Die lokale Szene einrichten und die Daten vorbereiten
Um Pläne für einen anstehenden Umbau zu vergleichen, erstellen Sie realistische 3D-Modelle von zwei Gebäuden auf dem Campus der Pennsylvania State University (Penn State): "Oswald" und "Old Botany". 3D-Objekte dieser Art können als Multipatch-Features erstellt werden. Dieser Datentyp ermöglicht das Definieren komplexer 3D-Shapes mit Textur.
Hinweis:
Der Schwerpunkt dieses Lernprogramms liegt auf den Methoden zum Erstellen von 3D-Shapes. Es geht jedoch auch um Fernerkundung: Sie erfahren, wie eine LIDAR-Punktwolke beim Erstellen solcher 3D-Shapes zur Orientierung verwendet werden kann und wie mit aus der Luft oder vom Boden aus aufgenommenen Bildern realistische Fassaden und Dachflächen erstellt werden können.
Zunächst laden Sie das Projekt herunter und erkunden es, fügen einen LIDAR-Punktwolken-Layer hinzu und konvertieren die 2D-Gebäude-Footprints in 3D-Multipatch-Features.
Das Projekt öffnen und Karte und Szene erkunden
Laden Sie zunächst das Projekt herunter, und öffnen Sie es in ArcGIS Pro.
- Laden Sie die .zip-Datei Penn State Buildings herunter.
Hinweis:
Je nach Web-Browser wurden Sie möglicherweise vor dem Herunterladen aufgefordert, den Speicherort der Datei auszuwählen. In den meisten Browsern werden heruntergeladene Dateien standardmäßig im Ordner "Downloads" gespeichert.
- Suchen Sie die heruntergeladene Datei auf Ihrem Computer. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die .zip-Datei, und extrahieren Sie sie an einem Speicherort, den Sie leicht wiederfinden, beispielsweise den Ordner "Dokumente".
- Öffnen Sie den extrahierten Ordner Penn State Buildings. Doppelklicken Sie auf die Projektdatei Penn State Buildings, um sie in ArcGIS Pro zu öffnen.
Das Projekt wird in ArcGIS Pro geöffnet.
Das Projekt ist in der Kartenansicht geöffnet, in der unter Verwendung der Grundkarten World Topographic Map und World Hillshade ein Bereich des Penn State Campus angezeigt wird. Im Layer Penn_State_2D_Footprints werden die 2D-Footprint-Polygone für zwei Gebäude in Blau symbolisiert.
Hinweis:
Ein Gebäude-Footprint stellt die 2D-Grundform eines Gebäudes dar.
- Melden Sie sich mit einem Named-User-Konto bei Ihrem ArcGIS-Organisationskonto oder bei ArcGIS Enterprise an.
Hinweis:
Wenn Sie über kein Organisationskonto verfügen, informieren Sie sich über die Optionen für den Zugriff auf die Software.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf den Layer Penn_State_2D_Footprints, um ihn auszuwählen.
- Klicken Sie auf der Karte auf das nördlichste Gebäude.
Ein Pop-up mit Informationen wird angezeigt: Es handelt sich um Oswald Tower.
- Klicken Sie auf das andere Gebäude.
Im Pop-up-Fenster werden nun Informationen zum Gebäude "Old Botany" angezeigt.
- Schließen Sie das Pop-up.
Die Kartenansicht ist eine 2D-Karte mit 2D-Daten. Als Nächstes erkunden Sie die 3D-fähige Szenenansicht, in der Sie die 3D-Darstellung der beiden Gebäude erstellen.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Scene.
Die Szenenansicht enthält eine lokale Szene. Lokale Szenen eignen sich hervorragend zum Anzeigen von 3D-Datasets mit begrenzter räumlicher Ausdehnung mit einem projizierten Koordinatensystem, wie zum Beispiel eine Stadt oder in dieser Übung ein Universitätscampus.
In der Szenenansicht wird derselbe 2D-Gebäude-Footprint-Layer, Penn_State_2D_Footprints, angezeigt. Sie werden jedoch feststellen, dass die beiden Gebäude-Footprints nicht vollständig angezeigt werden und im Boden zu versinken scheinen. Das liegt daran, dass sie in einer 3D-Umgebung angezeigt werden und die 2D-Polygone durch kleine Unterschiede in der Terrainhöhe teilweise verdeckt werden. Sie legen die Höheneigenschaften für diesen Layer fest, sodass die Gebäude besser zu sehen sind.
Des Weiteren gibt es den Layer Penn_State_3D_Buildings. Es handelt sich um einen Multipatch-Layer, in dem komplexe 3D-Shapes mit Textur gespeichert werden können. Er ist aktuell leer. Später wird er die von Ihnen erstellten 3D-Gebäude enthalten. Jetzt ändern Sie die Anzeige des 2D-Gebäude-Layers, sodass die Gebäude besser sichtbar sind.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Penn_State_2D_Footprints, und wählen Sie Eigenschaften aus. Klicken Sie auf die Registerkarte Höhe.
Auf der Registerkarte Höhe können Sie bestimmen, wie die 3D-Features in der Szene angezeigt werden. Derzeit werden die Gebäude mit der absoluten Höhe angezeigt, was sinnvoll ist, wenn Sie die genaue Höhe der Features kennen. Da sich die Gebäude auf dem Boden befinden, wählen Sie für die Gebäudehöhe die Option "Auf dem Boden" aus.
- Klicken Sie unter Features sind auf das Dropdown-Menü, und wählen Sie Auf dem Boden aus.
- Klicken Sie auf OK.
Jetzt sind die Gebäude in der Szene besser sichtbar. Die Anzeige ist möglicherweise nicht perfekt, aber Sie können die Gebäude besser erkennen.
