Создание карты
Сначала создайте карту, используя ArcGIS Pro. Необходимо создать проект, в котором будет находиться карта и все нужные инструменты. Затем вы найдёте в сети Интернет данные для Венеции и добавите их на карту. В конце урока вы изучите данные с помощью инструментов перемещения и закладок.
Запуск проекта
Перед тем как создать карту, надо сначала создать проект. В проекте находятся карты, базы данных, наборы инструментов, стили и прочие папки, которые могут пригодиться при создании карты.
- Запустите ArcGIS Pro. Если будет предложено, войдите под лицензированной учетной записью ArcGIS.
Примечание:
Если у вас нет ArcGIS Pro или учетной записи ArcGIS, можно подписаться на бесплатную пробную версию ArcGIS.
Когда вы откроете ArcGIS Pro, вам будет предложено создать новый проект или открыть уже существующий. Если вы уже создавали проект, вы увидите список последних проектов.
- Под Создать новый проект щелкните Карта.
Шаблон Карта создает в проекте 2D-карту, что позволит быстро начать работу. Опции Каталог и Начать без шаблона открывают проект без карт, и вы можете добавить в него любую карту или сцену (шаблон Каталог начинается с вида Каталог, который открывается по умолчанию). Шаблоны сцен создают проекты с 3D-картами.
- В окне Создать новый проект измените название на Venice Acqua Alta.
По умолчанию проект сохраняется в папке ArcGIS, расположенной в директории Документы (Documents) на диске С. Чтобы сохранить проект в другом месте, укажите нужную папку.
- Нажмите OK.
Проект откроется с видом карты.
Добавьте данные на карту
Для изучения географии Венеции потребуются данные. Данные можно добавлять различными способами; в этом уроке мы добавим данных из пакета слоев. В одном файле пакета слоев хранится несколько слоев с данными, что позволяет добавить сразу несколько наборов данных.
- Щелкните вкладку Карта на ленте в верхней части страницы, если необходимо. В группе Слой щелкните Добавить данные.
Откроется окно Добавить данные. Данные можно искать в трех местах: в папке проекта (Проект), онлайн (Портал) и на локальном компьютере (Мой компьютер).
Примечание:
Если вы используете ArcGIS Enterprise, загрузите и распакуйте пакет VeniceData.zip в папку проекта, которая создается вместе с проектом. Перейдите к VeniceData и добавьте элемент Venice_Feature_Layers. Для поддержки безопасности портала, Enterprise не разрешает пользователям выполнять поиск в элементах, которые хранятся в ArcGIS Online. Данные должны быть размещены на портале, лицензированном для вас, в Living Atlas или локально.
- На панели окна ниже Портал щелкните Весь портал.
- Вверху страницы, в окне поиска введите Venice_Feature_Layers. Чтобы ограничить результаты поиска слоями, принадлежащими учетной записи администратора Learn ArcGIS, добавьте owner:Learn_ArcGIS. Нажмите Enter.
- В результатах поиска дважды щелкните пакет слоев Venice_Feature_Layers, чтобы добавить полученный результат на карту.
Карта приблизится к Венеции (Италия). Маленькими зелеными точками показаны известные достопримечательности, красными линиями – каналы, а бирюзовыми полигонами – здания.
Перемещение по карте и создание закладок
В завершающей части урока вы будете перемещаться по карте и создавать закладки, чтобы можно было быстро вернуться к нужным областям карты.
- На закладке Карта в группе Навигация щелкните кнопку Фиксированное уменьшение.
Масштаб карты уменьшится на фиксированное значение.
Подсказка:
Вы можете также изменять масштаб при помощи колеса прокрутки мыши, если поместите курсор в окне карты.
- Если требуется, уменьшайте масштаб, пока не увидите весь город целиком.
Венеция почти полностью покрыта зданиями. На базовой карте видно несколько окрашенных светло-зелёным незастроенных территорий, но их плохо видно за условными обозначениями зданий. Символы вы поменяете на следующем уроке, а сейчас продолжим изучение карты.
- На закладке Карта в группе Навигация щелкните кнопку Исследовать, если необходимо.
- Щелкните и перетащите карту вдоль моста на север-запад.
Мост соединяет Венецию с материковой Италией. Венеция находится в Венецианской лагуне (часть Венецианского залива) в Адриатическом море. Узкая и длинная форма Адриатического моря способствует усилению перемещений воды, что вносит свою лепту в знаменитые наводнения.
- Переместитесь обратно к Венеции.
Теперь надо создать закладки, чтобы быстро приближать карту к достопримечательностям.
- На вкладке Карта в группе Навигация щелкните кнопку Закладки и выберите Новая закладка.
- В поле имени закладки введите Венеция и щелкните OK.
- Приблизьтесь к незастроенной территории на юге центральной части города, как на рисунке ниже:
Подсказка:
Чтобы приблизиться к определенной области карты, удерживайте клавишу Shift и очертите мышкой рамку вокруг этой области.
Это Сан-Марко, главная площадь Венеции. Это одно из самых посещаемых мест в городе, а также одно из самых низких. Во время высокой воды она нередко затапливается.
- Создайте для неё закладку. Назовите ее Площадь Сан-Марко.
- Щелкните кнопку Закладки и выберите Венецию.
Какие еще важные места следует добавить в закладки? Если вы никогда не были в Венеции, то, скорее всего, не знаете. К счастью, у нас есть слой достопримечательностей Landmarks.
- Щелкните на любом зеленом кружке на карте, чтобы открыть всплывающее окно.
Всплывающее окно есть у каждого объекта. По умолчанию там отображаются атрибутивные данные выбранного объекта. На этом рисунке приведён пример всплывающего окна с названием объекта и описанием, чем он так примечателен.
- Щёлкните на любой из девяти достопримечательностей и узнайте о наводнениях и о проблемах, которые они приносят.
Подсказка:
Условные обозначения достопримечательных мест могут сливаться со зданиями. Можно отключить слой зданий Structures, отменив выделение напротив имени слоя на панели Содержание.
