在 2D 模式下可视化海洋测深
地形绘制的基础通常是数字高模型 (DEM)。 这是栅格数据，其中每个像素都代表一个海平面以上或海平面以下的高程。 您将从诺福克峡谷的 DEM 入手，然后根据它创建一些衍生产品，用其他方式来描绘地形。 也可以对峡谷进行一些测量，将其包括在报告中。
创建山体阴影
无论对于陆地还是水底，描绘地形的常用方法都是通过山体阴影。 您将通过创建山体阴影开始诺福克峡谷的探索。 这会提供更自然的海洋测深描绘。
- 下载 Visualize Bathymetry .zip 文件并将其解压缩到您的计算机，例如，C 盘。
- 打开解压后的 VisualizeBathymetry 文件夹，然后双击 VisualizeBathymetry.aprx 以在 ArcGIS Pro 中打开该工程。
- 如果出现提示，请登录 ArcGIS 帐户。
注：
如果您没有 ArcGIS Pro 的访问权限或者 ArcGIS 组织帐户，请参阅软件访问权限选项。
地图随即显示，其中包含覆盖弗吉尼亚州东部部分大陆架的 DEM。 浅水区域以白色显示，深水区域以黑色显示。
注：
此地图来自美国国家海洋与大气管理局 (NOAA) 的分支机构国家环境信息中心 (NCEI)。 您可以在美国沿海地貌模型第 2 卷 - 东南大西洋中阅读原始数据集，以及是如何修改它的项目页面的。
在查找海洋探测数据教程中也需要浏览此数据。
DEM 数据可用于创建表示海底不同方面的各种可视化。 您将从创建山体阴影开始。
- 在功能区上，单击分析选项卡。 在栅格组中，单击栅格函数。
随即显示栅格函数窗格。 栅格函数是一种更快、更轻量化的地理处理栅格工具替代方案。
- 向下滚动到在栅格函数窗格的底部，展开表面组。 单击山体阴影。
山体阴影是一种制图技术，它会模仿太阳如何照射一些山坡并将其他山坡投影到阴影中。 这样便可提供景观的三维外观，使其与在飞机上看到的类似。 尽管海底不会接收到足够的阳光来获得与实际生活中相同的视觉效果，但是，它仍然是帮助在地图上描绘海洋测深的一种有用的可视化技术。
- 在栅格函数窗格中，对于栅格，选择 Atlantic_DEM.tif。
- 接受其他参数的所有默认值并单击创建新图层。
一个新的图层将出现在地图中。 现在大陆坡及其峡谷以三维显示。
此图层是视图，不是新数据集。 它引用 Atlantic_DEM.tif 图层中的数据。 栅格函数将创建内存型视图，而不是复制数据。
- 在内容窗格中，取消选中 Hillshade_Atlantic_DEM.tif 旁的复选框以关闭该图层。
- 单击功能区上的地图选项卡。 在导航组中，单击书签，然后单击 Measure 书签。
地图将缩放至峡谷。
借助山体阴影将更易于查看峡谷壁以及谷底。
创建等值线和坡向地图
山体阴影不是在地图上可视化地形的唯一方法。 不同可视化可提供不同形式的洞察。 接下来，您将为研究区域创建等值线和坡度地图，以更好地了解诺福克峡谷。
- 打开栅格函数窗口。 在表面组中，单击等值线。
等值线是用于绘制地形图的另一种制图方法。 它们是表示相等高程区域的等高线。 等值线越紧密，高程变化越显著。 等值线间距较大时，变化时渐进的。
- 对于栅格，选择 Atlantic_DEM.tif。 对于所有其他参数，保留其默认值。
- 单击新建图层。
等值线显示在地图上。
问题 1：您将如何描述等值线所示的模式？ 从中可以看出有关此海洋区域的哪些信息？
注：
将在本教程结束时提供答案。
等值线可提供坡度指标，但是，您也可以使用坡度栅格函数更直接地描绘地形的陡度。
- 在栅格函数窗格的表面组中，单击坡度。
- 对于 DEM，选择 Atlantic_DEM.tif。 对于其他参数，保留其默认值。
- 单击新建图层。
slope 图层将平坦区域显示为黑色，将陡峭区域显示为白色。
陡峭区域很难看清，因此，您需要更改配色方案。
- 关闭栅格函数窗格。
- 在内容窗格的 Slope_Atlantic_DEM.tif 下，右键单击配色方案。
- 单击配色方案菜单，选择青色到紫色。 （指向配色方案可读取其名称。）
地图随即更改。 陡峭区域是最深的蓝色。