Eine LIDAR-Punktwolke hinzufügen
Als Nächstes fügen Sie einen online gehosteten LIDAR-Punktwolken-Layer hinzu, der Ihnen beim Erstellen der 3D-Gebäude als Orientierung dient. Weitere Informationen zu LIDAR-Daten
- Klicken Sie auf der Registerkarte Ansicht des Menübands in der Gruppe Fenster auf Bereich "Katalog".
Der Bereich Katalog wird angezeigt.
- Klicken Sie im Bereich Katalog auf die Registerkarte Portal, und klicken Sie auf die Schaltfläche ArcGIS Online.
Das Portal ist das lizenzierte Konto, mit dem Sie sich beim ersten Starten von ArcGIS Pro angemeldet haben. Da Sie sich mit einem ArcGIS Online-Konto angemeldet haben, können Sie auf alle ArcGIS Online-Daten zugreifen, für die Ihr Konto eine Zugangsberechtigung hat.
- Geben Sie 2017 PSU LiDAR owner:Learn_ArcGIS in das Suchfeld ein.
- Drücken Sie die Eingabetaste. Klicken Sie in der Liste der Ergebnisse mit der rechten Maustaste auf das Szenen-Layer-Paket 2017 PSU LiDAR, und wählen Sie Zu aktueller Karte hinzufügen aus.
Die LIDAR-Punktwolkendaten werden in der Szene dargestellt. Jeder Punkt repräsentiert die Höhe des Bodens, eines Gebäudes, eines Baumes oder eines anderen Landschaftselements.
- Blenden Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR ein, um die Legende anzuzeigen.
Die Punkte des Layers mit der geringsten Höhe sind in Dunkelblau, die mit der größten Höhe sind in Rot symbolisiert.
Aktuell betrachten Sie die Punktwolke von oben, es gibt also keinen nennenswerten 3D-Effekt. Zur besseren Erkundung des LIDAR-Layers neigen und drehen Sie die Szene zur seitlichen Betrachtung mit dem Navigator.
- Überprüfen Sie, ob auf dem Menüband auf der Registerkarte Ansicht in der Gruppe Navigation das Werkzeug Navigator aktiviert ist.
- Suchen Sie in der Szene nach dem Navigator, und klicken Sie auf den Pfeil, um auf die Funktionalität zur 3D-Navigation zuzugreifen.
Der Navigator wechselt zu einer 3D-Kugel, und ein zusätzliches Rad für die 3D-Navigation wird angezeigt.
- Verwenden Sie im erweiterten Navigator das mittlere Rad, um die Szene zu neigen und zu drehen. Verwenden Sie das Mausrad, um die Ansicht zu vergrößern und zu verkleinern.
Hinweis:
Alternativ können Sie auch mit der Tastatur in der Szene navigieren, indem Sie die folgenden Tasten drücken: V zum Neigen, B zum Drehen, C zum Schwenken und Z zum Zoomen, jeweils in Verbindung mit der NACH-OBEN-, NACH-UNTEN-, NACH-LINKS- und NACH-RECHTS-Taste.
- Erkunden Sie den Layer 2017 PSU LiDAR, und vergewissern Sie sich, dass er aus Punkten auf verschiedenen Höhen besteht.
Durch diese Punkte werden alle Details von Gebäuden, Bäumen und Boden voneinander abgegrenzt.
- Wenn Sie die Erkundung abgeschlossen haben, klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Penn_State_2D_Footprints, und wählen Sie Auf Layer zoomen aus.
Die Ausdehnung der Szene wird auf die beiden Gebäude auf dem Campus zentriert.
- Klicken Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf Speichern, um das Projekt zu speichern.
- Klicken Sie auf Ja, wenn Sie dazu aufgefordert werden, das Projekt in der aktuellen Version von ArcGIS Pro zu speichern.
Sie verfügen nun über alle benötigten Daten und können die Gebäude-Footprints in Multipatch-Features konvertieren.
Die Gebäude-Footprints in Multipatch-Features konvertieren
Zunächst kopieren Sie die 2D-Gebäude-Footprints in den Multipatch-Layer Penn_State_3D_Buildings. Diese Footprint-Kopien bilden den Ausgangspunkt für die Erstellung der 3D-Gebäude.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR, um ihn auszublenden, sodass Sie die Gebäude-Footprints sehen können.
- Klicken Sie auf der Registerkarte Karte des Menübands in der Gruppe Auswahl auf die Schaltfläche Auswählen.
- Suchen Sie die beiden Gebäude-Footprint-Features. Zeichnen Sie ein Rechteck, das beide Gebäude umfasst, um diese auszuwählen.
Beide Polygone werden ausgewählt und hervorgehoben. Aufgrund der Terrainunterschiede sehen Sie möglicherweise nur einen kleinen Teil des ausgewählten Gebäudes.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Auswahl und wählen Sie Kopieren aus.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte in der Gruppe Zwischenablage auf den Dropdown-Pfeil Einfügen, und wählen Sie Inhalte einfügen aus.
Das Fenster Inhalte einfügen wird geöffnet.
- Wählen Sie im Fenster Inhalte einfügen für Einfügen in die Multipatch-Feature-Class Penn_State_3D_Buildings aus. Vergewissern Sie sich, dass das Kontrollkästchen Quellattributwerte beibehalten aktiviert ist.
Hinweis:
Der Ziel-Layer Penn_State_3D_Buildings muss im Bereich Inhalt bereits hinzugefügt und aktiviert sein, wenn Sie Inhalte einfügen verwenden.
- Klicken Sie auf OK.
- Die beiden Polygon-Features werden in den Ziel-Multipatch-Layer kopiert, und der Bereich Features ändern wird angezeigt. Außerdem werden in der Szene Pfeile für die 3D-Bearbeitung angezeigt.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Karte in der Gruppe Auswahl auf Aufheben, um eine vorhandene aktive Auswahl zu entfernen.
Zum Speichern der Änderungen an der Multipatch-Feature-Class verwenden Sie die Registerkarte Bearbeiten.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Änderungen verwalten auf Speichern.