- Приблизьтесь к двум-трем точкам достопримечательностей и создайте для каждой по закладке.
Позже можно будет к ним вернуться, чтобы на следующем уроке проанализировать, как наводнения влияют на город.
- Вернитесь к закладке Венеция. На панели быстрого доступа в верхнем углу экрана щелкните Сохранить, чтобы сохранить проект.
Вы начали проект в ArcGIS Pro, добавили данные на карту и изучили их.
Назначение символов слоям и редактирование пространственных объектов
Когда вы изучали данные, некоторые объекты было очень плохо видно из-за неудачных условных обозначений. На этом уроке вы подберете для карты более подходящие символы.
Присвоение символов слою Structures
Для начала присвоим бледно-зелёным зданиям более подходящий цвет.
- Если необходимо, откройте проект Venice Acqua Alta в ArcGIS Pro.
- В панели Содержание разверните Новые составные слои.
Слои в пакете слоев собраны в составной слой. Вам необходимо разгруппировать их перед тем, как назначат символы.
- Щелкните правой кнопкой Новый составной слой и выберите Разгруппировать.
Теперь слои представлены как автономные на панели Содержание.
- Щелкните бледно-зеленый прямоугольник возле слоя Structures.
На панели Символы откроется Галерея.
- В окне поиска введите Sienna и нажмите Enter.
- Щелкните на результате, чтобы изменить символ с бледно-зелёного на оранжево-коричневый.
Присвоение символов слою Canals
Каналы в Венеции определённо не тёмно-красные. Теперь надо изменить символы для каналов.
- На панели Содержание щёлкните символ красной линии возле слоя каналов Canals.
- На панели Символы щёлкните Свойства.
- Откройте ниспадающий список Цвет и выберите Светло-синий.
Подсказка:
Наведите курсор на квадратик, чтобы увидеть всплывающую подсказку с названием.
Этот цвет хорошо подходит для воды и не сливается с базовой топографической картой. Но каналы очень тонкие и местами не видны.
- Для Ширины линии, введите 1.5.
- В нижней части панели Символы щёлкните Применить.
Присвоение символов слою Landmarks
Слой Landmarks представляет важные достопримечательности, поэтому вы настроите символы, чтобы они привлекали внимание.
- На панели Содержание щёлкните символ зелёной точки возле слоя достопримечательностей Landmarks.
- На панели Символы щёлкните Галерея. В окне поиска введите Булавка и нажмите Enter.
Будут отображены некоторые результаты.
- Щелкните на самом большом символе Булавка 2.
Стиль по умолчанию можно настроить так, чтобы он был еще заметнее.
- Нажмите кнопку Слои под разделом Свойства.
- Ниже панели Оформление для символа заливки выберите Сплошную заливку с контуром (0.5 точки).
- Для Цвета заливки установите Аметист.
Фиолетовый очень хорошо виден на фоне оранжево-коричневых зданий. Чуть более тёмный контур его оттенит.
- Для Цвета контура выберите Ультрамарин.
- Примите значения по умолчанию для ширины контура и размера.
- Щелкните Применить.
Фиолетовые булавки видны гораздо лучше, чем зеленые точки.
- Закройте панель Символы.
Редактирование слоя Landmarks
В слое Landmarks не хватает некоторых важных мест, например, площади Сан-Марко, которую вы видели на предыдущем уроке. Данные не всегда идеальны. Это не проблема: вы можете отредактировать слой и добавить недостающие объекты.
- Перейдите к закладке Площадь Сан-Марко.
- На ленте щелкните вкладку Редактирование. В группе Объекты щелкните кнопку Создать.
Откроется панель Создать объекты, и в ней видны доступные для редактирования слои.
- На панели Создать объекты щёлкните символ булавки Landmarks.
Теперь вы можете добавить на карту достопримечательности.
- Щёлкните посередине Площади Сан-Марко, чтобы добавить точку.
Новая точка автоматически выделяется – она подсвечена синим.
Подсказка:
Если вы хотите изменить положение точки, то операцию можно отменить. Или, вы можете удалить ее: убедитесь, что точка выделена и на вкладке Редактировать в группе Объекты щелкните кнопку Удалить.
- Перейдите к закладке Venice.
Теперь добавим ещё одну важную достопримечательность Венеции – мост Риальто.
- Нажмите и удерживайте C клавиатуре, если хотите перемещаться, не переключаясь при этом на инструмент Исследовать. Приблизьтесь к мосту, пересекающему канал в центре Венеции.
Это мост Риальто, старейший мост Венеции.
- Отпустите клавишу C, чтобы курсор снова превратился в значок кнопки слоя Landmarks. Добавьте точку на мосту.
Примечание:
При добавлении точки курсор может замкнуться на другой векторный объект. Замыкание – это функция редактирования, помогающая размещать пространственные объекты рядом друг с другом. Замыкание можно отключить, если щёлкнуть кнопку Замыкание на закладке Редактировать, или временно его отключить, просто нажав пробел во время редактирования.
- Перейдите к закладке Venice.
Добавим ещё одну достопримечательность в месте, играющем очень важную роль для Венеции – остров Сан-Микеле.
- Нажмите и удерживайте клавишу C для включения навигации. Приблизьтесь к острову на севере Венеции.
- Отпустите клавишу C и добавьте точку посередине острова.
Сан-Микеле – это место упокоения многих венецианцев (но не всегда последнее их пристанище – место стоит дорого, и иногда тела приходится перезахоранивать). Хотя эта достопримечательность не так известна, как Площадь Сан-Марко и мост Риальто, она все равно очень значимая.
- Вернитесь к закладке Venice и закройте панель Создать объекты.
- На закладке Редактирование в группе Управление щелкните Сохранить изменения.
- В окне Сохранить изменения щелкните Да, чтобы сохранить все изменения.
Редактирование атрибутивных данных
Вы только что добавили три новых пространственных объекта в слой Landmarks. Но у этих объектов нет атрибутов, которые могли бы объяснить, что это за объекты и в чем их важность.
- На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Landmarks и выберите Таблица атрибутов.
