Verwenden der Extrusion als 3D-Symbologie in ArcGlobe

Bei der Extrusion wird eine flache 2D-Form vertikal gestreckt, um ein 3D-Objekt zu erstellen. Somit können Sie auf einfache Weise eine dreidimensionale Symbologie aus zweidimensionalen Features erstellen. Sie können beispielsweise Gebäude-Polygone um einen Höhenwert extrudieren, um realistische Gebäudeformen zu erstellen.

All drei grundlegenden Geometrietypen (Punkte, Linien und Polygone) unterstützen die Extrusion. Andere Geometrietypen, z. B. Multipatch, Raster und Annotation-Features, unterstützen keine Extrusion. Als Ergebnis wird die Extrusionsoption automatisch in den Layer-Eigenschaften des Features deaktiviert.

Punkt- und Multipoint-Features werden vertikal zu Linien extrudiert. Somit können Sie einfache Tasks wie die Hervorhebung einer Position durchführen. Eine komplexere Anwendung ist die Extrusion von Punkten mithilfe eines Attributs, um ein virtuelles Diagramm, z. B. die Bevölkerungszahl von US-Städten, zu erstellen.

Linien-Features werden vertikal zu Wänden extrudiert. Somit können wichtige Grenzen in 3D umrandet werden, um vertikale Wände darzustellen. Auf diese Weise können auch visuelle Effekte für erhöhte lineare Features, z. B. Flugsperrzonen über Versorgungsleitungen, erstellt werden.

Polygon-Features werden vertikal zu Kästen extrudiert. Die Polygonextrusion kommt am häufigsten bei der Konvertierung von Gebäudeumrissen in 3D-Gebäude zum Einsatz. Sie können sie jedoch auch zum Darstellen von repräsentativen Werten, z. B. Immobilienpreise, Bevölkerung oder Volkszählungsblockeinkommen, verwenden.

Die Registerkarte "Globus-Extrusion" in ArcGlobe und die Registerkarte "Extrusion" in ArcScene enthalten die erforderlichen Layer-Eigenschaften, um den Extrusionswert oder den Ausdruck und die Methode für jeden Feature-Layer festzulegen. Sobald die Basishöhen des Features festgelegt werden, kann die Extrusion angewendet werden. Durch die Kombination von Höhe und Eigenschaften für Extrusions-Layer können Sie realistischere 3D-Ansichten erstellen, ohne dass 3D-Features dafür erforderlich sind.

Extrusionsmethoden

Es gibt vier Methoden, die zum Extrudieren von Daten verwendet werden:

1. Hinzufügen einer Extrusion zur Minimalhöhe des jeweiligen Features
   • Durch das Hinzufügen der Extrusionshöhe zum Minimal-Z-Wert des Features wird ein neuer Z-Wert berechnet, und das Feature wird bei diesem Wert zu einer flachen Spitze extrudiert.
   • Diese Methode wird nur für Linien und Polygone verwendet. Punktwerte werden ausgeschlossen, da die Minimal- und Maximal-Z-Werte übereinstimmen.
   • Sie können diese Methode bei Projekten anwenden, um beispielsweise Gebäudegrundrisse zu extrudieren und somit ein 3D-Gebäudesymbol zu erstellen.
   Die Bilder unten stellen eine Line- und eine Polygon-Feature-Class (in Grün) dar, die um die Entfernung vom minimalen Z-Wert extrudiert wurden, um eine flache Ebene zu erstellen.

2. Hinzufügen einer Extrusion zur Maximalhöhe des jeweiligen Features
   • Durch das Hinzufügen der Extrusionshöhe zum Maximal-Z-Wert des Features wird ein neuer Z-Wert berechnet, und das Feature wird bei diesem Wert zu einer flachen Spitze extrudiert.
   • Diese Methode wird nur für Linien und Polygone verwendet. Punktwerte werden ausgeschlossen, da die Minimal- und Maximal-Z-Werte übereinstimmen.
   • Obwohl diese Methode der ersten ähnelt, kann diese Option darüber hinaus auch zum Extrudieren von Gebäudeumrissen verwendet werden. Es ist vor allem für Gebäude an Hängen nützlich.
   Die Bilder unten stellen eine Line- und eine Polygon-Feature-Class (in Grün) dar, die um die Entfernung vom minimalen Z-Wert extrudiert wurden, um eine flache Ebene zu erstellen.