- Klicken Sie im angezeigten Fenster Änderungen speichern auf Ja, um alle Änderungen zu speichern.
Als Nächstes legen Sie die Höheneigenschaften für die 3D-Gebäude fest, sodass sie besser angezeigt werden.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf Penn_State_3D_Buildings, und wählen Sie Eigenschaften aus.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Höhe. Klicken Sie unter Features sind auf das Dropdown-Menü und dann auf Auf dem Boden. Klicken Sie auf OK.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer Penn_State_2D_Footprints, da Sie ihn nicht mehr benötigen.
Die beiden Penn_State_3D_Buildings-Features sind jetzt in Weiß symbolisiert zu sehen.
- Speichern Sie das Projekt.
Nachdem Sie die Gebäude-Footprint-Polygone in Multipatch-Features konvertiert haben, können Sie nun beginnen, das erste Gebäude (Oswald Tower) als 3D-Feature zu konstruieren.
Ein Bürogebäude erstellen
Sie beginnen mit dem Gebäude "Oswald Tower", einem Bürogebäude. Mit Multipatch-Bearbeitung können Sie komplexe 3D-Gebäudeformen erstellen und mit einer Textur versehen. Ausgehend vom vorhandenen 2D-Footprint extrudieren Sie unter Verwendung des LIDAR-Punktwolken-Layers die richtige Höhe. Anschließend wenden Sie Texturbilder an, damit die Fassade ein realistisches Aussehen erhält, und erstellen und bearbeiten Stützpunkte, um weitere Architekturelemente hinzuzufügen. Mit diesen grundlegenden Komponenten können Sie schnell Modelle von anderen Gewerbe- und Bürogebäuden erzeugen, die in den Innenstädten von Großstädten häufig vorkommen.
Den Gebäude-Footprint extrudieren
Der erste Schritt beim Erstellen einer Gebäudeform ist, den Footprint in ein 3D-Blockmodell zu extrudieren. Dies wird als Detaillierungsebene 1 (LoD1) eines 3D-Gebäudes bezeichnet. Höhere Detaillierungsebenen umfassen Dachformen (LoD2), Architekturdetails wie Stützen oder Türen (LoD3) und Features im Innenbereich (LoD4). Um Oswald Tower genau zu extrudieren, verwenden Sie die zuvor hinzugefügten LIDAR-Daten zur Orientierung.
- Überprüfen Sie im Bereich Inhalt, ob der Layer Penn_State_3D_Buildings ausgewählt ist.
- Klicken Sie auf der Registerkarte Karte des Menübands in der Gruppe Auswahl auf das Werkzeug Auswählen.
- Klicken Sie auf der Karte auf das Multipatch-Feature für Oswald Tower, um das Gebäude auszuwählen.
- Aktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR.
- Vergrößern Sie Oswald Tower, bis Sie die LIDAR-Punkte für das Gebäude sowie den Footprint sehen können.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf die Registerkarte Bearbeiten. Klicken Sie in der Gruppe Werkzeuge auf Stützpunkte bearbeiten.
Der Bereich Features ändern für das Werkzeug Stützpunkte bearbeiten wird angezeigt.
- Zeigen Sie in der Szene auf den Multipatch-Gebäude-Footprint von Oswald Tower, bis der grüne Bearbeitungsziehpunkt (Kugel) in der Mitte des Footprints angezeigt wird.
Hinweis:
Zur Erinnerung: Wenn Sie die Szene im Modus Auswahl oder Bearbeitung neu positionieren müssen, um das Gebäude besser zu sehen, können Sie jederzeit das Navigator-Rad verwenden. Sie können auch mit der Taste C oder Z vorübergehend in den Schwenk- oder Zoom-Modus wechseln.
- Klicken Sie auf den grünen Bearbeitungsziehpunkt, und ziehen Sie ihn nach oben auf die Höhe der LIDAR-Punkte an der äußeren Kante des Daches.
- Wenn Sie mit der Höhe zufrieden sind, klicken Sie auf der Werkzeugleiste "Bearbeitung" auf Fertig stellen, um Ihre Änderungen zu bestätigen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Auswahl auf Aufheben, um die Auswahl des Gebäudes aufzuheben. Klicken Sie in der Gruppe Änderungen verwalten auf Speichern und auf Ja, um alle Änderungen zu speichern.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR.
Sie haben ein LoD1-3D-Gebäude erstellt. Als Nächstes fügen Sie den Seiten und dem Dach von Oswald Tower realistische Texturen hinzu, um daraus ein LoD3-Gebäude zu machen.
Fassadentexturen hinzufügen
Oswald Tower ist für ein Bürogebäude relativ niedrig, und es wird nicht durch andere Gebäude oder Vegetation verdeckt. Daher war es leicht, ein deutliches Foto von der Gebäudefassade zu bekommen. In diesem Abschnitt wenden Sie mit einem einzelnen Bild, das bereits zugeschnitten und rektifiziert wurde, eine Textur auf alle Gebäudeflächen an.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Features auf Ändern.
- Blenden Sie im Bereich Features ändern die Gruppe Umformen ein, und klicken Sie auf Multipatch texturieren .
Der Bereich Feature verändern wird für das Werkzeug Textur angezeigt.
- Klicken Sie bei Bedarf in der Szene auf das Multipatch-Feature für Oswald Tower, um dieses auszuwählen, und klicken Sie im Bereich Features ändern auf die Schaltfläche Textur laden.
Das Browserfenster Textur laden wird geöffnet.
- Navigieren Sie zum Projektordner Penn State Buildings, und öffnen Sie den Ordner FacadeTextures. Öffnen Sie den Ordner OswaldTower, wählen Sie Oswald_Front.png aus, und klicken Sie auf Öffnen.
- Sobald die Textur im Bereich Feature verändern geladen wurde, klicken Sie auf eine der vier Seitenfassaden, um die Textur anzuwenden.