- Изучите поля в таблице атрибутов.
У слоя Landmarks четыре поля. Поля ObjectID и Shape создаются программой, а поля Name (название) и Description (описание) определяются пользователями. У трёх добавленных только что точек в этих полях нет значений (Null). Последняя из добавленных точек выделена и на карте, и в таблице атрибутов.
Примечание:
Если вы в процессе редактирования удаляли точки, то значения ObjectID могут отличаться от указанных здесь. Не волнуйтесь, если ID отличаются – это ни на что не влияет.
- В строчке атрибутов первой из добавленных точек дважды щёлкните Null в поле Name, чтобы начать редактирование. Введите Piazza San Marco (Площадь Сан-Марко) и нажмите Enter.
- Для второй добавленной точки в поле Name введите Ponte di Rialto (Мост Риальто).
- Для последней точки в поле Name введите Isola di San Michele (Остров Сан-Микеле).
Теперь у точек есть названия, но нет описаний. Как вы успели заметить, в поле Description находится текст, объясняющий значимость этих достопримечательностей. Они довольно длинные, их проще скопировать и вставить, а не вводить вручную.
- Выделите и скопируйте следующий текст:
As Venice's main public square, the Piazza San Marco is one of the most visited places in the city, with some of its most famous landmarks. Popular attractions include St. Mark's Basilica, the Biblioteca Nazionale Marciana, and the Doge's Palace. The piazza is one of the lowest-lying areas of Venice and frequently floods when waters rise.
- Дважды щёлкните в поле Description для Piazza San Marco, чтобы начать редактирование. Вставьте описание из предыдущего шага и нажмите Enter.
- Аналогичным способом добавьте следующее описание для Моста Риальто:
The Ponte di Rialto, or Rialto Bridge, is the oldest of the four bridges that span Venice's Grand Canal. Historically, it provided an important connection to the main financial center of the city, the Rialto market. During acqua alta (high water) conditions, the majority of the elevated bridge remains dry, but surrounding areas require wooden footbridges to allow pedestrians safe travel.
- И повторите процесс, чтобы добавить описание для Острова Сан-Микеле:
San Michele has served as Venice's cemetery since the early 19th century and holds the graves of Igor Stravinsky and Ezra Pound. Although the Cappella Emiliana chapel on the edge of the island is protected from flooding by metal barriers, it remains in danger of damage from particularly high flood water.
- Проверьте, чтобы у всех точек были и названия, и описания.
- Закройте таблицу атрибутов.
- На закладке Редактирование в группе Управление щелкните Сохранить, чтобы сохранить все изменения.
- Щёлкните Сохранить на панели быстрого доступа, чтобы сохранить проект.
Вы присвоили символы слоям и изменили объекты. До этого символы были неудачными и карта плохо читалась. В данных также не хватало некоторых важных достопримечательностей города. Теперь вы готовы изучать проблему наводнений в Венеции.
Изучение 3D-данных
Затем мы будем анализировать наводнения в Венеции. Наводнения в Венеции называют "acqua alta" (высокая вода); их появление обусловлено разницей между низким уровнем высот города и высоким уровнем воды в лагуне, особенно во время приливов. Ранее мы работали с двумерными данными, но рельеф добавляет ещё одно измерение: высоту.
Ваша главная цель определить, какая часть Венеции подвержена влиянию сильных приливов, достигающих 1,4 м над уровнем моря. Для эффективного представления результатов надо визуализировать данные в 3D. На этом уроке вы добавите на карту слой рельефа. Затем надо будет конвертировать данные в 3D-формат, чтобы лучше понять рельеф Венеции (вернее его отсутствие).
Добавление и изучение растровых данных
Ранее вы работали с векторными данными: они отображались как дискретные пространственные объекты. С помощью пространственных объектов очень хорошо показывать здания, каналы и точки достопримечательностей, но это не лучший способ показать непрерывную поверхность рельефа. Для этого надо использовать другой тип данных – растровые данные.
Растровые данные состоят из огромного количества пикселов, у каждого из которых есть своё значение. Хотя они сильно отличаются от векторных данных, добавляются на карту они точно так же.
- Если необходимо, откройте проект Venice Acqua Alta в ArcGIS Pro.
- На вкладке Карта в группе Слой щелкните кнопку Добавить данные.
Примечание:
Если вы используете ArcGIS Enterprise, перейдите к VeniceData и добавьте элемент Venice_Elevation_Data , затем пропустите шаги до 6.
- В окне Добавить данные в разделе Портал щелкните Весь портал.
- В окне поиска введите Venice_Elevation_Data owner:Learn_ArcGIS и нажмите Enter.
- Дважды щелкните на Venice_Elevation_Data, чтобы добавить его на карту.
Примечание:
Размер этого пакета приблизительно 150Мб, поэтому загрузка может занять некоторое время.
- В панели Содержание, если нужно, разверните Новый составной слой.
Как обычно, если слои добавляются как часть пакета слоев, они помещаются в составной слой.
Пакет состоит из двух слоёв: Venice 1m и Venice Ground Surface. Оставьте Venice Ground Surface выключенным – он понадобится позже.
- Щелкните правой кнопкой Новый составной слой и выберите Разгруппировать.
- На панели Содержание отключите слои Landmarks, Canals и Structures и оставьте видимыми только Venice 1m и базовую карту.
В отличие от обладающих геометрическими очертаниями объектов векторных слоёв, растровые слои представляют собой матрицы из пикселов, где в каждом пикселе хранится собственное значение. Имя слоя Venice 1m характеризует его разрешение; размер одного пиксела соответствует 1 м. То есть, каждый пиксел или ячейка соответствует одному квадратному метру на земной поверхности.
- На панели Содержание щелкните на стрелке слева от Venice 1m и просмотрите условные обозначения.
Вместо единого символа у этого слоя есть цветовая схема с различными значениями. Значения представляют высоту в метрах. Высота местности Венеции находится в диапазоне от чуть ниже уровня моря (черный цвет) до одиннадцати метров над уровнем моря (белый цвет), что представляет собой очень плоскую поверхность.
