Доступ к данным фотограмметрии
Отдел оценки города Плезантон предоставил вам доступ к продуктам изображений Nearmap и контурам зданий для района у подножия хребта Плезантон. После загрузки этих данных вы добавите их в проект ArcGIS Pro, который является частью решения 3D Buildings. Вместе они заложат в основу для создания 3D-модели этого сообщества.
Получение данных и проекта
Сначала вы скачаете и распакуете данные Nearmap для Плезантона. Затем вы загрузите проект ArcGIS Pro с шагами, которые помогут построить 3D-модели.
- Загрузите файл Pleasanton.zip. Извлеките файл в подходящее местоположение на своем компьютере.
Затем вы загрузите проект ArcGIS Pro из ArcGIS Solutions, коллекции отраслевых приложений, карт и рабочих процессов. Вы будете использовать решение 3D Buildings, настроенное для картографирования зданий в 3D.
- Войдите под учётной записью организации ArcGIS.
Примечание:
Если у вас нет учетной записи организации, см. варианты доступа к программному обеспечению.
- На ленте нажмите на кнопку Приложения и выберите Solutions.
Появится галерея с решениями.
- В строке поиска введите 3D Buildings.
- В списке результатов щелкните решение 3D Buildings.
Появляется страница с дополнительной информацией о решении. Согласно информации на странице, это решение можно использовать для создания стандартного набора 3D-слоев и визуализации сообщества с эффектом погружения.
- Щелкните Развернуть.
Чтобы развернуть решение, необходимо присвоить ему уникальное имя.
- В окне Развернуть 3D Buildings в поле Имя решения введите 3D Buildings и добавьте свое имя или инициалы, чтобы сделать название уникальным. Щелкните Развернуть.
Решение будет развернуто. Вы перейдете на страницу своего развертывания, на которой перечислены включенные в него элементы. Развертывание содержит один элемент — шаблон настольного приложения, который можно открыть в ArcGIS Pro.
- В разделе Содержание раскройте Шаблон настольного приложения (1). Щелкните 3DBuildings.
Откроется страница с подробными сведениями об элементе 3DBuildings, на которой представлена дополнительная информация о нем. Вы загрузите элемент, чтобы работать с ним в ArcGIS Pro.
- Щелкните кнопку Загрузить.
Архивированная папка с названием 3DBuildings загрузится в местоположение для загрузок по умолчанию на вашем компьютере.
- Извлеките файл 3DBuildings .zip в подходящее местоположение на своем компьютере.
Примечание:
Убедитесь, что путь к файлу к вашей папке 3DBuildings не содержит файлы с пробелами в названиях. Пробелы в пути к файлу могут вызвать ошибку в дальнейшем ходе этого рабочего процесса.
Добавление данных в проект
В данный момент у вас есть необходимые данные от города и проект ArcGIS Pro решения, вы добавите городские данные в сцену (3D-карту) решения 3D Buildings.
- Откройте папку 3DBuildings и дважды щелкните файл проекта ArcGIS 3DBuildings (.aprx), чтобы открыть его в ArcGIS Pro. Если будет предложено, войдите под учетной записью ArcGIS.
Примечание:
Если у вас нет доступа к ArcGIS Pro или учетной записи организации ArcGIS, см. варианты доступа к программному обеспечению.
Откроется проект с 3D-сценой по умолчанию. Вы добавите к сцене данные Плезантона.
- На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Слой щелкните кнопку Добавить данные.
Откроется окно Добавить данные.
- Перейдите в папку, в которую вы распаковали каталог Pleasanton. Откройте папку Pleasanton, а затем базу геоданных Pleasanton.
Вы добавите наборы данных AI_Buildings, DSM и DTM к сцене.
- Нажмите клавишу Ctrl и выберите наборы данных AI_Buildings, DSM и DTM. Нажмите OK.
Слои добавятся в сцену.
Примечание:
Слою зданий присвоены случайные символы. Цвет может отличаться от примера изображения. Цвет слоя не повлияет на рабочий процесс.