问题 2：研究区域中最陡峭的区域有哪些？
测量峡谷
接下来，您将对峡谷进行一些测量。 您将测量峡谷边缘与边缘之间的宽度以及谷底的宽度。
- 在功能区上，单击地图，然后单击导航组中的测量书签。
地图缩放至大陆坡相对较直的峡谷拉伸。
浅蓝色区域表示平坦地形。 中间的浅蓝色粗曲线表示谷底，另一侧的浅蓝色细线表示峡谷的边缘。
- 在内容窗格中，将 Hillshade_Atlantic_DEM.tif 图层拖动至 Slope_Atlantic_DEM.tif 图层上方。
- 通过打开和关闭 hillshade 图层将其与 slope 图层进行比较。
- 确信已了解哪里是谷底，哪里是边缘后，关闭 hillshade 图层。
- 如有必要，再次缩放至 Measure 书签。
- 单击功能区上的地图选项卡。 在查询组中，单击测量工具的下半部分，然后单击测量距离。
- 在测量距离窗口中，确保将第一个菜单设置为测地线，第二个菜单设置为米。
测地线测量值考虑了地球的曲率。
- 沿峡谷平直拉伸单击其北部边缘。 单击南部边缘以测量峡谷的横跨距离。
峡谷宽度将报告在测量距离窗口的总和下。 此区域的宽度介于 3000 至 3700 米之间。
- 在测量距离窗口中，单击清除结果按钮。
- 测量相同区域内谷底的宽度。
问题 3：诺福克峡谷的宽度是多少？
- 关闭测量距离窗口。
- 单击功能区上的地图选项卡。 在导航组中，单击下半部的浏览工具。 单击内容中的已选内容。
浏览工具通常为最顶层的可视图层显示一个弹出窗口。 现在，它将为您选择的任意图层显示弹出窗口。
- 在内容窗格中，选择 Atlantic_DEM.tif 图层。
- 在地图中，单击峡谷的北部边缘。
Stretch.Pixel 值报告一个介于 -1,200 与 -1,100 之间的值。 由于此图层为 DEM，因此该值表示高程。 但是，您尚不知道报告中高程值使用的单位。 可以在图层属性窗口中查询其单位。
- 在内容窗格中，右键单击 Atlantic_DEM.tif，然后单击属性。
- 在图层属性窗口中，单击源选项卡。 如有必要，展开数据源部分。
垂直单位值以米列出。
- 关闭图层属性窗口。
弹出窗口表明此区域中的峡谷边缘低于海平面 1100 米以上。
- 查找谷底高程。
问题 4：此区域内峡谷边缘与谷底之间的高程变化（幅度）是多少？
陡峭的岩壁和不同海洋峡谷深度缔造了多样的自然景观，从而让多种栖息地类型集中到了相对较小的一片区域。 这一因素以及其他因素促进了海洋生物的多样性，使包括诺福克峡谷在内的峡谷成为生物学热点。
- 关闭弹出窗口。 在快速访问工具栏中，单击保存工程按钮。
注：
如果出现 ArcGIS 工程窗口， 请单击是以继续操作。
您已通过多种技术可视化诺福克峡谷的海洋测深并收集了一些测量值。
在 3D 模式下可视化海洋测深
诺福克峡谷是一个生物多样性热点地区，与周围区域相比，物产更丰富且生命更具多样性。 这里是深海珊瑚、海绵、螃蟹、海葵以及多种鱼类的家园。 这条峡谷是从大陆架浅水区通往海洋深处深水区的天然通道，因此，迁徙性野生动物、洋流和有机物质都会通过这片相对狭窄的漏斗形海域。 峡谷两侧陡峭的岩壁、柔软的谷底以及不同的深度，让多种类型的栖息地浓缩到了这片相对较小的区域，从而也促进了生物多样性。
注：
有关峡谷生态系统的更多信息，请阅读中部大西洋深水峡谷。
大洋峡谷的照片和视频一次只能捕捉很小的一块区域。 水底没有足够的光线来观察整个峡谷。 接下来，我们将创建 3D 可视化和动画，以展示整个峡谷并演示可影响重要海洋生态系统的地形。
在 3D 环境中可视化诺福克峡谷
首先，将 2D 地图转换为 3D 场景。 可调整高程表面和垂直夸大，以便更好地呈现诺福克峡谷。
- 单击功能区上的视图选项卡。 在视图组中，单击转换，然后选择转全球场景。
随即出现名为 Map_3D 的新视图。 3D 地图称为场景。
- 在内容窗格中，关闭除了 Hillshade_Atlantic_DEM.tif、Atlantic_DEM.tif、World Ocean Base 和 WorldElevation3D/Terrain3D 以外的所有图层。