- На вкладке Карта в группе Навигация щелкните Исследовать. Щелкните где-нибудь на растре, чтобы открыть всплывающее окно.
В изображении примера значение высоты пиксела – 1,3 метра над уровнем моря.
- Закройте всплывающее окно.
Изучив карту, можно прийти к выводу, что большая часть Венеции лежит менее одного метра над уровнем моря, и лишь восточная и западная окраины города находятся чуть выше. Из-за этого Венеция очень подвержена наводнениям. Для лучшего понимания особенностей рельефа города визуализируем Венецию в 3D.
Конвертация карты в сцену
Традиционно данные показывают на двумерных картах (2D). Сцена – это карта с данными в 3D-формате. По умолчанию ArcGIS Pro конвертирует карту в глобальную сцену, где весь мир представлен как сферический глобус. Так как нас интересует только Венеция, а не весь земной шар, надо настроить карту так, чтобы она конвертировалась в локальную сцену.
- Щёлкните вкладку Вид на ленте. В группе Вид щелкните Конвертировать и выберите В локальную сцену.
Карта конвертируется в 3D, и будет создана новая панель с названием Карта_3D. Вы можете в любой момент вернуться на двумерную карту, щёлкнув на закладке Карта.
- На панели Содержание отключите слой Venice 1m. Включите слои Structures, Landmarks и Canals.
Примечание:
На сценах слои можно использовать и в 3D, и в 2D. В данный момент все эти слои по-прежнему в плоскости (2D), и поэтому они не выглядят объемными. Вы это исправите позднее в этом уроке.
- Удерживайте в нажатом положении колёсико мышки или клавишу V и перемещайте курсор, чтобы наклонять или вращать сцену. Перемещение и масштабирование выполняются точно так же, как на 2D-картах. Масштабирование также возможно по правой кнопке мыши.
Плоская поверхность Венеции контрастирует с холмами на заднем плане. Мы знаем, что растровые слои были только на область Венеции; откуда же взялись эти холмы? По умолчанию сцены используют карту данных высот, называемую поверхностью высот, для определения высоты земной поверхности. Эта поверхность охватывает весь земной шар, но она довольно грубого разрешения.
- Вернитесь к закладке Венеция.
Примечание:
Когда вы конвертировали карту в сцену, вы также конвертировали 2D закладки в 3D. Оба набора закладок в данный момент одинаковы, можно использовать любой из них.
Добавление источника высот
Для визуализации Венеция отображается на плоской поверхности (земная поверхность без рельефа). Однако низкое разрешение этого растра не подходит для подробного анализа. Для подготовки к следующему уроку надо добавить один из растровых слоёв с высоким разрешением в качестве новой поверхности рельефа.
- На панели Содержание включите слой Venice Ground Surface.
Слой Venice Ground Surface очень похож на слой Venice 1m, но включает данные высоты уровня моря для окружающей лагуны. Дополнительные данные отображают ситуацию для рельефа Венеции и помогают подготовить сцену. Этот слой вы настроите в качестве слоя рельефа.
- На закладке Карта в группе Слой щелкните кнопку Добавить предустановленный и выберите Земля.
Откроется окно Добавить данные. Как правило, используемые в проекте слои находятся в связанных с проектом базах данных и папках. Так как слой поверхности Venice Ground Surface был загружен и сразу добавлен на карту, из проекта к нему доступа нет. Зато можно перейти к его местоположению на компьютере.
- На левой панели окна под Компьютер щёлкните Документы.
При загрузке пакеты слоёв сохраняются здесь в папке ArcGIS. Папка ArcGIS автоматически создаётся в директории Документы при использовании на компьютере приложения ArcGIS. Она служит выходным местоположением по умолчанию для всех данных, создающихся в приложении ArcGIS; там же сохраняются проекты.
- Перейдите к слою, который хотите использовать в качестве источника поверхности высот, используя следующий путь:
- В папке Документы откройте директорию ArcGIS.
- Откройте папку Packages.
- Откройте папку, которая начинается с Venice_Ground_Surface и заканчивается строкой ID.
- Откройте папку p, которая соответствует вашей версии ArcGIS Pro'. P20 соответствует версии ArcGIS Pro 2.0 и выше, а p12 работает с версиями до 2.0.
- Откройте базу геоданных raster_data.gdb.
В базе геоданных два файла: venice1m (слой Venice 1m) и venicesource (слой Venice Ground Surface).
- Щелкните venicesource, затем OK.
Новый слой добавлен на панель Содержание в разделе Поверхности высот. Здесь используются два источника высот. Одна – та, которую вы добавили, и вторая – по умолчанию.
- Нажмите OK.
Новая поверхность высот установлена в качестве поверхности Земли в области Венеции. Значения поверхности по умолчанию продолжают использоваться за пределами Венеции, поэтому холмы на горизонте все еще видны.
- На панели Содержание, в группе 2D-слои отключите слой Venice Ground Surface.
- Перемещайтесь, меняйте масштаб и наклоняйте сцену, чтобы лучше разглядеть новую поверхность рельефа.
Можно даже приблизиться так сильно, чтобы были видны сдвиги в рельефе – поверхность Венеции очень плоская и. Видно, насколько серьезными могут быть наводнения в Венеции из-за низкой высоты земли над уровнем моря.
Отображение слоя достопримечательностей в 3D
Если наклонить сцену, то видно, что слой Landmarks плоский, символ кнопки просто лежит на поверхности. Хотя у этого слоя нет данных высот, можно придать ему объём, изменив способ отображения слоя.
- На панели Содержание найдите слой Landmarks.
Слой Landmarks является частью составного слоя 2D слои.
- Щелкните на слое Landmarks и перетащите его из группы 2D-слои в 3D-слои.
Кнопки стали трехмерными: при повороте и перемещении карты они смотрят вверх.
Вытягивание слоя зданий
Есть ещё один плоский слой, который плоским быть не должен: слой зданий Structures. В отличие от Landmarks, у Structures в атрибутах есть данные о высоте. Для отображения слоя в 3D используется команда вытягивания, которая отображает пространственные объекты в 3D на основании константы или атрибута в качестве z-значения.
