3D-Szene für die Schlammlawine von Oso in Washington erstellen
Ein Projekt erstellen
Zunächst laden Sie die für dieses Lernprogramm erforderlichen Daten herunter. Dann erstellen Sie ein Projekt in ArcGIS Pro.
- Laden Sie den komprimierten Ordner Oso_Elevation.zip herunter.
- Erstellen Sie im Microsoft File Explorer einen Ordner im Laufwerk C: namens LearnArcGIS.
- Suchen Sie die heruntergeladene Datei auf dem Computer, und extrahieren Sie sie in den Ordner LearnArcGIS.
- Öffnen Sie den Ordner Oso_Elevation.
Dieser Ordner enthält die folgenden Ordner:
- Ordner "Oso_Imagery": Enthält die Bilddaten vor und nach der Schlammlawine.
- Ordner "Oso_Mapping_Terrain_Data": Enthält die Geodatabase "Oso_Landslide_Data.gdb" mit den Höhen-Layern vor und nach dem Ereignis.
Die Bilddaten wurden vom Verkehrsministerium von Washington (Washington Department of Transportation) bereitgestellt und durch das Esri Disaster Response Program übernommen und gehostet. Das digitale Höhenmodell wurde aus LIDAR-Daten vom Puget Sound Lidar Consortium extrahiert.
- Starten Sie ArcGIS Pro. Melden Sie sich mit Ihrem lizenzierten ArcGIS-Organisationskonto an, falls Sie dazu aufgefordert werden.
Hinweis:
Wenn Sie über keinen Zugriff auf ArcGIS Pro oder über kein ArcGIS-Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
- Klicken Sie auf Lokale Szene.
Bei dieser Option wird ein ArcGIS-Projekt basierend auf der Projektvorlage Lokale Szene erstellt.
Das Fenster Neues Projekt wird angezeigt.
- Geben Sie im Fenster Neues Projekt unter Name den Text Oso_Elevation ein.
- Klicken Sie für Speicherort auf Durchsuchen, navigieren Sie zum Ordner LearnArcGIS, klicken Sie darauf, und klicken Sie auf OK.
- Klicken Sie auf OK.
Das Projekt wird erstellt.
Bilddaten zur Szene hinzufügen
ArcGIS Pro bietet die Möglichkeit, Ihre 2D-Karte zu kippen und räumliche Beziehungen in einer 3D-Szene anzuzeigen. So werden die Daten besser verständlich und es können neue Erkenntnisse gewonnen werden. Um ein besseres Verständnis für das Gebiet um Oso, Washington, das von der Schlammlawine betroffen war, zu erlangen, sollten Sie Bilddaten zum Zustand dieses Gebietes vor der Schlammlawine hinzufügen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte in der Gruppe Layer auf die Schaltfläche Daten hinzufügen.
Das Fenster Daten hinzufügen wird angezeigt.
- Navigieren Sie im Fenster Daten hinzufügen zum Speicherort des Ordners Oso_Elevation.
- Öffnen Sie den Ordner Oso_Imagery, und wählen Sie die Datei Oso_Imagery_Before.jpg aus.
Das Bild in dieser Datei zeigt, wie das Gebiet vor der Schlammlawine ausgesehen hat.
- Klicken Sie auf OK.
Hinweis:
Wenn ein Fenster mit einer Transformationswarnung oder ein Fenster angezeigt wird, in dem Sie um die Erstellung einer Statistik gebeten werden, klicken Sie auf Ja, um fortzufahren.
Da die Szene mit verkleinerter Grundkarte dargestellt wird, wirkt der kleine Bilddatenbereich ein wenig deplatziert. Sie können den sichtbaren Bereich der lokalen Szene auf eine begrenzte Ausdehnung (Interessenbereich) zuschneiden.
Die Ausdehnung kann manuell eingegeben, anhand des aktuellen Betrachtungspunktes berechnet oder aus einem Layer in der Szene importiert werden.
Die Szene auf einen Interessenbereich zuschneiden
Schneiden Sie die Szene durch Import aus einem Layer zu, um die Ansicht auf die Datenausdehnung zu begrenzen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Szene und wählen Sie Eigenschaften aus.