Das Bild wurde mit Werkzeugen für die Georeferenzierung und Bildtransformation in ArcGIS Pro auf das Seitenverhältnis des Gebäudes zugeschnitten. Daher passt es auf die Ausdehnung der Fassade.
- Passen Sie ggf. die Bildgröße oder Ausrichtung mit den Anpassungsschaltflächen im Vorschaufenster des Bildes an. Klicken Sie auf die Schaltfläche Zoomen, und bewegen Sie den Zeiger zum Vergrößern oder Verkleinern. Um das Bild der Seitenfassade zu zentrieren, verschieben Sie das Bild mit der Schaltfläche Schwenken nach links oder rechts.
Hinweis:
Wenn Sie die Ansicht ausreichend verkleinern, wiederholt sich die Fassadentextur. Dieses als "Kachelung" bezeichnete Verhalten ist nützlich für Wolkenkratzer oder andere Gebäude, bei denen Sie kein Bild der gesamten Gebäudefassade aufnehmen können und nur über ein Bild eines kleinen Teils der Fassade verfügen.
- Wenn die Seite fertig ist, klicken Sie auf die anderen drei Fassaden, um die gleiche Textur anzuwenden. Stellen Sie sicher, dass die Ausrichtung der Fenster auf allen vier Seiten übereinstimmt.
- Wenn Sie mit den Seiten zufrieden sind, klicken Sie im Bereich Features ändern auf Übernehmen.
Da jetzt die Seiten eine Textur haben, fügen Sie die Dachtextur hinzu.
- Löschen Sie die Auswahl, und klicken Sie auf das Dach.
- Klicken Sie im Bereich Features ändern auf die Schaltfläche Textur laden, und wählen Sie Oswald_Roof_MechRoom.jpg aus. Klicken Sie auf das Dach, um die Textur hinzuzufügen.
- Passen Sie im Bereich Features ändern mit den Steuerelementen Schwenken, Drehen und Zoomen die Dachtextur an die Dachfläche an.
Tipp:
Als Referenz können Sie die LIDAR-Punkte aktivieren. Bei Ausrichtung nach Norden sollte sich die Klimaanlage unten links im Bild befinden.
- Wenn das Bild zu Ihrer Zufriedenheit positioniert ist, klicken Sie unten im Bereich Features ändern auf Übernehmen.
- Heben Sie die Auswahl auf, und speichern Sie die Änderungen.
- Deaktivieren Sie ggf. im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR.
Sie haben die relevanten Texturen für alle Seiten des Gebäudes hinzugefügt.
Anders als die Gebäudeseiten ist das Dach keine flache Oberfläche. Um die Detailgenauigkeit weiter zu erhöhen, extrudieren Sie im nächsten Schritt den Betriebsraum und die Klimaanlage auf dem Gebäudedach.
Dachdetails hinzufügen
Auf den Dächern hoher Bürogebäude befinden sich häufig mechanische Geräte, Solarkollektoren oder Aufbauten, die eine Geschosshöhe oder mehr herausragen können. Mit dem Editierwerkzeug Stützpunkte bearbeiten schneiden Sie die Dachaufbauten (ein Betriebsraum und eine Klimaanlage) auf Oswald Tower aus und extrudieren sie. Dann wenden Sie darauf mithilfe von sich wiederholenden Kacheln allgemeine Texturen an.
Aus Zeitgründen vereinfachen Sie die Form der Dachelemente, die extrudiert werden sollen. Wenn Sie dies möchten, können Sie die Elemente jedoch (mit dem Werkzeug Messen auf der Registerkarte Karte) vermessen und ganz präzise extrudieren.
- Zoomen Sie auf die Dachfläche des Oswalt Tower. Positionieren Sie die Szene mit dem Navigator so, dass Sie sich genau über dem Gebäude befinden und die Dachlinien des Gebäudes parallel bzw. rechtwinklig zu den Seiten der Karte sind.
- Zeigen Sie unten im Bereich Karte auf die Schaltfläche "Beschränkungen". Klicken Sie auf die Umschaltfläche Beschränkungen, um sie zu aktivieren.
Durch Aktivieren von dynamischen Einschränkungen wird Ihnen die Länge der Features angezeigt, die Sie bearbeiten.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Werkzeuge auf Stützpunkte bearbeiten, und wählen Sie das Dach von Oswalt Tower aus.
Das ganze Dach wird ausgewählt, und der grüne Bearbeitungsziehpunkt wird angezeigt.
Zunächst fahren Sie den Betriebsraum nach. Da es durch die Perspektive auf dem Foto zu einer gewissen Verzerrung kommt, folgen Sie möglichst genau der Form unten an den Mauern des Betriebsraums und nicht dessen Dach.
- Beginnen Sie oben links am Aufbau, und klicken Sie auf den sichtbaren Eckschnittpunkt des Dachaufbaus mit der Dachfläche, um einen Stützpunkt hinzuzufügen. Zeichnen Sie eine Linie an der Oberseite des Aufbaus, und fügen Sie an der Ecke oben rechts einen weiteren Stützpunkt hinzu.
Tipp:
Verwenden Sie die orangefarbenen Führungslinien, die parallele und rechtwinklige Linien anzeigen, um ein Polygon mit rechten Winkeln zu erstellen.
- Fügen Sie ein zweites Segment im rechten Winkel zum ersten hinzu, das am südlichen Ende des Betriebsraums endet.
- Erstellen Sie mit der gleichen Methode die restlichen Seiten des Polygons. Da Sie den unteren Bereich der Mauern an den restlichen Seiten nicht sehen können, erstellen Sie Segmente mit einer Länge von ca. 11,75 und 15,6 Fuß. Verwenden Sie die orangefarbenen Führungslinien, um an der Ecke, an der Sie begonnen haben, einen letzten Stützpunkt hinzuzufügen.