3. Hinzufügen einer Extrusion, indem Sie sie als Wert verwenden, auf den die Features extrudiert werden
   • Das Feature wird unabhängig von den Z-Werten des Features auf den angegebenen Z-Wert als flache Spitze extrudiert.
   • Diese Methode wird bei allen drei Geometrietypen – Punkten, Linien und Polygonen – verwendet.
   • Wenn Sie den angegebenen Z-Wert verwenden, wird beim Extrudieren der Features ein Attribut mit der absoluten Extrusionshöhe für jedes Feature verwendet. Ein Beispiel für ein Attribut ist die Meterangabe über dem Meeresspiegel.
   Die unten stehende Abbildung zeigt Punkt-, Linien- und Polygon-Features (in Grün), die auf den angegebenen Z-Wert extrudiert wurden und durch einen schwarzen Pfeil markiert sind, um eine flache Ebene zu erstellen. Der Extrusionswert ist absolut, daher werden positiv oder negativ nicht berücksichtigt.

4. Hinzufügen einer Extrusion zur Basishöhe des jeweiligen Features
   • Für jeden Stützpunkt der Feature-Basis wird ein Z-Wert berechnet, und das Feature wird auf die unterschiedlichen Z-Werte extrudiert. Polygon-Features erhalten ebenfalls automatisch erstellte Spitzen- und Basisflächen, die mit den extrudierten Wänden verbunden sind und eine geschlossene Form bilden.
   • Diese Methode wird bei allen drei Geometrietypen – Punkten, Linien und Polygonen – verwendet.
   • Diese Methode wird meistens für Grenzumrisse, z. B. Zäune, verwendet.
   Die unten stehende Abbildung zeigt Punkt-, Linien- und Polygon-Features (in Grün), die gleichmäßig auf den Z-Wert jedes Stützpunktes extrudiert wurden und durch einen schwarzen Pfeil markiert sind.

Empfehlungen für Extrusionsmethode 4

• Die Berechnung mit dieser Methode ist sehr kostspielig, daher sollte eine vollständige Zwischenspeicherung eines Layers, der diesen Extrusionstyp in ArcGlobe verwendet, in Betracht gezogen werden.
• Um die Genauigkeit sicherzustellen wird empfohlen, dass drapierte Layer in ArcGlobe, die diese Extrusionsoption verwenden, als Floating-Layer mit einem Verweis auf eine bestimmte Oberfläche konfiguriert werden. Dies ist die einzige in ArcScene verfügbare Option.
• Wenn die Z-Werte des Layers von einer Oberfläche stammen, wird durch das Ändern der Quellhöhendaten nicht automatisch die Anzeige des extrudierten Layers aktualisiert. Der Layer muss manuell aktualisiert werden, indem Sie mit der rechten Maustaste darauf klicken und die Option Aktualisieren wählen.
• Nur vorhandene Stützpunkte werden als Referenzpunkte für das extrudierte Shape verwendet. Wenn die Linie oder das Polygon Z-Werte von einer Oberfläche in einer Gebirgsregion erhält, müssen Sie unter Umständen die Anzahl der Stützpunkte auf dem Shape erhöhen, damit das Extrusionsergebnis dem Terrain besser entspricht.

Besondere Überlegungen beim Extrudieren von großen Polygonen in ArcGlobe

Wenn Sie Polygone beliebiger Größe extrudieren, werden die Grenzen des Polygons extrudiert, wobei eine Ober- und Unterkante als interpolierte Form zwischen gegenüberliegenden Wänden berechnet werden.

Je nach Größe und Formausdehnung des Polygons sticht die Globusoberfläche in ArcGlobe gelegentlich aus der Fläche eines extrudierten Polygons hervor. Der Grund dafür sind Höhendaten des zugrunde liegenden Globus oder bei sehr großen Polygonen die Krümmung der Erde. Beispiele für diese Effekte werden unten aufgeführt.

In manchen Fällen ist dieser Effekt erwünscht. Sie können beispielsweise Nebel als ein extrudiertes Polygon darstellen, aus dem Bergspitzen herausragen. In anderen Fällen möchten Sie diesen Effekt jedoch vermeiden. Sie können diesen Effekt mithilfe von verschiedenen Visualisierungstechniken oder -daten verhindern.

Um das Herausragen der Globusoberfläche aus einem extrudierten Polygon aufgrund der Erdkrümmung zu verhindern, müssen Sie die Größe der Polygone reduzieren. Am einfachsten ist es, das Polygon in kleinere Stücke zu teilen.

Soll jedoch mit der Visualisierung das extrudierte Polygon so angezeigt werden, als ob die Oberfläche selbst angehoben wäre, steht eine Reihe von Methoden zur Verfügung. Sie können u. a. zwei TIN-Oberflächen erstellen – eine für den oberen und eine für den unteren Bereich von Interesse. Mit dem Geoverarbeitungswerkzeug Extrudieren zwischen können Sie ein Multipatch-Feature zwischen zwei Oberflächen erstellen. Eine weitere Option besteht darin, die Oberseite des extrudierten Polygons mit der Funktion Polygon zu Multipatch interpolieren zu erstellen, den Umfang des Polygons in eine Polylinie zu konvertieren und dann die Linien zu extrudieren, um die vertikale Außenwand zu erstellen.