Das Fenster Karteneigenschaften wird angezeigt.
- Klicken Sie im Fenster Karteneigenschaften auf die Registerkarte Layer ausschneiden. Klicken Sie auf das Dropdown-Menü, und wählen Sie die Option Auf eine benutzerdefinierte Ausdehnung zuschneiden aus.
- Klicken Sie unter Ausdehnung abrufen aus auf Oso_Imagery_Before.jpg.
- Klicken Sie auf OK.
Die Grundkarte ist ausgeblendet, und in der Szene ist nur noch der Bilddaten-Layer sichtbar.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt in der Gruppe 2D-Layer den Grundkarten-Layer Weltweite topografische Karte.
- Klicken Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf Speichern oder drücken Sie Strg+S, um Ihr Projekt zu speichern.
In der Ansicht navigieren
Sie können den Interessenbereich erkunden, indem Sie mit dem Werkzeug Erkunden, das standardmäßig aktiv ist, in der Ansicht navigieren.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Ansicht, und ziehen Sie bei gedrückter Taste nach unten, um die Ansicht zu vergrößern.
- Klicken Sie auf die Mausrad-Schaltfläche, und bewegen Sie bei gedrückter Taste den Mauszeiger im Kreis, um die Ansicht zu drehen
- Klicken Sie auf die Ansicht, und bewegen Sie bei gedrückter Taste den Mauszeiger im Kreis, um die Ansicht zu schwenken.
Hinweis:
Weitere Informationen finden Sie unter Navigation in ArcGIS Pro. Sie können auch das Steuerelement "Bildschirm-Navigator" verwenden.
Boden und Bilddaten passen nicht ganz zueinander: Der Boden ist zu stark geglättet und zu einfach, um richtig zu den Bilddaten höherer Auflösung zu passen. Das liegt daran, dass die einzige Höhenoberfläche in der Szene der globale Standard-Service ist, dessen Auflösung zwischen 10 mal 10 Metern und 30 mal 30 Metern pro Zelle liegt. Das bedeutet, dass bestenfalls ein einzelner Höhenwert für eine Fläche von nahezu 1.000 Quadratfuß vorhanden ist.
Ein digitales Höhenmodell hinzufügen
Höhenoberflächen-Layer sind ein integraler Bestandteil einer 3D-Szene. Sie stellen Höhenwerte an jedem Punkt über ihre gesamte Ausdehnung dar und werden häufig zur Bereitstellung von Höhenwerten für andere Inhalte in der Karte verwendet. Höhenoberflächen werden als Teil der Karte definiert und können dann von den Layern in der Karte verwendet werden.
Damit die Daten die Realität genauer abbilden, sollten Sie ein höher auflösendes digitales Höhenmodell (Digital Elevation Model, DEM) des Interessenbereichs vor der Schlammlawine hinzufügen. Bei einem solchen Höhenmodell wird die nackte Erdoberfläche erfasst, wobei die Elemente über dem Boden, wie zum Beispiel Bauwerke und Bäume, ausgeschlossen werden.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt im Gruppen-Layer Höhenoberflächen mit der rechten Maustaste auf Boden, und wählen Sie Höhenquellen-Layer hinzufügen aus.
Das Fenster Höhenquellen-Layer hinzufügen wird geöffnet.
- Navigieren Sie im Fenster Höhenquellen-Layer hinzufügen zum Speicherort Ihres Ordners Oso_Elevation, öffnen Sie den Ordner Oso_Mapping_Terrain_Data, und öffnen Sie die Datei Oso_Landslide_Data.gdb.
- Wählen Sie DEM3ft_Before aus. (Achten Sie darauf, dass Sie auf DEM3ft_Before und nicht auf DSM3ft_Before klicken.)
- Klicken Sie auf OK.
- Navigieren Sie in der Ansicht.
Jetzt passen die Höhen- und Bilddaten viel besser zusammen, vor allem am Flussufer und an den Stellen ohne Bäume.