Der Umriss des Betriebsraums wird angezeigt und hat einen grünen Bearbeitungsziehpunkt in der Mitte. Genau wie beim Gebäude selbst passen Sie die Höhe des Betriebsraums mit dem Bearbeitungsziehpunkt und dem Layer 2017 PSU LiDAR an.
- Neigen Sie die Szene so, dass Sie den Betriebsraum von schräg unten sehen können.
- Aktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR.
Die Größe der Punkte verdeckt den Blick auf den Bearbeitungsziehpunkt. Sie werden die Symbolgröße für die LiDAR-Punkte so ändern, dass Sie die Bearbeitungsfläche gut sehen können.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt auf den Layer-Farbverlauf 2017 PSU LiDAR, um den Bereich Symbolisierung anzuzeigen.
- Geben Sie im Bereich Symbolisierung für Symbolgröße den Wert 40 ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
Die Punkte der LIDAR-Wolke werden kleiner, sodass die Höhe der Dachelemente einfacher visuell überprüft werden kann.
- Schließen Sie den Bereich Symbolisierung.
- Vergewissern Sie sich, dass im Bereich Features ändern die Option Stützpunkte bearbeiten ausgewählt ist, und zeigen Sie auf das Dach des Betriebsraums, um den grünen Bearbeitungsziehpunkt anzuzeigen.
- Ziehen Sie den grünen Bearbeitungsziehpunkt des Betriebsraum-Polygons, und richten Sie das Dach des Betriebsraums an den LIDAR-Punkten aus.
- Klicken Sie unten in der Szene auf der Werkzeugleiste "Bearbeitung" auf Fertig stellen, um die Änderungen zu bestätigen. Heben Sie die Auswahl auf, und deaktivieren Sie den Layer "LiDAR".
Hinweis:
Sie sollten häufig auf Fertig stellen und ebenfalls auf Speichern klicken. Auf diese Weise werden beim Abbrechen nur die zuletzt vorgenommenen Änderungen rückgängig gemacht.
Der Betriebsraum ist fertig. Erstellen Sie auf die gleiche Weise ein Polygon, das in etwa der Klimaanlage entspricht. Tatsächlich besteht dieses aus einer Klimaanlage und einer gewinkelten Mauer. Zur Vereinfachung erstellen Sie jedoch ein einfaches Rechteck.
- Richten Sie die Szene so aus, dass Sie das Dach des Gebäudes sehen, und wählen Sie mit dem Werkzeug Auswählen das Dach aus.
- Zeichnen Sie mit dem Werkzeug Stützpunkte bearbeiten ein Rechteck, das die Klimaanlage darstellt.
- Neigen Sie die Szene wie beim Betriebsraum, aktivieren Sie den Layer 2017 PSU LiDAR, ziehen Sie den grünen Bearbeitungsziehpunkt nach oben, um die Höhe der Punkte anzupassen, und klicken Sie auf die Schaltfläche Fertig stellen.
- Speichern Sie Ihre Änderungen, und löschen Sie die Auswahl.
- Deaktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR.
Wenn die Oberflächen auf ein Multipatch-Modell übertragen werden, erhalten alle neu erstellten Flächen eine Textur, indem die Texturen angrenzender Oberflächen gespiegelt werden. Für das Oswald Tower-Dach entstehen dadurch einige ungewöhnliche Oberflächen, beispielsweise wird der Lüfter der Klimaanlage auf eine Seitenwand gespiegelt. Außerdem müssen die Bilder auf den Dachaufbauten leicht verschoben werden, um sie an der Kante auszurichten.
- Klicken Sie im Bereich Feature verändern auf die Schaltfläche "Zurück".
- Klicken Sie in der Gruppe Umformen auf Multipatch-Textur, und wählen Sie den Betriebsraum aus. Klicken Sie auf Textur laden, laden Sie die Textur Oswald_RoofSide, und wenden Sie sie auf die vertikalen Seiten der Dachaufbauten an. Klicken Sie auf Übernehmen, und heben Sie die Auswahl auf.
- Klicken Sie auf Textur laden, und laden Sie die Textur Roof_floor.png. Verwenden Sie im Bereich Features ändern das Werkzeug Zoomen, sodass die Textur zu sehen ist.
- Übernehmen Sie die Textur für die Hauptdachfläche, um alle Verfolgungen von Dachelementen zu entfernen. Klicken Sie auf Übernehmen.
- Heben Sie die aktive Auswahl auf, speichern Sie alle Änderungen, und speichern Sie dann Ihr Projekt.
In diesem Abschnitt haben Sie mit Multipatch-Bearbeitungswerkzeugen, Texturen und LIDAR-Punktwolkendaten ein realistisches 3D-Bürogebäude erstellt. Im nächsten Abschnitt erfahren Sie, wie Sie verschiedene Dachformen konstruieren und mit präzisen Messungen ein genaueres 3D-Gebäude erstellen können.
Ein Wohngebäude erstellen
In dem vorherigen Abschnitt haben Sie mithilfe von Multipatch-Bearbeitung und realistischen Texturen ein Bürogebäude erstellt. In diesem Abschnitt erstellen Sie ein Wohngebäude auf dem Campus der Penn State University, das "Old Botany". Dieses im späten 18. Jahrhundert erbaute Gebäude besitzt ein Walmdach, wodurch andere Techniken als im vorherigen Abschnitt erforderlich sind. Sie extrudieren das Gebäude auf Grundlage von Messwerten (in Fuß), erstellen die Dachform, gleichen die Struktur mit der LIDAR-Punktwolke ab und wenden Texturen an.
Das Gebäude "Old Botany" extrudieren
Sie beginnen mit der Konstruktion von "Old Botany", indem Sie das Gebäude in ein einfaches LoD1-Modell extrudieren.
- Öffnen Sie ggf. Ihr Projekt Penn State Buildings.