- 平移并缩放以浏览场景。
- 在场景视图底部，单击显示完全控制按钮以展开场景控制器。 拖动控制器中间的圆，将场景调整到倾斜。
- 在内容窗格中，按住 Ctrl 键的同时单击任意图层旁的箭头。
所有图层都会折叠，从而可方便查看内容窗格。
在内容窗格中，场景有三种图层类别：3D 图层、2D 图层和高程表面。 来自 2D 地图的所有图层都列在 2D 图层类别中。 这些图层可采用叠加方式在地面表面上绘制。 这与通过投影仪展示胶片的原理类似，将叠加三维表面。
将缩放到世界的另一个位置来更好地观察此功能。
- 缩放到 Aleutian Islands 书签。
- 对地图进行平移、缩放和倾斜以浏览群岛。
陆地区域是三维的，升出到海平面以上，但是海洋区域是平坦的。 深度的外观都是通过底图颜色和纹理来呈现的。
在高程表面图层类别中，地面高程表面决定场景中显示的地形。 现有地面图层 WorldElevation3D/Terrain3D 是由 Esri 提供的全球图层，用于映射陆地区域。 它将海洋描绘为平坦的，因此不适合海洋测深学研究。 但是，您可以使用工程中的另一高程数据替代它。
- 在内容窗格中，右键单击 Atlantic_DEM.tif，然后单击缩放至图层。
- 在内容窗格中，将 Atlantic_DEM.tif 图层拖动到高程表面图层类别。 将其放置在地面以下但 WorldElevation3D/Terrain3D 以上的位置处。
现在，DEM 可提供在 3D 环境中绘制研究区域所需的高程值。 2D 图层类别中的所有图层会叠加在 DEM 而非表面上。 它们看起来像从平坦的海洋表面裁剪出来的一样。
- 平移、缩放和倾斜以浏览场景。
有时，特别是查看非常大的区域时，适当夸大会对 3D 可视化有益。
- 在内容窗格的高程表面下，单击地面。
- 在功能区上单击高程表面图层选项卡。 在绘制组中，将垂直夸大更改为 3.00。
大陆坡上的峡谷更加明显。 与山体阴影效果类似，垂直夸大可使地形更易于理解。
- 使用夸大的地形浏览诺福克峡谷。
注：
有关在 3D 场景中可视化地形的详细信息，请参阅使用高程表面。
使用高程剖面浏览
之前已测量过峡谷的宽度和高程变化。 接下来，将使用高程剖面图浏览这些测量值。
- 缩放至 Measure 书签。
- 在功能区上，单击分析选项卡。 在工作流组中，单击 3D 探索性分析，然后选择高程剖面。
- 在地图上，跨峡谷绘制一条直线，拉伸各个边。 双击以完成该线的测量。
高程剖面窗口随即显示，绘制两点之间高程变化的图表。
注：
可以在探索性分析窗格中切换测量单位。
- 按 C 键开始导航。 平移并倾斜场景，以一定角度查看高程线。
- 指向图。
特定位置的高程值将显示在图上，相应位置在场景中高亮显示。
注：
表示场景中相应位置的标记可能不会出现。 这是 ArcGIS Pro 3.3 中的一个已知漏洞，当对场景应用垂直夸大时将会出现此问题。 作为一种解决方法，将垂直夸大值更改为 1 后，标记将会出现。
- 在地图上，拖动直线控点以测量峡谷底部。
- 调整控点以查看峡谷其他部分的高程剖面。
问题 5：诺福克峡谷的深度自东向西是如何变化的？
- 关闭高程剖面窗口和探索性分析窗格。
更改场景的颜色
您将创建诺福克峡谷的 3D 动画并与其他人共享。 首先，将其颜色更为蓝色，提供一种景观位于水下的视觉提示。
- 在内容窗格中，关闭 World Ocean Base 图层。 打开 Slope_Atlantic_DEM.tif 图层。
- 将 slope 图层拖动到 hillshade 图层的上方。
您将使用 slope 图层设置场景颜色。
- 确保 Slope_Atlantic_DEM.tif 图层处于选中状态。 在功能区上，单击栅格图层选项卡。 在效果组中，对于图层混合，选择柔光。
slope 图层的颜色现在已混合到 hillshade 图层中。 更改配色方案，使蓝色多一些，绿色少一些。
- 在内容窗格中，展开 Slope_Atlantic_DEM.tif 图层并右键单击其配色方案。 单击配色方案菜单并选中全部显示。