- На панели Содержание щелкните на слое Structures и перетащите его из группы 2D-слои в группу 3D-слои ниже слоя Landmarks.
Здания немного изменились, но остались плоскими. Для вытягивания пространственных объектов можно использовать атрибутивные значения, определяющие z-значения каждого объекта.
- Щелкните правой кнопкой мыши на слое Structures на панели Содержание и выберите Таблица атрибутов.
В таблице есть пять полей; одно из них со значениями высоты называется Height. Слой Structures надо вытягивать на основании значений этого поля.
- Закройте таблицу атрибутов.
- На закладке Оформление в группе Вытягивание щёлкните кнопку Тип и выберите Максимальная высота.
Примечание:
Отображение закладки Оформление зависит от контекста, и она появляется и скрывается в приложении при определенных обстоятельствах. Она появляется, только когда выбран слой на панели Содержание. Перед тем как продолжить, убедитесь что выбран слой Structures.
- Для Поля выберите Height. Оставьте параметр Единицы без изменений.
Объекты будут вытянуты: они получат значения высот на основании выбранного поля. Теперь они выглядят на карте как 3D-объекты.
- Сохраните проект.
Вы конвертировали 2D карту в сцену и настроили высоты и параметры отображения для более эффективного отображения данных. Вы заметили, что высота над уровнем моря в Венеции очень маленькая, так что опасность представляет даже небольшой подъем уровня воды.
Анализ водных условий
Ранее вы создали 3D-карту Венеции, на которой очень хорошо видно, как низко относительно уровня воды находится поверхность земли. Далее потребуется вычислить, какая часть города подвержена воздействию высокой воды, и отобразить наводнение в 3D.
Сначала будет построен растр, представляющий затапливаемые части города. Затем вы подсчитаете площадь затапливаемых территорий. В заключение вы отобразите наводнение при помощи созданной на предыдущем уроке сцены.
Создание растрового слоя наводнения
Для создания растра затопляемых частей Венеции потребуются два значения: рельеф земной поверхности и высота воды над уровнем моря. Рельеф суши у вас уже есть – это растровый слой Venice 1m из предыдущего урока. В качестве уровня воды возьмём 1,4 метра, что городские власти считают очень высоким уровнем. В прошлом такой высокий уровень случался раз в четыре года. Между 2008 и 2014 годами было зарегистрировано шесть таких высоких подъемов, то есть в среднем они случались раз в год.
Зная эти значения, с помощью математического выражения создадим растровый слой областей, которые подвержены затоплению, и областей, которые не затапливаются. Затем вы удалите незатапливаемые области и оставите в слое только области, оказывающиеся под водой.
- Если необходимо, откройте проект Venice Acqua Alta в ArcGIS Pro.
- Щелкните закладку Карта, чтобы вернуться к 2D-карте.
Чтобы создать слой затапливаемых территорий и рассчитать его площадь, сначала надо создать другие слои, на основании которых он будет построен. Чтобы эти слои не загружали сцену, в качестве рабочей области будет использоваться 2D-карта.
- На закладке Анализ в группе Геообработка щелкните Инструменты.
- В окне поиска на панели Геообработка введите Калькулятор растра. Щёлкните Калькулятор растра (Инструменты Spatial Analyst).
Инструмент Калькулятор растра применяет к существующему растру математическое выражение, чтобы создать новый растр. Применим выражение к растру Venice 1m, чтобы определить экстент затопления.
- В окне выражения Алгебры карт введите выражение: "Venice 1m" < 1.4. Чтобы добавить "Venice 1m" в выражение, дважды щёлкните на Venice 1m в окошке Растры.
Примечание:
1.4 метра – это высота воды для анализа. Это типичная высота, на которую вода поднималась в последние несколько лет – значение не совсем обычное, но то, к которому должны быть готовы городские власти. Высоту воды для анализа можно изменить, указав в выражении другое значение.
Это выражение проверяет значение каждого пиксела в растре Venice 1m и определяет, находится ли он ниже 1,4 (значение пиксела меньше уровня воды) или выше уровня воды при наводнении, и присваивает значения 1 или 0 для каждого пиксела.
Например, у пиксела в растре Venice 1m значение 1,2 метра. Так как это значение меньше 1,4, то выражение считается верным, и пикселу присваивается значение 1, т.е. истина. Если значение пиксела 1,6 метра, то выражение считается ложным, и пикселу присваивается значение 0.
- Измените имя выходного растра на Flood_Calculation и щёлкните Запустить.
Слой будет добавлен на карту.
Примечание:
Цвета присваиваются слою случайным образом. Можно поменять цвета, щёлкнув на символ ниже имени слоя на панели Содержание.
- Отключите все слои кроме Flood_Calculation и базовой карты.
Пикселы нового растра со значением 1 представляют затапливаемые области, а со значением 0 – не подверженные затоплению. Для проведения анализа имеют значение только затапливаемые области. Теперь надо удалить значения для областей растра, которые не затапливаются и не нужны для анализа.
- На панели Геообработка щёлкните кнопку со стрелкой назад, чтобы вернуться в окно поиска.
- Очистите имеющийся поиск и введите Установить Null. Щёлкните Установить Null (Инструменты Spatial Analyst).
Инструмент Установить Null изменяет значения пикселов на NoData (нет данных), чтобы они игнорировались во время анализа.
- В Параметрах Установить Null в опции Входной растр, удовлетворяющий условиям выберите Flood_Calculation.
- Ниже поля Выражение щёлкните кнопку Добавить условие.
Откроется окно, в котором можно создать выражение и выбрать какие значения надо заменить на "нет данных" (Null). Здесь надо удалить значения 0 – значения областей, не подверженных затоплению.
- Создайте выражение Where Value is equal to 0.
- Для опции Входной растр значения "ложь" или константа выберите Flood_Calculation.
Этот параметр оставит все отличные от 0 значения (в данном случае значения 1) без изменений.