Suchen Sie das Gebäude "Old Botany", das sich südlich des Oswald Tower befindet.
- Zoomen und schwenken Sie in der Szene auf den Gebäudegrundriss von "Old Botany".
- Aktivieren Sie im Bereich Inhalt den Layer 2017 PSU LiDAR.
- Erkunden Sie mit dem Navigator die Punktwolke des Gebäudes Old Botany.
Prinzipiell können Sie die LIDAR-Wolke als Führungslinie verwenden, jedoch ist die Vegetation um das Gebäude so dicht, dass Sie durch die Eingabe von Messwerten wahrscheinlich genauere Ergebnisse erhalten. Daher bedienen Sie sich der zweiten Methode.
Hinweis:
Von Projekt zu Projekt liegen Ihnen unterschiedliche Informationen vor. Somit ist je nach Situation zu entscheiden, welche Methode für die Bestimmung von Höhe und Gebäudeform sinnvoll ist: die Verwendung der LIDAR-Daten-Punktwolke, von Messwerten oder eine Kombination aus beiden Ansätzen.
- Deaktivieren Sie den Layer 2017 PSU LiDAR.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Auswahl auf die Schaltfläche Auswählen. Klicken Sie in der Szene auf den Gebäudegrundriss von Old Botany, um ihn auszuwählen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Werkzeuge auf Stützpunkte bearbeiten.
- Zeigen Sie mit der Maus auf den grünen Bearbeitungsziehpunkt in der Gebäudemitte, bis er rot dargestellt wird.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den roten Bearbeitungsziehpunkt, und wählen Sie Höhe aus.
Das Fenster Länge wird angezeigt.
- Geben Sie im Fenster Länge den Wert 27,25 ein.
Hinweis:
Standardmäßig wird die Einheit ft verwendet.
- Drücken Sie die Eingabetaste.
Das Gebäude "Old Botany" wird nun extrudiert.
Hinweis:
Sollte keine Extrusion erfolgen, müssen Sie möglicherweise den Anzeige-Cache zurücksetzen. Klicken Sie auf der Registerkarte Projekt auf Optionen, und klicken Sie dann auf Anzeige. Aktivieren Sie unter Lokaler Cache das Kontrollkästchen Cache löschen, und starten Sie Ihre Instanz von ArcGIS Pro neu.
- Klicken Sie auf der Werkzeugleiste "Bearbeitung" auf Fertig stellen, und speichern Sie Ihre Änderungen.
Als Nächstes arbeiten Sie am Dach des Gebäudes.
Das Bearbeitungsgitter ausrichten
Bevor Sie das Walmdach des Gebäudes "Old Botany" erstellen können, müssen Sie das Bearbeitungsgitter genau an die Ausrichtung des Gebäudes anpassen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Messwerte des Daches in den richtigen Richtungen angewendet werden.
- Klicken Sie unten in der Szene auf die Schaltfläche Gitternetz.
Das Gitter ist nun aktiviert.
- Zeigen Sie auf die Schaltfläche Gitternetz, um das Optionsmenü Gitternetz zu öffnen. Vergewissern Sie sich, dass Abstand auf 1 ft festgelegt ist, und klicken Sie auf die Schaltfläche Ursprung und Drehung des Gitters interaktiv festlegen.
Der Mauszeiger wird zu einem roten Pluszeichen.
- Zeigen Sie auf das Stützpunktende einer der Längskanten des Daches, bis der Zeiger am Stützpunkt fängt. Klicken Sie, um den Grid-Ursprung festzulegen.
Wenn Sie den Mauszeiger bewegen, verlagert sich das Gitternetz. Um die Drehung festzulegen, fügen Sie einen weiteren Punkt am anderen Ende des Daches hinzu.
- Klicken Sie auf den Stützpunkt an der anderen Seite der Längskante des Daches.
- Klicken Sie unten in der Szene auf die Schaltfläche Gitternetz, um die Sichtbarkeit für das Gitternetz zu deaktivieren.
Auch wenn Sie das Gitternetz jetzt nicht mehr sehen können, bleiben seine Einstellungen für zukünftige Bearbeitungen am Projekt gültig.
- Speichern Sie Ihr Projekt.
Ein Walmdach erstellen
Als Erstes teilen Sie die obere Gebäudefläche und erstellen ein Walm- oder Satteldach.
- Prüfen Sie im Bereich Features ändern, dass das Gebäude Old Botany ausgewählt ist. Klicken Sie auf Stützpunkte bearbeiten.
- Passen Sie bei Bedarf die Szene über das Navigator-Rad an. Vergewissern Sie sich, dass eine der kurzen Dachseiten gut zugänglich ist.
- Zeigen Sie in der Szene auf die Mitte der kurzen Dachkante, bis Fadenkreuze und ein orangefarbenes X angezeigt werden.
Das X kennzeichnet die Mitte dieser Kante.
- Klicken Sie auf das X, um einen Stützpunkt hinzuzufügen, bewegen Sie den Mauszeiger über die Mitte der gegenüberliegenden Kante, und klicken Sie erneut auf das orangefarbene X, um die Teilungslinie durch die Mitte des Flachdaches zu vervollständigen.
- Zeigen Sie auf die Teilungslinie, sodass die grüne Kugel angezeigt wird. Zeigen Sie auf der neu erstellten Dachteilungslinie auf die grüne Bearbeitungskugel, bis diese rot wird. Klicken Sie dann mit der rechten Maustaste darauf, und klicken Sie auf Höhe.
Hinweis:
Achten Sie darauf, dass Sie mit der rechten Maustaste auf die mit der Teilungslinie verknüpfte rote Bearbeitungskugel klicken und nicht auf die Kugeln für die separaten Polygone.
- Geben Sie im Fenster Länge für Höhe den Wert 17 ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
Das Dach hat nun eine Satteldachform.
