArcGIS支持的体数据。

三维建模软件如CityEngine、Sketchup、AutoDesk 3Ds Max等。 

【实验步骤】 

1）查看二维建筑物面数据。打开ArcScene软件，加载二维建筑物面数据buildings.shp。打开属性表，“height”字段即为每个建筑面数据对应的高度值。

图1.1 二维建筑物面数据

图1.2 建筑物属性表

2）拉伸显示建筑物。按照“height”字段，使用拉伸方式对二维建筑物进行三维可视化。右击建筑物图层，打开【属性】对话框，选择【拉伸】选项卡。勾选“拉伸图层中的要素”，打开拉伸值表达式，设置拉伸值等于“height”字段。确定，完成建筑物的三维拉伸表达。注：此时仅是该建筑物的三维表达，并未生成三维体数据。

图1.3【拉伸】设置

图1.4 设置拉伸表达式

图1.5 三维拉伸显示

3）生成三维体数据。打开【3D Analyst工具】|【转换】|【3D图层转要素类】工具，设置输入要素图层为已拉伸的建筑物图层，输出要素类为“buildings_3d.shp”。确定，完成三维体数据生成。打开结果数据属性对话框，可以在【源】选项卡下查看得到该数据几何类型为“多面体(Multipatch)”。

图1.6【3D图层转要素类】工具参数设置

图1.7 三维体数据结果

图1.8 查看结果数据几何类型

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【问题2】

如何将三维建模软件构建的三维模型转换成ArcGIS支持的体数据？ 

【方法】

使用ArcGIS中【Import3DFiles】（导入3D文件）工具实现。注：该工具支持的三维模型文件格式有skp、dae、3ds、flt、wrl。本例以Sketchup软件构建的建筑物三维模型为实例数据，转换成ArcGIS的体数据。该转换过程不包括三维模型表面的纹理数据，仅结构数据。 

【实验步骤】 

1）导出三维模型。本例以遥感影像数据为基础，创建多个建筑物三维模型后，将该三维模型导出为”buildings.dae”文件。建议在导出模型之前，将影像数据移除，否则三维模型会包含该图像数据。

图2.1 Sketchup三维建模

图2.2 导出三维模型

2）导入三维模型。打开【3D Analyst工具】|【转换】|【由文件转出】|【导入3D文件】工具，加载三维模型文件，输出多面体要素类为“buildings3d.shp”，其余参数默认。确定。

图2.3【导入3D文件】工具参数设置

图2.4 三维模型转换结果

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【问题3】

假设城市建筑群中发生爆炸事故，爆炸直接影响范围为100米。试分析出受爆炸直接影响的建筑物。 

【方法】 

使用ArcGIS中【3D Intersect】（3D相交）工具实现。注：本例中首先需要将爆炸点直接影响的范围进行三维建模，即创建爆炸三维体数据。其次，将爆炸三维体数据与建筑物体数据进行相交分析。由于三维体数据为非实质的表面数据，因此，在分析爆炸直接影响的建筑物时，必须用相交结果进行查找。 

【实验步骤】 

1）创建爆炸点三维数据。打开ArcScene软件，加载爆炸点二维数据“views.shp”。打开【3D Analyst工具】|【3D要素】|【依据属性实现要素转3D】工具，输入要素设置为爆炸点数据，输出要素为“views3d.shp”，高度字段指定为“height”字段。确定，得到三维爆炸点数据。

图3.1 爆炸点二维数据

图3.2【依据属性实现要素转3D】工具参数设置

图3.3 爆炸点三维数据

2）三维符号化爆炸影响范围。根据爆炸的直接影响范围为100米，创建半径为100米球体符号。右击三维爆炸点数据，打开【属性】对话框，选择【符号系统】选项卡。选择符号按钮，打开【符号选择器】，选择【编辑符号】按钮打开【符号属性编辑器】。类型选择“3D简单标记符号”，样式选择“球体”，宽度和深度都设置为“100”。确定，将爆炸点三维符号化显示。在图层属性对话框【显示】选项卡中，设置透明度为“50%”。注：宽度和深度单位与地图单位一致，此例中地图单位为米。

图3.4【符号系统】选项卡

图3.5 符号选择器

图3.6 符号属性编辑器

图3.7 以50%透明度显示

图3.8 爆炸范围体三维符号

3）创建爆炸范围体数据。打开【3D Analyst工具】|【转换】|【3D图层转要素类】工具，设置输入要素图层为三维符号化的爆炸点图层，输出要素类为“explosion.shp”。确定，生成爆炸范围体数据。

图3.9【3D图层转要素类】工具参数设置

图3.10 以30%透明度显示

4）提取爆炸直接影响的建筑体数据。打开【3D Analyst工具】|【3D要素】|【3D相交】工具，设置输入多面体为“buildings_3d.shp”，另一多面体为“explosion.shp”，输出要素类为“buildings_affected.shp”。确定，得到爆炸直接影响的建筑体数据。

图3.11【3D相交】工具参数设置

图3.12 爆炸直接影响的建筑体数据

5）提取受爆炸影响的建筑物。打开【菜单栏】|【选择】|【按位置选择】工具，设置目标图层为“buildings_3d”，源图层为“buildings_affected”，空间选择方法默认“目标图层要素与源图层要素相交（3d）”。确定，得到受爆炸影响的建筑物。注：如果直接使用按位置选择工具，空间选择方法为“目标图层要素在源图层要素的某一距离范围内（3d）”，会存在错误结果。

图3.13【按位置选择】工具参数设置

图3.14 正确结果

图3.15 直接按位置选结果

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内容来源：GIS新视野

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