- Измените имя выходного растра на Flood_Region и щёлкните Запустить.
Растр будет добавлен на карту.
- На панели Содержание отключите слой Flood_Calculation.
У этого растра лишь одно значение, которое определяет районы, которые оказываются под водой при уровне воды 1,4 метра. Какая доля Венеции затапливается? Похоже, что немалая, но для определения площади затопления требуется провести дополнительный анализ.
Вычисление площади затопления
Площадь затопления равна размеру одной ячейки (один квадратный метр), умноженному на количество ячеек в растре со значениями 1. Эти вычисления можно выполнить при помощи инструмента Зональная геометрия. Зональная геометрия вычисляет площадь для каждой зоны в растре, где зоной считается совокупность ячеек с одинаковыми значениями. Так как здесь только одно значение, зона тоже только одна.
- На панели Геообработка щёлкните кнопку со стрелкой назад, чтобы вернуться в окно поиска. Очистите имеющийся поиск и введите
Зональная геометрия. Щёлкните Зональная геометрия (Инструменты Spatial Analyst).
- В Параметрах Зональной геометрии в опции Входные растровые или векторные данные зон выберите Flood_Region.
- Измените имя выходного растра на Flood_Statistics и оставьте все остальные параметры без изменений. Параметры должны выглядеть примерно так:
- Щелкните Run.
Растр будет добавлен на карту.
- Щелкните где-нибудь на слое Flood_Statistics, чтобы открыть всплывающее окно.
Значение пикселя соответствует общей площади зоны затопления (у всех пикселов одинаковые значения). Это приблизительно 7,4 млн. квадратных метров, то есть 7,4 квадратных километров.
- Закройте всплывающее окно и сохраните проект.
Общая площадь Венеции около 12,9 квадратных километров. При подъёме воды на 1,4 м около 57,3% оказывается под водой.
Создание слоя затопления
Вы проанализировали, какая часть Венеции затапливается при определённом уровне воды. Теперь надо смоделировать затопление на 3D-карте, чтобы скомбинировать результаты анализа с визуальным компонентом.
- Щелкните закладку Карта_3D, чтобы вернуться к сцене.
Ни одного из только что созданных растровых слоёв на сцене не видно, так как вы их строили на 2D-карте и не сконвертировали их. Они вам не понадобятся. Чтобы смоделировать уровень воды в 3D, надо создать полигональный слой и вытянуть его.
- На панели Геообработка щёлкните кнопку со стрелкой назад, чтобы вернуться в окно поиска. Очистите имеющийся поиск и введите Растр в полигоны. Щёлкните Растр в полигоны (Инструменты Конвертации).
Растр в полигоны конвертирует растровый слой в полигональный слой, что переведёт растр затопления в формат, который можно вытягивать.
- В параметрах инструмента Растр в полигоны щёлкните на кнопке обзора рядом с опцией Входной растр.
Растра затопления нет на панели Содержание, поэтому вместо того чтобы выбрать его в списке, надо указать, где он находится.
- На левой панели окна браузера ниже Проект щёлкните Базы данных. Дважды щёлкните базу данных, которая называется как проект (Venice Acqua Alta). Щелкните растровый слой Flood_Region, затем щелкните OK.
- Измените имя выходного слоя на Floodwater. Оставьте все другие параметры без изменений.
- Щелкните Run.
Полигональный слой будет добавлен на карту.
- Сохраните проект.
Добавление атрибутов высот для слоя затопления
У нового полигонального слоя нет атрибута, представляющего уровень воды, который нужен, чтобы правильно его вытянуть. Вы добавите новый атрибут в таблицу и присвоите ему нужное значение.
- Щелкните правой кнопкой мыши на слое Floodwater на панели Содержание и выберите Таблица атрибутов.
Слой Floodwater состоит из тысяч объектов, каждый из которых представляет отдельный полигон в слое.
- Вверху атрибутивной таблицы нажмите на кнопку Добавить поле.
Откроется вид Поля. Здесь можно редактировать параметры существующих или новых полей.
- В нижней части списка на пустом поле под Имя поля введите Height (высота). Для параметра Тип данных дважды щёлкните имеющееся значение и укажите Float; это позволит добавлять данные со знаками после запятой. Оставьте все другие параметры без изменений.
- На ленте на вкладке Поля щелкните Сохранить.
Изменения сохранятся и поле добавится в таблицу.
- Закройте вид Поля, чтобы вернуться в таблицу атрибутов.
Примечание:
Поле Height может оказаться в таблице не на том же месте, как на этом рисунке.
Теперь у слоя Floodwater есть, где хранить данные о высотах, но пока никаких значений тут нет (Null). Теперь надо изменить значения.
- Вверху атрибутивной таблицы щелкните кнопку Вычислить поле.
На панели Геообработка открывается инструмент Вычислить поле.
- В параметрах инструмента Вычислить поле в окошке Имя поля выберите Height. Под Height = введите 1,4.
- Щелкните Run.
Значения в столбце Height должны измениться на 1.4.
- Закройте панель Геообработка и таблицу атрибутов.
Вытягивание слоя Floodwater
Теперь у слоя Floodwater есть данные высот для вытягивания. Но это всё ещё плоский слой с такой же высотой, как и у земной поверхности, а не у уровня воды. Так как уровень воды измеряется в метрах над уровнем моря, надо изменить эту настройку.
- На панели Содержание перетащите Floodwater из 2D-слои в 3D-слои, разместив его под слоем Landmarks.
- Щелкните правой кнопкой мыши на слое Floodwater на панели Содержание и откройте его Свойства.
Откроется диалоговое окно Свойства слоя: Floodwater.
- На панели окна щёлкните Высоты. Для опции Объекты выберите На абсолютной высоте.
Для абсолютной высоты по умолчанию используется 0 метров, то есть уровень моря, поэтому оставьте остальные значения без изменений.
- Нажмите OK.
Теперь объекты слоя Floodwater можно вытягивать.