- Klicken Sie auf der Werkzeugleiste "Bearbeitung" auf Fertig stellen, und speichern Sie Ihre Änderungen.
Tipp:
Zur Erinnerung: Wenn Sie Korrekturen vornehmen möchten, klicken Sie auf der Werkzeugleiste "Bearbeitung" auf Abbrechen, um zur letzten gespeicherten Feature-Änderung zurückzukehren.
Sie sollten regelmäßig auf Fertig stellen und auf Speichern klicken, um Ihre Änderungen in regelmäßigen Abständen zu speichern. Auf diese Weise werden beim Abbrechen nur die zuletzt vorgenommenen Änderungen rückgängig gemacht.
Sie bearbeiten nun das Dach, um es in die Form eines Walmdaches zu bringen.
- Klicken Sie im Bereich Features ändern auf Stützpunkte bearbeiten, und erstellen Sie auf der kurzen Seite eine horizontale Teilungslinie über die Fassade. Klicken Sie dazu auf jede Kante der Traufe, wobei Sie sich an den angezeigten orangefarbenen Kreisen orientieren können. Wiederholen Sie dies auf der anderen Gebäudeseite.
- Zeigen Sie auf einer Seite des Daches auf den obersten Stützpunkt, bis ein orangefarbener Kreis angezeigt wird, und doppelklicken Sie auf den Stützpunkt.
Ziehpunkte für die Bearbeitung der XYZ-Stützpunkte werden angezeigt.
Als Nächstes passen Sie in den blauen Ziehpunkten die Werte für Höhe oder Entfernung an, um das Dach in Walmform zu bringen. Je nachdem, mit welcher Gebäudeseite Sie begonnen haben, kann der blaue Ziehpunkt zur Dachmitte zeigen (wie in der Beispielabbildung) oder von der Dachmitte weg zeigen.
Zeigt der blaue Ziehpunkt zur Dachmitte, wird bei einem Rechtsklick die Option Höhe im Kontextmenü angezeigt. Dort muss ein positiver Wert eingegeben werden. Zeigt der blaue Ziehpunkt von der Dachmitte weg, wird bei einem Rechtsklick die Option Entfernung im Kontextmenü angezeigt. Dort muss ein negativer Wert eingegeben werden.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den blauen Ziehpunkt, und wählen Sie Höhe aus. Geben Sie im angezeigten Fenster Länge den Wert 16.75 ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
Hinweis:
Je nach Position des Gebäudes müssen Sie bei einem Rechtsklick auf den blauen Ziehpunkt die Option Entfernung anstelle von Höhe auswählen. Legen Sie dort für Länge den Wert -16,75 oder 16,75 fest. Sie können mit den verschiedenen Optionen experimentieren. Bis das Dach ein Walmdach wird, können Sie auf der Symbolleiste für den Schnellzugriff auf die Schaltfläche Rückgängig klicken oder mit der rechten Maustaste auf das Gebäude klicken und Abbrechen auswählen.
- Auf dieser Seite wird das Dach in Walmform dargestellt.
- Wiederholen Sie dasselbe Verfahren für den Stützpunkt an der gegenüberliegenden Dachecke, und verwenden Sie auch hier entweder den Wert 16,75 ft oder -16,75 ft.
Hinweis:
Wenn Sie für die erste Seite den Wert -16,75 eingegeben haben, müssen Sie für die zweite Seite den Wert 16,75 eingeben und umgekehrt.
- Klicken Sie auf Fertig stellen und dann auf Speichern, um die Änderungen zu speichern.
Jetzt, da das grundlegende Walmdach vorhanden ist, verlängern Sie zwei der vier Dachflächen über das Gebäude hinaus und schaffen auf beiden Seiten Überhänge bzw. Traufen.
- Klicken Sie im Bereich Features ändern auf Stützpunkte bearbeiten. Bewegen Sie den Mauszeiger über eine der beiden Dachflächen auf der kürzeren Seite, damit der grüne Bearbeitungsziehpunkt angezeigt wird.
- Ziehen Sie den Ziehpunkt vom Gebäude weg, um einen Dachvorsprung zu erzeugen. Drücken Sie beim Ziehen die Tab-Taste, um die genaue Länge des Dachvorsprungs festzulegen. Geben Sie 1,5 ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
Sie haben einen Dachvorsprung mit einer Länge von 1,5 Fuß hinzugefügt.
- Klicken Sie auf Fertig stellen und dann auf Speichern, um die Änderungen zu speichern.
- Wiederholen Sie den Vorgang für die gegenüberliegende Seite des Daches, um auch dort einen Dachvorsprung von 1,5 Fuß Länge zu erstellen.
Nun ist ein Vorsprung auf beiden Seiten vorhanden.
- Klicken Sie auf Fertig stellen und dann auf Speichern, um die Änderungen zu speichern.
Als Nächstes gleichen Sie die Abmessungen des Daches mit der LIDAR-Punktwolke ab.
- Aktivieren Sie den Layer PSU LiDAR 2017, und untersuchen Sie das Gebäude "Old Botany" aus verschiedenen Winkeln.
Die Form scheint übereinzustimmen.
Hinweis:
Optional können Sie Vorsprünge für die langen Dachseiten hinzufügen.
- Deaktivieren Sie den Layer PSU LiDAR 2017, und speichern Sie das Projekt.
Ganz gleich, ob Sie LIDAR-Daten, numerische Messwerte oder eine Kombination aus beidem verwenden: Sie haben die Möglichkeit, genaue Dachformen für 3D-Gebäude zu erstellen.
Fassadentexturen hinzufügen
Jetzt, wo die grundlegende Form des Gebäudes "Old Botany" vorhanden ist, können Sie mit der Anwendung der Texturen beginnen. Wie schon im ersten Abschnitt des Lernprogramms verwenden Sie auch hier eine Kombination aus einfachen Texturen und sich wiederholenden gekachelten Texturen, um dem Modell ein realistisches Aussehen zu verleihen.