Ein digitales Oberflächenmodell hinzufügen
Beim Erstellen einer 3D-Karte benötigen Sie zur Vervollständigung in der Regel zusätzliche 3D-Vektorinhalte (wie zum Beispiel Gebäude, Bäume und Strommasten), die aus der nackten Erdoberfläche herausragen. Wenn ihnen solche zusätzlichen Daten nicht zur Verfügung stehen, dann können Sie stattdessen ein digitales Oberflächenmodell (Digital Surface Model, DSM) als Höhen-Layer verwenden.
Ein DSM erfasst alles auf der Oberfläche, einschließlich der Elemente über dem Boden, und zeigt damit auch die realen Hindernisse. Diese Hindernisse haben großen Einfluss auf die Sichtbarkeit, die Schatten und die Nachbarschaftsanalyse. Ab einer bestimmten Betrachtungsentfernung stellt ein DSM eine lebensechtere Oberfläche dar. Bei der Betrachtung der Oberfläche aus geringeren Entfernungen ist dieser Ansatz jedoch in der Regel weniger effektiv, da sich Einschränkungen bei der Datenauflösung und bei vertikalen Wänden ohne Überhänge zeigen.
Da Sie bei dieser Szene eine angemessene Betrachtungsentfernung einhalten möchten, ist ein DSM eine geeignete und zeiteffiziente Option. Für die Bodenoberfläche sollten Sie die DEM-Datenquelle durch die DSM-Datenquelle ersetzen.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt im Gruppen-Layer Höhenoberflächen mit der rechten Maustaste auf DEM3ft_Before, und wählen Sie Entfernen aus.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Boden, und wählen Sie Höhenquellen-Layer hinzufügen aus.
- Navigieren Sie ggf. zum Speicherort Ihres Ordners Oso_Elevation, öffnen Sie den Ordner Oso_Mapping_Terrain_Data, und öffnen Sie die Datei Oso_Landslide_Data.gdb.
- Wählen Sie DSM3ft_Before aus.
- Klicken Sie auf OK.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf Szene, um sie hervorzuheben, und dann noch einmal darauf, um sie umzubenennen. Geben Sie Before Mudslide ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
- Navigieren Sie in der Ansicht.
Die Oberfläche ist extremer geworden, nachdem die oberirdischen Features in die Oberfläche integriert wurden.
- Vergrößern Sie die Karte stark, damit Sie ihre Einschränkungen sehen können.
- Verkleinern Sie die Ansicht, bis sie wieder in optisch ansprechender Form angezeigt wird.
Der Inhalt sieht jetzt viel realistischer aus. Dies ist der vorherige Zustand der 3D-Karte, in dem die Häuser auf der kleinen Halbinsel und die umgebenden Bäume idyllisch wirken.
Dies hat sich am 22. März 2014 um 10:37 Uhr Ortszeit total verändert. Es ereignete sich ein schwerer Erdrutsch, bei dem ein instabiler Hügel einstürzte und weite Teile der ländlichen Umgebung unter Schlamm und Schutt begraben wurden. Dabei gab es einige Opfer. Außerdem wurden mehrere Wohnhäuser und weitere Bauwerke zerstört. Untersuchen Sie jetzt das Gebiet nach der Schlammlawine.
Eine zweite Szene erstellen
Erstellen Sie eine zweite Szene, und fügen Sie Luftbilder für dieses Gebiet, die unmittelbar nach der Schlammlawine aufgenommen wurden, hinzu, um die 3D-Szene zu erweitern. Sie benötigen zwei Oberflächen: Eine Oberfläche für den Zustand davor und eine Oberfläche für den Zustand danach.
- Klicken Sie auf der Registerkarte Einfügen des Menübands in der Gruppe Projekt auf den Dropdown-Pfeil Neue Karte, und wählen Sie Neue lokale Szene aus.
- Benennen Sie im Bereich Inhalt die erstellte Szene in After Mudslide um.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte in der Gruppe Layer auf die Schaltfläche Daten hinzufügen.
Das Fenster Daten hinzufügen wird angezeigt.
- Navigieren Sie im Fenster Daten hinzufügen zum Speicherort Ihres Ordners Oso_Elevation, und öffnen Sie den Ordner Oso_Imagery.
- Wählen Sie die Datei Oso_Imagery_After.jpg aus und klicken Sie auf OK.
- Klicken Sie auf Ja, um Statistiken zu erstellen.