- На закладке Оформление в группе Вытягивание щёлкните кнопку Тип и выберите Максимальная высота. В ниспадающем списке рядом с Тип выберите поле Height. Оставьте параметр Единицы без изменений.
Теперь слой Floodwater вытянут вверх на 1,4 метра.
Определение символов для слоя Floodwater
Символы слоя Floodwater не очень выразительные. Вы измените их и изучите сцену.
- На панели Содержание щёлкните на символе возле слоя Floodwater, чтобы открыть панель Символы.
- В окне поиска в Галерее введите Water и нажмите Enter. Если необходимо, разверните заголовок ArcGIS 2D.
Поиск должен вернуть несколько символов воды.
- Выберите полигональный символ для воды по своему вкусу.
- Закройте панель Символы.
- На закладке Оформление в группе Эффекты установите Прозрачность слоя на 50.0%.
С прозрачностью слой Floodwater не будет закрывать остальные слои.
- Изучите сцену. Приблизьтесь и рассмотрите подверженные затоплению здания, например, на площади Сан-Марко.
Места, где полупрозрачная вода затрагивает стены зданий, означают наводнение. Изучив окрестности достопримечательностей, вы обнаружите несколько мест, где памятники архитектуры находятся в опасности.
Например, известная набережная Riva degli Schiavoni:
Кампо Санти-Джованни э Паоло:
И Собор Санта-Мария делла Салюте:
Примечание:
При увеличении из-за вытянутых зданий бывает сложно увидеть некоторые пункты достопримечательностей. Вы можете отключить слой Structures или сделать его полупрозрачным, чтобы лучше изучить карту.
Какие достопримечательности сильнее всего подвержены наводнениям? Какие меньше? До каких достопримечательностей наводнение не добирается? При помощи этой сцены можно ответить на такие вопросы.
У моделирования наводнений немало практических аспектов. Зная, какие здания находятся в наибольшей опасности, можно направить усилия реставраторов именно на них, и даже постараться минимизировать повреждения памятников архитектуры Венеции. Можно также предоставить ответственным чиновникам информацию, где надо строить приподнятые над землёй пешеходные дорожки, чтобы не препятствовать перемещениям по городу. В комбинации с подготовленными аналитическими данными, 3D-карта может оказаться важным инструментом для городского планирования и принятия решений, помогая Венеции подготовиться к часто приходящей высокой воде.
- Сохраните проект.
Вы использовали инструменты геообработки для создания растра затопления и вычислили, какая часть Венеции подвергается наводнению. Вы также конвертировали растр в полигональный слой, чтобы показать возможный масштаб повреждений, вызванных высокой водой.
Отображение сцены с реалистичной детальностью
Ранее вы проанализировали проблему наводнений в Венеции. Полученные результаты уже можно показывать читателям, но сцена могла бы выглядеть еще лучше. В данный момент все здания на сцене показаны одинаковыми и очень условными символами. Далее необходимо добавить специальные 3D текстуры и модели, чтобы сцена выглядела более реалистично.
Применение пакета правил для слоя зданий
Условные обозначения у зданий вполне подходящие, но в трехмерном варианте модель не особенно похожа на настоящий город. Для большей реалистичности зданий мы установим символы из пакета правил, созданного в CityEngine. Пакеты правил содержат группы настроек внешнего вида для более полноценных условных обозначений. Хотя в ArcGIS Pro и нельзя создавать пакеты правил, их можно взять из внешнего файла и, слегка изменив, использовать.
- Загрузите пакет правил Venice Facades.
- Найдите загруженный файл на своем компьютере в папке Загрузки. С помощью Проводника Windows извлеките содержимое архива в папку Документы на диске C: или в любую другую папку.
Будет извлечен один файл: VeniceFacades.rpk.
- Если необходимо, откройте проект Venice Acqua Alta в ArcGIS Pro.
- На панели Содержание щёлкните символ Structures.
- На панели Символы откройте Свойства и щёлкните кнопку Слои.
Вы измените сплошную заливку на процедурную, используя загруженный пакет правил.
- Щелкните Сплошная заливка и выберите Процедурная заливка.
Появятся опции настроек процедурной заливки, в данный момент пустые. Необходимо назначить правило.
- Щёлкните Правило.
Откроется окно Выбрать пакет правил.
- Перейдите к местоположению извлечённого файла VeniceFacades.rpk и дважды щелкните на нем.
Примечание:
Может потребоваться обновить окно Выбрать пакет правил, чтобы увидеть нужный пакет.
На панели Символы появятся некоторые настройки символов и правила, которые можно настраивать. Сейчас вы видите настройки по умолчанию.
- Щелкните Применить.
Примечание:
Для обновления всех зданий потребуется некоторое время.
- Изучите карту, чтобы подробнее рассмотреть, как выглядят символы.
Теперь у зданий реалистичные текстуры вместо одинакового цвета. Однако башня на Площади Сан-Марко превратилась в плоское приземистое здание. Высота других зданий тоже изменилась. Одно из правил в пакете определяет высоту, заменяя атрибут высоты, использованный для вытягивания зданий. Для решения проблемы настройте параметры правила.
- Изучите правила на панели Символы.
Опция Nbr_of_Floors определяет количество этажей в здании, а Floor_Height – высоту каждого этажа. При текущих настройках у каждого здания по три этажа высотой, примерно, по четыре метра, плюс крыша.
Вы можете, конечно, заменить высоту этажа на какое-нибудь одно число от 3 до 4,5 (установленные в правиле минимальное и максимальное значения высоты), но вы также можете задать в правиле атрибут высоты зданий.
- В настройке Floor_Height щёлкните кнопку Задать сопоставление атрибутов.
Откроется окно Задать сопоставление атрибутов. Можно установить для высоты этажей такой же атрибут, как и для высоты зданий, но у каждого здания по три этажа. Чтобы учитывать количество этажей, создадим выражение, устанавливающее для высоты этажа значение, равное одной третьей значения атрибута высоты.
- В окне Задать сопоставление атрибутов щелкните кнопку Задать выражение.
Откроется Конструктор выражений.