- Klicken Sie auf dem Menüband auf der Registerkarte Bearbeiten in der Gruppe Features auf Ändern.
- Blenden Sie im Bereich Features ändern die Gruppe Umformen ein, und klicken Sie auf Multipatch texturieren .
- Klicken Sie ggf. auf das Gebäude Old Botany, um es auszuwählen.
- Klicken Sie auf Textur laden, und navigieren Sie zum Projektordner Penn State Buildings. Öffnen Sie den Ordner FacadeTextures und dann den Ordner OldBotany. Wählen Sie die Datei OldBotany_Front.jpg aus, und klicken Sie auf Öffnen.
Die Textur wird im Bereich Features ändern geladen.
- Klicken Sie auf die Frontfassade von "Old Botany" (die lange Seite, zu der ein Weg führt), um die Textur anzuwenden.
- Passen Sie das Bild der Frontseite mithilfe der Steuerelemente Schwenken, Drehen und Zoom möglichst eng an die Ausdehnung der Frontfassade an.
Jetzt wird die Textur ausgerichtet und passt besser zur Frontfassade des Gebäudes.
- Sobald das Bild der Frontfassade genau platziert ist, klicken Sie auf Textur laden und fügen OldBotany_Back.jpg hinzu.
- Drehen Sie das Gebäude "Old Botany" zur anderen Seite, und klicken Sie auf die Oberfläche der hinteren Fassade.
- Passen Sie das Bild der hinteren Fassade mithilfe der Steuerelemente Schwenken, Drehen und Zoom möglichst eng an die Gebäuderückseite an.
Als Nächstes fügen Sie den Gebäudeseiten Texturen hinzu. Die linke Seite (mit dem geteilten Weg) hat eine Tür, die rechte Seite nicht.
- Fügen Sie die Textur OldBotany_RightSide der rechten Gebäudeseite hinzu. Richten Sie die Ziegel/Stein-Texturen so eng wie möglich aus.
- Fügen Sie die Textur OldBotany_LeftSide der linken Gebäudeseite hinzu.
Sobald die Fassadenseiten fertig sind, wiederholen Sie den Texturierungsprozess auf den schrägen Dachflächen von "Old Botany".
- Klicken Sie auf Textur laden, und öffnen Sie OldBotany_Roof.jpg.
- Klicken Sie auf die vordere Dachfläche, um diese auszuwählen, und verwenden Sie die Schaltflächen Schwenken, Drehen und Zoom im Bildvorschaufenster, um das Bild des Daches so genau wie möglich einzupassen.
- Ist die vordere Dachfläche fertig gestellt, klicken Sie auf die hintere Dachfläche, um die Textur zu duplizieren und die Skalierung und Platzierung beizubehalten.
Vorder- und Rückseite des Daches weisen markante Gaubenmerkmale auf, die an bestimmten Stellen positioniert werden müssen, sodass ein einzelnes Texturbild einer sich wiederholenden Textur vorzuziehen ist.
Zwei Seiten des Daches weisen jedoch ein einheitliches Schindelmuster auf, das über ein sich wiederholendes, gekacheltes Texturbild angewendet werden kann. Das gekachelte Bild wurde aus einem kleinen Teil der Vorderdachtextur ausgeschnitten.
- Klicken Sie auf Textur laden, und öffnen Sie OldBotany_RoofShingles.jpg.
- Klicken Sie auf die seitlichen Dachflächen, um diese auszuwählen, und verwenden Sie die Schaltflächen Schwenken, Drehen und Zoom im Bildvorschaufenster, um die Dachschindeln so genau wie möglich auszurichten, passend zur Größe und den Abständen der Schindeln an der Kante der anderen texturierten Dachflächen.
- Sobald eine der Dachseiten genau texturiert ist, klicken Sie auf die gegenüberliegende Seite, um die Textur zu duplizieren und die Skalierung und Drehung beizubehalten.
- Klicken Sie auf Übernehmen und dann auf Speichern, um die Änderungen zu speichern.
- Heben Sie die aktive Auswahl auf, und speichern Sie das Projekt.
Bildtexturen verleihen der generischen 3D-Form für Wohngebäude ein spezifisches Erscheinungsbild und verwandeln sie in eine erkennbare Nachbildung des Gebäudes Old Botany.
Hinweis:
Sie können weitere architektonische Details hinzufügen; beispielsweise könnten Sie die Gauben und Treppen als 3D-Volumen darstellen oder die Türen und Fenster in die Wände einlassen. Wenn Sie die Übung ausweiten möchten, können Sie sich an diesen zusätzlichen Elementen ausprobieren.
In diesem Lernprogramm haben Sie gelernt, wie realistische 3D-Gebäude inklusive komplexer Dachformen und texturierter Oberflächen erstellt werden. Dieses Verfahren lässt sich auf zahlreiche Gebäudetypen und -formen anwenden und erfordert kaum mehr als einen Gebäudegrundriss, Höheninformationen oder LIDAR-Daten und Bilder für die Texturen.
Hinweis:
Dieser Ansatz – die Bearbeitung einzelner Gebäude – eignet sich gut, wenn Sie einige wenige Gebäude abbilden und deren architektonische Merkmale im Detail darstellen möchten. Allerdings stehen für die Erstellung von 3D-Gebäuden auch fortgeschrittenere Methoden zur Verfügung. Sie werden im Rahmen eines Batch-Ansatzes eingesetzt, der beispielsweise bei einem kompletten Universitätscampus, einem Wohnviertel oder einer gesamten Stadt Anwendung findet. Im Lernprogramm 3D-Gebäude aus LIDAR-Daten extrahieren finden Sie einen Beispiel-Workflow für solch einen Batch-Ansatz.
Weitere vergleichbare Lernprogramme finden Sie auf der Seite Introduction to Imagery & Remote Sensing.