Wie bei der Szene Before Mudslide sollten Sie auch diese Szene auf die Bilddaten zuschneiden.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf After Mudslide, und wählen Sie Eigenschaften aus.
Das Fenster Karteneigenschaften wird angezeigt.
- Wählen Sie im Fenster Karteneigenschaften die Option Layer ausschneiden aus. Klicken Sie auf Kein Ausschneiden, und wählen Sie im Dropdown-Menü die Option Auf eine benutzerdefinierte Ausdehnung zuschneiden aus.
- Wählen Sie unter der Liste Ausdehnung eines Layers die Option Oso_Imagery_After.jpg aus, und klicken Sie auf OK.
Die Bilddaten von "After Mudslide" werden angezeigt.
Standardmäßig wird der neue Bilddaten-Layer auf der Bodenoberfläche dargestellt (das heißt, auf der Vorher-Höhenoberfläche). Wie Sie sehen, ist dieses Bild keine genaue Darstellung des Geländes mehr. Sie benötigen eine separate und eindeutige Oberfäche für die Höhen nach der Schlammlawine. Um dies zu korrigieren, sollten Sie eine Oberfäche für den Zustand danach erstellen.
Hinweis:
Um den vollständigen Bilddaten-Layer sehen zu können, müssen Sie möglicherweise verkleinern.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Höhenoberflächen, und wählen Sie Höhenoberflächen-Layer hinzufügen aus.
Ein Layer mit dem Namen Oberfläche wird angezeigt.
- Benennen Sie Oberfläche in After um.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf After, und wählen Sie Höhenquellen-Layer hinzufügen aus.
Das Fenster Höhenquellen-Layer hinzufügen wird geöffnet.
- Navigieren Sie ggf. im Fenster Höhenquellen-Layer hinzufügen zu Ihrem Ordner Oso_Elevation.
- Öffnen Sie im Ordner Oso_MappingTerrain_Data die Datei Oso_Landslide_Data.gdb. Wählen Sie DSM4ft_After aus, und klicken Sie auf OK.
Die Oberfäche After verwenden Sie für den Layer mit den Luftbilddaten im Zustand danach.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Layer Oso_Imagery_After.jpg, und wählen Sie Eigenschaften aus.
- Klicken Sie im Fenster Layer-Eigenschaften auf die Registerkarte Höhe.
- Klicken Sie unter Features sind auf das Dropdown-Menü und wählen Sie Auf benutzerdefinierter Höhenoberfläche.
- Überprüfen Sie, ob für Benutzerdefinierte Oberfläche die Oberfäche After ausgewählt ist.
- Klicken Sie auf OK.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt die Höhenquelle WorldElevation3D/Terrain3D unter der Höhenoberfläche Boden.
Die Veränderung ist dramatisch. Das gewaltige Volumen des abgerutschten Hangs und die Häuser auf der Halbinsel, die unter der Schlammlawine begraben wurden, sind mit den aktualisierten Bilddaten- und Höhen-Layern deutlich zu sehen.
Als Nächstes sollten Sie die Szenen mit dem Zustand davor und danach nebeneinander vergleichen.
- Ziehen Sie die Registerkarte der Szene After Mudslide direkt neben die Szene Before Mudslide.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Ansicht in der Gruppe Verknüpfen auf Ansichten verknüpfen, und wählen Sie Mittelpunkt und Maßstab aus.
- Navigieren Sie in der Szene, um die Veränderung zu betrachten.
- Speichern Sie Ihr Projekt.
In diesem Lernprogramm haben Sie verschiedene Datenquellen zur Darstellung der Bodenoberfläche der Szene mit der Schlammlawine in Oso verwendet. Es gab zwei Typen von Oberflächen: Eine nackte Erdoberfläche und eine oberirdische Höhenoberfläche, die an zwei bestimmten Zeitpunkten erfasst wurden. Durch Kombinieren einer Höhenoberfläche mit einem übereinstimmenden Bilddaten-Layer können Sie beobachten und verstehen, wie verheerend eine Naturkatastrophe das Terrain des Gebietes verändern konnte.
Weitere Lernprogramme finden Sie in der Lernprogrammgalerie.