- В Конструкторе выражений создайте выражение [Height] / 3.
- Щелкните OK. В окне Задать сопоставление атрибутов ещё раз щёлкните OK.
- На панели Символы щёлкните Применить и закройте панель Символы.
Высота зданий изменится в соответствии с новыми данными. Помните, что для полной перерисовки всех зданий потребуется некоторое время.
Теперь надо поменять базовую карту, чтобы улучшить внешний вид сцены.
- На закладке Карта в группе Слой щелкните Базовая карта.
- Выберите базовую карту Изображение.
Сцена стала больше похожа на настоящую Венецию.
- Сохраните проект.
Добавление 3D-модели Площади Сан-Марко
Пакет правил улучшил символы для большинства задний в Венеции, но известные архитектурные сооружения на Площади Сан-Марко (например, Дворец Дожей и Базилика Святого Марко) лучше показать ещё более детально, чтобы была видна вся их красота. Мы добавим несколько объектов, специально разработанных в CityEngine для этих знаменитых сооружений.
- На вкладке Карта щёлкните кнопку Добавить данные.
- В открывшемся окне Добавить данные ниже Портал щёлкните Весь портал. В окне поиска введите Piazza_San_Marco owner:Learn_ArcGIS и нажмите Enter.
- Дважды щёлкните Piazza_San_Marco, чтобы добавить к сцене. Перейти к закладке Площадь Сан-Марко и посмотрите на новые объекты.
Новые объекты добавлены, но они перекрываются со слоем зданий.
- На панели Содержание отключите все слои, кроме слоя Piazza San Marco и базовой карты.
- Используйте функции масштабирования, перемещения и наклона, чтобы рассмотреть новые объекты.
У новых объектов есть такие элементы, как купола крыш и арки, которые невозможно получить путём применения правил к вытянутым полигонам. Это пространственные объекты-мультипатч. В отличие от вытянутых объектов, таких как слой Structures, пространственные объекты-мультипатчи не являются простыми двухмерными контурами зданий, которым придали форму за счет вытягивания в высоту. Они моделировались в трех измерениях в CityEngine, что позволило сделать их более детальными.
Теперь надо удалить объекты слоя Structures, которые перекрываются со слоем Piazza San Marco. Вы выберите перекрывающиеся объекты и полностью удалите их из данных. Так как не рекомендуется ничего удалять без резервного копирования, сначала надо создать копию данных.
- На панели Содержание щёлкните правой кнопкой слой Structures, выберите Данные и щёлкните Экспорт объектов.
Откроется панель геообработки с инструментом Копировать объекты.
- На панели Геообработка измените Выходной класс объектов на Structures_Copy.
Копия сохранится в базе геоданных проекта по умолчанию, там же где и слой Floodwater из предыдущего урока.
- Щелкните Запустить.
Копия слоя Structures будет добавлена на карту в группу 3D-слоев. Теперь вы знаете, что у данных осталась резервная копия, и она на карте больше не нужна. Перед тем как удалять объекты из слоя Structures, надо удалить копию слоя с карты.
- На панели Содержание щёлкните правой кнопкой мыши на слое Structures_Copy и выберите Удалить. Включите слой Structures.
- На закладке Карта в группе Выборка щелкните кнопку Выбрать по расположению.
Откроется панель Геообработка с инструментом Выбрать в слое по расположению.
- На панели Геообработка для Входной класс объектов выберите Structures. В опции Вспомогательные объекты выборки выберите Piazza San Marco. Оставьте прочие параметры без изменений.
Этот инструмент выберет все объекты слоя Structures, которые перекрываются с объектами слоя Piazza San Marco.
- Щелкните Запустить.
- Посмотрите на выбранные объекты.
Обратите внимание, что выбрано два лишних объекта, которые лишь краешками касаются объектов слоя Piazza San Marco; они обведены на рисунке кружками:
Так как эти объекты на самом деле не перекрываются, их удалять не надо. Надо снять с них выборку, оставив остальные объекты выбранными.
- На закладке Карта в группе Выборка щелкните кнопку Опции выборки.
Окно Опции откроется на закладке Выборка.
- В открывшемся окне Опции в разделе Режим комбинирования выборки выберите опцию Удалить из текущей выборки.
При использовании инструментов интерактивного выделения выбираемые объекты будет удалены из текущего набора выделенных объектов.
Примечание:
Удерживая нажатой клавишу Ctrl, вы можете также удалять объекты из текущей выборки, просто щелкая на них.
- Щелкните OK. На закладке Карта в группе Выборка щелкните кнопку Выбрать.
- Найдите на юге площади Сан-Марко неперекрытый объект и щёлкните на нем, чтобы отменить его выделение.
Подсказка:
Нажмите и удерживайте клавишу C на клавиатуре, если хотите перемещаться, менять масштаб или приближаться к объектам, не переключаясь при этом на инструмент Исследовать.
Примечание:
Если вы случайно сняли выборку не с того объекта, вернитесь в Опции выборки и выберите Добавить к текущей выборке в разделе Режиме комбинирования выборки, а затем снова выберите его.
- Найдите на севере площади Сан-Марко другой неперекрытый объект и щёлкните на нем, чтобы отменить его выделение.
Примечание:
Когда вы закончите, желательно вернуться в Опции выборки и снова выбрать Создать новую выборку в разделе Режим комбинирования выборки.
Теперь надо удалить выбранные объекты.
- На закладке Редактирование в группе Объекты щелкните Удалить.
Выбранные объекты будут полностью удалены.
- На закладке Редактирование в группе Управление изменениями щелкните Сохранить. В окне Сохранить изменения щёлкните Да, чтобы сохранить все изменения.
- На панели Содержание снова включите слои Landmarks, Floodwater и Canals.
- Сохраните проект.
Сцена готова. Вы использовали пакеты правил и объекты-мультипатч чтобы сделать сцену более реалистичной. Теперь результаты анализа из предыдущего урока объединены с привлекательной картой и готовы для демонстрации всем желающим.
Еще больше уроков вы найдете в Галерее уроков Learn ArcGIS.