27.11.20001 Darstellung, Visualisierung und Analyse des Geländes TINS und andere...
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27.11.2000 1
Darstellung, Visualisierung und Analyse des Geländes
TINS und andere Repräsentationsmodelle
27.11.2000 2
Repräsentationsmodelle für das Gelände
• Punktraster und Farbskala zur Darstellung der Höhe
Sammlung einzelner Objekte in Vektorform (Punkte, Linien, Objekte)
Dreiecksvermaschungen (TINS)
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Andere Geländedarstellungen
• Mathematische Funktion
• Höhenraster oder Höhenlinien
• Schattierung der Oberfläche
• Flächen mit unterschiedlicher Höhe
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Das Höhenpunktraster=> Oberflächenraster mit Punkthöhen (für kleine Maßstäbe)
z.B aus Luftbildern
+ einfach aufgebaut+ kompakt zu speichern
- entspricht nicht der Veränderlichkeit des
Geländes (Schlucht oder Gipfel)- Originaldaten gehen beim Interpolieren des Rasters verloren
=> Höhere Genauigkeit erfordert dichteres Raster
1 2 3 2 2 2 1
2 2 2 3 2 2 2
2 2 2 2 3 2 2
3 3 2 2 3 2 2
3 3 3 2 2 3 2
4 4 3 3 2 2 3
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Die Höhenlinien
=> Linien gleicher Höhe (für jeden Maßstab) z.B aus Höhenpunktraster
+ sehr anschaulichfür die Auswertung
- Die Menge aller Punkte einer Isolinie zu speichern ist
keine gute Datenrepräsentation
=> Höhere Genauigkeit erfordert dichteres Raster
1 2 3 2 2 2 1
2 2 2 3 2 2 2
2 2 2 2 3 2 2
3 3 2 2 3 2 2
3 3 3 2 2 3 2
4 4 3 3 2 2 3
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Die Dreiecksvermaschung (TIN)
=> TIN/Dreiecksvermaschung (mit Punkten, Linien und Aussparungsflächen)
+ Delaunay Triangulation+ Die Punktdichte ist dem
Gelände angepasst+ Originaldaten gehen nicht verloren+ viele Punkte sind dort, wo sich das
Gelände „abrupt“ ändert
- Benötigt meist die Beschaffung von Datenpunkten vor Ort
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Die Dreiecksvermaschung (TIN)
Eingabedaten: Punkte, Linien und Polygonflächen
Ausgabe in Konturkarten: - Oberflächenraster- Höhenlinien- Dreieckvermaschung
Bruchkantenharte/weiche
Punkte (x,y,z)Geländepunkte
Flächen gleicherHöhe
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TIN (Triangulated Irregular Network)
- Jedes Dreieck bildet eine Oberfläche mit gleichem Gefälle im 3D
- Sehr Effizient, da 3 Punkte eine Ebene genau bestimmen
Z
face
edge
node
X
Y
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Darstellung von Oberflächen mittels einer Dreiecksvermaschung
Entsteht, wenn man ein TIN auf eine ebene Karte projeziert mit farbiger Repräsentation für Höhe, Neigung und anderen Aspekten
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Aufbauen eines TIN‘S
1. Triangulation über die Punkte2. Bruchkanten werden einbezogen und neue Punkte auf der Bruchkante erzeugt3. Aussparungsflächen werden eingefügt, was
auch wieder zu neuen Bruchkanten führt.
=> Beim TIN wird eine Liste aller Punkte einesGeländes gespeichert und für jede Oberfläche (TIN/Face) eine Liste ihrer Nachbarn
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Aufbauen eines TIN‘S (Skizze)
1
3
2
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Effizientere Speicherung
Es werden nur die unbedingt notwendigen Punkte gespeichert, die man benötigt, um das Gelände exakt darzustellen
=> Speicherung der Maxima (Gipfel), Minima (Gruben/Täler) und Neigungswechsel bzw. Sattelpunkte
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Delaunay Triangulation
Beim verwendeten Verfahren zum Erstellen des TIN‘s (Delaunay Triangulation) werden möglichst gleichseitige Dreiecke angestrebt.
Dieser Algorithmus führt zu einer immer gleichen Vermaschung unabhängig vom Startpunkt.
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Analysen mit einem TIN
Berechnung von Höhe, Neigung und magnetischen Richtungswinkel der Neigung jedes Punktes einer TINoberfläche/face.