- 向下滚动到配色方案列表的底部。 稍微向上滚动一些距离，然后单击黄-绿-蓝（连续）配色方案。
- 再次右键单击配色方案，然后单击反转配色方案按钮。 单击配色方案窗口外部提交更改。
新配色方案使场景呈现出深水区域的样子。
创建诺福克峡谷的 3D 动画
在一张图像中很难清楚地可视化 3D 海底。 动画可以从多个视角显示某一区域并提供其形状的更完整图片。 您将创建诺福克峡谷的飞行动画并将其导出为视频。 下面的视频是使用以下步骤创建的一个示例。
- 单击功能区上的视图选项卡。 在动画组中单击添加。
动画时间轴窗格随即出现在地图下方。
- 缩小地图，直到您能够看到整个 Hillshade_Atlantic DEM 图层。
这将是视频的开场照片。
- 在动画时间轴窗格中单击创建第一个关键帧。
新关键帧随即出现在关键帧图库下，其中包含开场照片的缩略图。
- 平移和倾斜场景，直到视图显示峡谷内侧、靠近其东端的位置。
- 在动画时间轴窗格中单击追加下一个关键帧按钮。
- 向峡谷谷口方向行进，同时捕获关键帧。 创建关键帧，最多不超过十个。
- 缩小以显示整个峡谷并捕获最后一个关键帧。
接下来，将整个视频的长度设置为 30 秒。
- 单击功能区上的动画选项卡。 在回放组中，将持续时间更改为 00:30.000。
- 单击播放按钮以预览动画。
动画播放过程中，地形看起来会偏移，但在最终导出的视频中不会存在此效果。
接下来，您将通过重新定位其中一个关键帧来编辑动画。
- 在关键帧图库下，双击其中一个关键帧。
场景将缩放至该关键帧的位置。 关键帧应该会高亮显示，以指示其为选中状态。
- 对场景进行平移、缩放和倾斜以更改其视图。 在动画时间轴窗格中，单击更新。
- 在时间轴工具栏上，单击返回到动画开头再开始回放按钮，然后单击播放以预览动画更改。
- 根据需要更新附加关键帧。
对动画满意后，可将其导出为视频。
- 在功能区动画选项卡的导出组中，单击导出电影按钮。
- 在导出电影窗格中，对于电影导出预设，选择草稿。
- 对于文件名，单击浏览按钮。 在动画文件位置窗口窗口中，展开工程下的文件夹，然后选择 VisualizeBathymetry。
这是您在本教程开始时解压缩的文件夹。
- 对于名称，输入 Norfolk_Canyon。 单击所有文件并选择 MPEG4 (*.mp4)。 单击保存。
- 在导出电影窗格中，接受所有其他默认设置。
- 单击导出。 导出完成后，单击播放视频链接。
注：
或者，以 HD720 或 GIF 预设导出视频，以获得更高质量的输出。 以这些预设导出视频可能需要很长时间。 可以继续对其他任务使用 ArcGIS Pro，但请不要关闭导出电影窗格或 ArcGIS Pro。
- 在快速访问工具栏上单击保存按钮。
在本教程中，您学习了在 2D 地图和 3D 场景中可视化海洋测深的技巧。 学习了如何从 DEM 创建山体阴影、等值线、坡向地图和动画，以及如何在地形上测量距离和高程。 此外，还了解了大洋峡谷，特别是诺福克峡谷。 如需了解有关大洋峡谷的详细信息，查看与本教程中类似的地图，请阅读以下故事：美国外大陆架的大型海底峡谷。
您可以在教程库中找到更多教程。
回答
- 您将如何描述等值线所示的模式？ 从中可以看出有关此海洋区域的哪些信息？
几乎所有线都紧密地沿大陆坡放置，且一直延伸到坡的东部。 这表明大陆架非常平坦，而大陆坡非常陡峭，在海洋的两个区域之间形成了明显的过渡区。
- 研究区域中最陡峭的区域有哪些？
最陡峭的区域出现在诺福克峡谷的两侧以及北部的其他峡谷。
- 诺福克峡谷的宽度是多少？
谷底宽度介于 200 米至 400 米之间。
- 此区域内峡谷边缘与谷底之间的高程变化（幅度）是多少？
峡谷边缘与谷底之间的高程变化介于 350 米至 430 米之间。 单击峡谷谷底的平坦区域并在弹出窗口中观察 Stretch.Pixel 值。 用谷底深度减去边缘深度，得到差值。
- 诺福克峡谷的深度自东向西是如何变化的？
峡谷谷底自西向东由浅入深过渡，其中西部最浅处低于海平面 350 米，而东部最深处低于海平面 2550 米。 沿谷底逐渐平滑过渡。