Слой полигонов AI_Buildings представляет контуры зданий, полученные алгоритмами искусственного интеллекта и машинного обучения Nearmap.
Растровый слой DSM — это цифровая модель местности. Каждый пиксел в этом растре представляет высоту ландшафта, а также объектов над поверхностью земли, таких как здания, растительность, башни и прочая инфраструктура.
Растровый слой DTM - это цифровая модель поверхности. Она также называется цифровой моделью рельефа (DEM), каждый пиксел представляет высоту поверхности земли. Она не включает высоту объектов ландшафта, например, деревьев или зданий.
Растры DSM и DTM имеют разрешение 12 дюймов. Иначе говоря, каждый пиксел представляет площадь на поверхности Земли 12 на 12 дюймов. При работе с растрами обычно рекомендуется использовать растры с одинаковым разрешением.
Примечание:
Если вы являетесь подписчиком Nearmap и хотите использовать собственные данные, используйте инструмент Map Browser's Export 3D, чтобы извлечь DSM и DTM для вашей области интереса. Ресурсы AI доступны через API и офлайн-способы доставки. Подробнее о том, как получить доступ к Nearmap AI, см. в разделе Доступ к ресурсам AI.
Далее вы переименуете слой AI_Buildings.
- На панели Содержание щелкните слой AI_Buildings, чтобы его выбрать.
- Нажмите клавишу F2. Введите Building Footprints и нажмите Enter.
- На Панели инструментов быстрого доступа щелкните кнопку Сохранить проект.
Данные скачаны и добавлены к сцене, и вы готовы начать обработку зданий.
Создание 3D-зданий
Скачанный вами проект ArcGIS Pro включает серию задач, помогающих пройти процесс получения наборов данных и построения из них 3D-моделей. Вы используете три слоя и эти задачи, чтобы создать 3D-здания Плезантона. Сначала вы создадите nDSM, которая необходима, если вы хотите придать своим контурам зданий высоту и правильную формы.
Создание nDSM
nDSM (нормализованная цифровая модель поверхности) создается путем вычитания ЦМП (DTM) из ЦММ (DSM). Результатом будет растр высот, представляющий высоту объектов на уровне поверхности Земли, а также их собственную высоту. Вы воспользуетесь функцией растра для создания nDSM.
- На ленте щелкните вкладку Изображения. В группе Анализ щелкните Функции растра.
Появится панель Функции растра.
- На панели Функции растра разверните Математические и щелкните Вычесть.
Функция растра Вычесть вычитает один набор растровых данных из другого.
- Для Растра выберите DSM. Для параметра Растр2 выберите DTM.
Перед тем, как запустить функцию, вы проверите, что она выполняет обработку с правильным выходным типом пиксела. Этот параметр определяет диапазон значений, который может хранить определенный растровый файл. Вы используете 32 бита с плавающей запятой, чтобы обеспечить то, что десятичные знаки не будут потеряны в вашем выходном растре.
- Перейдите на вкладку Общие.
- В Тип выходного пиксела выберите 32-разрядный с плавающей запятой.
- Внизу панели щелкните Создать новый слой.
Растр Minus_DSM_DTM будет добавлен на карту.
- Закройте панель Функции растра.
- Переименуйте слой Вычесть_DSM_DTM в nDSM.
Вы измените символы слоя, чтобы лучше видеть данные.
- На панели Содержание щелкните правой кнопкой символ nDSM. Щелкните ниспадающее меню и поставьте отметку Показать названия.
- Щелкните ниспадающее меню и выберите символ Рельеф #1.
Символы слоя обновятся на карте. Чтобы сделать этот символ понятнее, вы измените тип растяжки. Тип растяжки определяет гистограмму, используемую при отображении цветов растра на карте. Применение типа растяжки Выравнивание гистограммы лучше показывает данные высот в сцене.
- Щелкните на ленте вкладку Растровый слой. В группе Отображение щелкните ниспадающее меню Тип растяжки и выберите Выравнивание гистограммы.
Слой nDSM отображен с новым типом растяжки. В растре станет видно больше деталей.
nDSM создан, и вы готовы начать работу с контурами зданий.
Обработка контуров зданий
Затем вы воспользуетесь задачей, включенной в состав решения, чтобы вырезать растр ЦММ по контуру каждого здания. Затем высоты будут использоваться вами для сегментации крыш. Это приведет к тому, что каждый контур здания будет разделен в зависимости от того, в какую сторону обращены различные части крыши.
- На панели Каталог раскройте Задачи и дважды щелкните 3D Buildings.
Примечание:
Если вы не видите панель Каталог, щелкните вкладку Вид на ленте. В группе Окна щелкните Панель Каталог.
Появится панель Задачи. В решение 3D Buildings входит множество задач, но для городского проекта вы сфокусируетесь на группе задач Опубликовать здания.
Примечание:
Если появится окно с запросом на подтверждение запуска кода набора инструментов, нажмите Да.
- На панели Задачи раскройте Создание и публикация 3D-зданий. Дважды щелкните Preprocess building footprints (дополнительно).
Первый шаг задачи — Split building footprints using features Разбиение контуров зданий с помощью объектов. Вы не будете выполнять этот шаг, поэтому пропустите его.
- Внизу панели щелкните Пропустить.
Вы примените шаг задачи Segment building footprints using elevation. В этом шаге мы зададим высоту контурам зданий и разделим их на части в соответствии с секциями крыши.
- Для Building Footprints выберите Building Footprints. Для Elevation Surface (DSM) выберите DSM.
Затем вы зададите спектральную детализацию для инструмента — то есть степень значимости, придаваемую перепадам высот в вашей ЦММ. Например, в центре города с высокими зданиями, которые содержат множество граней крыш на различной высоте, использование пониженной спектральной детальности приведет созданию сегментов только там, где имеются значительные изменения в высоте. И наоборот, ряды домов с меньшими перепадами высот между зданиями может потребовать более высокой спектральной детализации для полного сегментирования. Действительные значения находятся в диапазоне от 1.0 до 20.0. Значение по умолчанию - 13.
- Для Spectral Detail проверьте, что установлено значение 13.
Примечание:
Для этого и последующих параметров значения по умолчанию являются хорошей отправной точкой. В зависимости от ваших собственных наборов данных, вы можете пробовать различные значения, пока не получите желаемый результат.
Затем вы зададите спектральную детализацию — то есть степень значимости, придаваемую точности объектов вашей ЦММ. Например, чтобы сегментировать архитектурно сложные здания с множеством меньших граней, вам нужно использовать более высокую пространственную детализацию. Чтобы сгладить различия, которые не нуждаются в представлении, такие как кондиционеры или автомобили в гараже, вы бы использовали меньшую пространственную детализацию. Действительные значения находятся в диапазоне от 1.0 до 20.0. Значение по умолчанию - 13.
- Для Spatial Detail проверьте, что установлено значение 13.
Затем вы зададите минимальный размер сегмента. Этот параметр управляет минимальным размером потенциального сегмента в пикселах. Если потенциальный сегмент меньше установленного порогового значения, он будет объединен с окружающим сегментом.
- Для параметра Минимальный размер сегмента (в пикселах) должно быть установлено значение 555.
Затем вы зададите допуск упорядочивания, то есть максимальное расстояние, на которое можно изменить сегментные полигоны, чтобы изменить геометрию до прямых углов и диагоналей. С растрами поверхностей высокого разрешения рекомендуется задавать допуск регуляризации в 5-10 раз больше размера пиксела, чтобы сгладить любую жесткость пикселей при сохранении детализации пикселей с высоким разрешением.
- Для параметра Regularization Tolerance в первом параметре введите 2. Убедитесь, что для второго параметра задано Метры.
- Для Output Segmented Buildings удалите имеющийся текст и введите Контуры.
Примечание:
После запуска инструмента текст _segmented будет автоматически добавлен в конце выходного имени.
- Щелкните Запустить.
Примечание:
Выполнение инструмента может занять несколько минут, в зависимости от аппаратного обеспечения вашего компьютера.
Теперь, когда выполнена обработка контуров, вы можете использовать их для создания 3D-структур.
- Щелкните Готово.
Создание 3D-зданий
У вас имеется nDSM и сегментированные контуры зданий, и вы готовы к созданию 3D-моделей зданий. Для этого процесса вы примените другую задачу.
На основании входных данных вы создадите здания с уровнем детальности 2 (LOD2). Уровень детальности относится к геометрической сложности ваших 3D-моделей. Существует классификация уровней детальности, в диапазоне от LOD0, наименьшая детализация, до LOD3, наибольшая детализация:
- LOD0 - плоский полигон без характеристик высоты или сегментации.
- LOD1 - 3D-полигон, содержащий высотные характеристики.
- LOD2 - 3D-полигон с формами крыш.
- LOD3 - 3D-полигон с формами крыши и деталями, относящимися к фасаду здания, такими как окна, двери и так далее.
Один уровень детализации необязательно лучше другого, но вы всегда должны стараться работать с таким уровнем детализации, который соответствует потребностям проекта. Например, тому, кто создает реалистичный вид улицы, понадобится LOD3. Для нужд центра города Плезантон здания LOD2 содержат подходящую величину детальности для оценки высот зданий и классификации характеристик крыш.
- На панели Задачи дважды щелкните Создать здания.
Первый этап этой задачи — Extract roof form information — позволит определить форму крыши каждого здания на основе наборов данных, созданных или полученных вами ранее.
- Введите следующие параметры:
- Для Buildings выберите Footprints_segmented.
- Для Elevation Surface (DSM) выберите DSM.
- Для Ground Elevation Surface (DTM) выберите DTM.
- Для Normalized Elevation Surface (nDSM) выберите nDSM.
- Для Output Building Polygons введите Buildings_LOD2.
Примечание:
После запуска инструмента _roofform будет автоматически добавлено в конце имени нового набора данных.
- Разверните RoofForm.
Параметры RoofForm определяют, считается ли крыша наклонной или плоской при обработке каждого здания. Используйте значения по умолчанию для этих параметров.
- Щелкните Запустить.
Примечание:
Выполнение инструмента может занять несколько минут, в зависимости от аппаратного обеспечения вашего компьютера.
- По окончании работы инструмента щелкните Следующий шаг.
Отображается следующий шаг в задаче. На этом шаге нужно применить символы 3D к выходному слою зданий, который вы только что создали. Некоторые шаги задачи включают запуск инструментов и другие шаги для самостоятельного выполнения. В этом случае вы будете отображать здания символами самостоятельно.
По умолчанию, символы 3D применяются к слою. Однако здания имеют белые фасады и крыши, что не подчеркивает форму крыш. Вы поменяете цвета символов.
- В нижней части панели Задачи щелкните вкладку Содержание.
- На панели Содержание для слоя Buildings_LOD2_roofform щелкните символ.
Появится панель Символы с галереей символов. Вы будете использовать символ из пакета правил, входящего в состав решения.
- На панели Символы щелкните вкладку Свойства.
- Щелкните кнопку Слои.
- Прокрутите вниз до Опций отображения. Для параметра FacadeColor выберите Желто-зеленый.
Подсказка:
Чтобы увидеть название цвета в палитре цветов, наведите на него курсор.
- Для RoofColor выберите Серый 50%.
- В нижней части панели Символы щелкните Применить.
- Закройте панель Символы. На панели Содержание переименуйте слой Buildings_LOD2_roofform в 3D Buildings.
- В группе 2D-слои выключите каждый слой.
Вы смените базовую карту на спутниковые снимки, чтобы они служили фоном для 3D-зданий.
- На ленте щелкните вкладку Карта. В группе Слой щелкните Базовая карта и выберите Изображение.
- Наклоняйте, перемещайте и масштабируйте сцену, чтобы увидеть здания в 3D.
Вы также изучите атрибуты 3D-зданий. Городу требуется подробная информация о каждом здании, а не только о его форме.
- На панели Содержание щелкните правой кнопкой 3D Buildings и выберите Таблица атрибутов.
Появится таблица атрибутов слоя. Первые несколько полей относятся к исходному слою Building Footprints, предоставленному Nearmap.
- Переместитесь в конец таблицы.
Несколько полей были добавлены при создании зданий LOD2. Эти поля содержат все данные, необходимые городу.
- BLDGHEIGHT (высота здания) – максимальная высота здания.
- EAVEHEIGHT (высота карниза) – минимальная высота здания. У зданий без карнизов плоские крыши.
- ROOFFORM (форма крыши) – форма крыши. Форма крыши может быть плоская, двускатная или шатровая.
- BASEELEV (базовая высота) – базовая высота здания, обычна равна уровню поверхности земли там, где стоит это здание.
- ROOFDIR (направление крыши) – азимут (в градусах) куда направлены скаты крыши. Это поле заполнено только для двускатных крыш.
- RoofDirAdjust (настроенное направление крыши) — поле, обеспечивающее настройку направления крыши. По умолчанию значение равно 0. Значение 1 поворачивает крышу на 90 градусов против часовой стрелки, а 2 – на 180 градусов. Это поле используется для того, чтобы вручную отредактировать форму крыши в тех случаях, если она установлена неверно.
- Закройте таблицу атрибутов.
- В нижней части панели Содержание щелкните вкладку Задачи. На панели Задачи щелкните Готово.
Слияние зданий
Ваши 3D-здания — это технически только класс полигональных 2D-объектов с символами 3D. Для завершения работы над зданиями вы создадите класс пространственных объектов 3D. Процесс конвертации данных из 2D в 3D также называется слиянием.
- На панели Задачи дважды щелкните Fuse Buildings.
Этот инструмент возьмет 2D-полигоны с 3D символами и превратит их в класс объектов мультипатч, который хранит данные зданий в 3D.
- Укажите параметры следующим образом:
- Для Building Layer выберите 3D Buildings.
- Для Уникальный ObjectID выберите BuildingFID.
- Для Output Building Multipatch введите Pleasanton_Buildings.
- Щелкните Готово.
Инструмент будет запущен, и задача завершится. Слой Pleasonton_Buildings добавляется в сцену и на панель Содержание.
- Закройте панель Задачи. На панели Содержание выключите слой 3D Buildings.
Кажется, что в сцене ничего не изменилось, поскольку слой Pleasanton_Buildings (который по-прежнему включен) идентичен слою 3D Buildings. Этот слой сохраняется как класс пространственных объектов мультипатч в базе геоданных проекта.
- На панели Каталог раскройте папку Базы данных. Раскройте базу геоданных 3DBuildings.
Все созданные вами наборы данных находятся в этой базе геоданных.
Примечание:
Если какие-то наборы данных отсутствуют в базе геоданных, щелкните правой кнопкой на базе геоданных 3DBuildings и выберите Обновить.
Символ для BuildingsLOD2_roofform отображает класс полигональных 2D-объектов, тогда как символ рядом с Pleasanton_Buildings отображает класс объектов 3D-мультипатч.
- Сохраните проект.
На этом уроке вы взяли ЦММ, ЦМП и контуры зданий из Nearmap и конвертировали их в 3D-модель для города, для использования в целях планирования и безопасности. Этот рабочий процесс можно выполнить для любой изучаемой области при наличии ЦММ, ЦМП и контуров зданий. Попробуйте создать класс 3D пространственных объектов мультипатч для вашего города или области интереса.
Вы можете найти больше учебных пособий в галерее учебных пособий.