Erzeugung von Konturen durch linearer oder weicher Interpolation über die Dreiecksvermaschung
Automatische Bestimmung einer Höhenskala für ein GeländeStellt Statistiken zusammen für ein Gelände so wie Volumen gegenüber einer Referenzebene, Durchschnittsneigung, Flächeninhalt und Umgrenzungslinien
Erstellen von Höhenprofilen entlang einer vorgegebenen Strecke im Gelände
Analyse, welches Gebiet von einem Punkt auf der Oberfläche zu sehen ist
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Analyse,welches Gelände sichtbar ist
sichtbar sichtbar
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Grenzen der Höhendarstellung
- Überhänge und Höhlen
Aus TIN‘s können wieder Höhenlinien interpoliert werden !Aus TIN‘s können wieder Höhenlinien interpoliert werden !
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Isolinien
Äquidistanz kann nachträglich geändert werden
Zahlen werden auf der Isolinie eingefügt
Zähllinien können hervorgehoben werden
Zwischenräume können zwischen den Isolinien eingefärbt werden
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Geländedarstellungen unter ArcInfo 8.0
• Edges with the same symbol => Kantendarstellung• Face aspect [...] => Richtung des Gefälles [farbig]• Face elevation [...] => Oberflächenanstieg [farbig]• Face slope [...] => Oberflächenneigung [farbig]• Faces with the same symbol => Oberfläche einfarbig• Node elevation [...] => NN-Höhe der nodes [farbig]• Nodes with the same symbol =>Nodes einfarbig
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Kantendarstellung und einfarbige Oberflächendarstellung
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen
2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“ Edges with the same color
Faces with the same symbol
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Richtung des Gefälles und einfarbige Nodes
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen
2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“Face aspects with graduated color rampNodes with the same symbol
Richtung des Gefälles
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Farbige Darstellung des Oberflächenanstieg
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen
2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“Face elevation with graduated color ramp
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Farbige Darstellung der Geländeneigung und Höhe der Nodes
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen
2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“Node elevation with graduated color rampFace slope with graduated color ramp
Änderung der Farbe für die Soll-Neigung AutobahnplanungRote und orange Neigung sind OK
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Volumenberechnung über ein TIN1. In der Arc Toolbox unter Analysis Tools und Surface, dann Volume wählen
2. Bei Input den TIN-Ordnerangeben und unter Output danneine beliebige mxd Datei
3. Nachdem man dann die Bezugsebene angegeben hat über diedas Volumen berechnet wird, bekommt man Fläche und Volumen-inhalt in einer Datei ausgegeben.
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Herstellung von Höhenlinien
1. Unter Arc Toolbox und Surface, den Contour Wizard öffnen2. Input Surface: Tin_surface als Ordner eingeben3.Intervall der Höhenlinien 100 Meter4.Base contour auf 0 Meter einstellen5.Bei Output Item wählt man einen Namen wie z.B. Contour6.Weichdarstellung des Geländes, je höher der Wert, desto runder sind die Höhenlinien, aber desto länger dauert es auch (auf 10 stellen)7. Weed Tolerance (Unkrauttoleranz) auf 0 Meter8. Output z-units [in Meter]9. Output coverage z.B. Test.mxd
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Herstellung von Höhenlinien
10. Über Arc Catalog in ArcInfo einbringen
11. Farbskala für die Höhenlinien unter Properties, Symbology und Quantities, Graduated colors wählen und unter Value Dateiname-ID wählen, dann noch Defined Intervall anwählen.
Wichtig ! Regelmäßiges Raster
12. Beschriftung der Höhenlinien unter Propertiesund Labels, einen Haken bei Label Features machen und im Labelfield Dateiname-id wählen
13. Freistellen von Höhenlinen unter Properties,Label und Placement options, On top of line wählen und unter Properties, Labels, Symbol, Properties und Mask, dort dann Halo wählen
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ÜbungenÜbung 1
Stelle aus Tin_study unter V:\Dietmar eine der dargestellten Karten her !
Übung 2
Berechnen Sie aus dem Tin_study Ordner unter V:\Dietmar
das Volumen der Bergspitzen über 3.000 Meter!
Übung 3
Stellen Sie anhand dem Tin_study Ordner unter V:\Dietmar
eine Höhenlinienkarte mit einer definierten Teilung von 150 Meter her und freigestellten Höhenlinienzahlen !
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Kantendarstellung und einfarbige
Oberflächendarstellung
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“ Edges with the same color
Faces with the same symbol
Richtung des Gefälles und einfarbige Nodes
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen
2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“Face aspects with graduated
color rampNodes with the same symbol
Farbige Darstellung der Geländeneigung
und Höhe der Nodes
1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen
2. Properties von tin_study „Dismiss“ die
Voreinstellung
3. „Add“Node elevation with graduated color rampFace slope with graduated color rampÄnderung der Farbe für die Soll-Neigung
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Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit