ESRI ArcGIS^TM und 3D

Die allgemeinen Funktionalitäten von ArcGIS Desktop können durch Hinzufügen von Funktionsgruppen, sogenannten Erweiterungen, ergänzt werden.

Um "Geodaten in der dritten Dimension" darzustellen und zu analysieren, bietet ESRI die Erweiterung 3D Analyst an. Diese Erweiterung fügt die Fachanwendung ArcScene hinzu, mit der es möglich ist, interaktive 3D-Szenen zu erstellen. Außerdem werden ArcCatalog und ArcMap um einige Werkzeuge erweitert, um 3D-GIS-Daten effektiver verwalten und spezielle Analysen durchführen zu können.

3D-Module in ArcCatalog

ArcCatalog ermöglicht die Verwaltung von 3D-Daten. Diese können neben einigen zusätzlichen Möglichkeiten genauso verwaltet werden wie die 2D-Daten.

Organisation von 3D-Daten

Mit ArcCatalog ist es möglich, 3D-Daten zu kopieren, einzufügen, zu verschieben, zu löschen oder auch zu erstellen.

Erstellen von 3D-Feature-Classes

3D-Feature-Classes ist die Bezeichnung von Objektklassen, deren Objekte eine der Geometrien PointZ, PolylineZ oder PolygonZ besitzen.
Die X-, Y- und Z-Werte dieser Objekte sind in deren Geometrie, dem sogenannten "Shape", gespeichert.

Festlegen von Darstellungseigenschaften von 3D-Daten

Über die Erstellung von Layern können Darstellungseigenschaften von Objekten festgelegt werden.

3D-Szenen-Vorschau auf Daten

Nach Aktivierung der Erweiterung 3D Analyst ist es unter ArcCatalog möglich, neben den beiden Vorschaumöglichkeiten "Tabelle" und "Geographie" auch eine "3D-Ansicht" von Geodaten zu erzeugen.



Erstellung und Abfrage von Metadaten der 3D-Daten

Informationen über die dreidimensionalen Geodaten sind wie von anderen Geodaten auch in ArcCatalog als Metadaten erstellbar und sicherbar.

3D-Module in ArcMap

ArcMap ist die zentrale Komponente zur Datenerfassung, zur 2D-Visualisierung, zum Editieren, zur Analyse, Auswertung, Ausgabe, Verknüpfung und Präsentation von Geodaten.
Hinsichtlich Edition, Analyse und Auswertung von Geodaten werden mit der Aktivierung der Erweiterung 3D-Analyst Werkzeuge hinzugefügt, um folgende Funktionen verfügbar zu machen:

Erzeugung von Oberflächenmodellen

Aus vorhandenen Daten (z.B. Shapefiles) können unter anderem auch in ArcMap mit Hilfe des 3D-Analysts Oberflächenmodelle hergestellt werden.

Oberflächenanalysen

Die erstellten Modelle können beispielsweise hinsichtlich Neigung und Ausrichtung analysiert und abgefragt werden. Außerdem stehen ein Werkzeug zur Erstellung von Isolinien und ein Werkzeug zur Erstellung von Polylinien, die steilste Verbindungen kennzeichnen, zur Verfügung.
Die Sichtbarkeit kann über die Bestimmung eines Sichtfelds eines oder mehrerer Punkte aber auch von einem Beobachter zu einem Zielpunkt analysiert werden. Weiterhin steht ein Tool zur Erzeugung von Profildiagrammen bereit.



Erzeugung von 3D-Features

Das Digitalisieren von 3D-Punkt-, 3D-Linien- und 3D-Polygon-Features ist nur in der Anwendung ArcMap möglich. Hier bietet sich die Möglichkeit, nach der Auswahl eines Oberflächenmodells, neue 3D-Objekte durch Interpolation auf das Modell in einer 3D-Feature-Class zu erzeugen.
Als weitere Variante der 3D-Feature-Erzeugung bietet der 3D-Analyst ein Konvertierungs-Werkzeug für vorhandene 2D-Features an. Als Quelle der Höhen kann dazu ein Oberflächenmodell, ein Feature-Attribut, aber auch eine numerische Konstante gewählt werden.

2D-Symbolisierung und -Anzeige von Oberflächenmodellen und 3D-Features

ArcMap kann Oberflächenmodelle und 3D-Objekte nur in der Draufsicht (Kartenansicht) anzeigen.

Die 3D-Fachanwendung ArcScene

ArcScene bildet den Kern der Erweiterung 3D-Analyst. Diese Anwendung bietet die dreidimensionale Sicht auf Geodaten, die mit einem anderen Programm erstellt sein können, dort aber auf zweidimensionale Weise visualisiert sind. Neben der 3D-Szenen-Erstellung stellt ArcScene die gleichen Werkzeuge zur Oberflächenanalyse wie nach dem Hinzufügen des 3D-Analysts unter ArcMap zur Verfügung. Das Digitalisieren von 3D-Objekten ist allerdings, im Gegensatz zum Konvertieren zu 3D-Features, in ArcScene nicht möglich.
ArcScene ermöglicht die...

3D-Szenenerstellung

Szenen mit mehreren, individuell symbolisierten Layern, unter anderem von Oberflächenmodellen, 2D-Feature-Classes und 3D-Feature-Classes, sind nur mit ArcScene herstellbar.



Abfrage

Oberflächenmodelle und Objekte können bezüglich Geometrie und Sachdaten direkt abgefragt werden. Attributtabellen liefern die vollständige Sachdatentabelle.

Export von dreidimensionalen Ansichten

Szenenansichten können als Rasterbilder unter anderem ins JPEG-Format exportiert werden. Um Szenen räumlich zum Beispiel im Browser darzustellen, bietet ArcScene den möglichen Export nach VRML 2.0 an.

Animationserstellung

Aktionen und Navigationen in den 3D-Szenen können über Animationen zum Beispiel als AVI-Datei gespeichert werden.

3D-Feature-Classes

Jedes Features (Objekt) besitzt eine Geometrie, das heißt eine Form. Attribute eines Features dienen seiner Beschreibung und werden als Sachdaten bezeichnet. Sie sind meist Quelle für die Präsentationsart eines Objektes. Feature-Geometrie-Typen werden Feature-Classes zugeordnet. Unter ArcGIS angebotene, sogenannte Simple Features, sind Punkt, Polyline und Polygon.
	Speichert ein Attribut die Höhe, also den Z-Wert, eines Features, so spricht man von 2,5D-Features. Die Geometrie des Objektes bleibt zweidimensional.
3D-Features sind Teil einer der 3D-Feature-Classes PunktZ, PolylineZ oder PolygonZ. Z-Werte müssen nicht attributiv gespeichert werden, denn diese sind Teil der dreidimensionalen Geometrie. Unter ArcGIS mögliche M-Werte einer Geometrie speichern Routen-Daten, sind aber für die 3D-Visualisierung nicht von Bedeutung.