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最近幾年,隨着二維應用的成熟和趨同,三維數據采集成本的降低、計算機技術與硬件的發展,三維的需求不斷增強,並衍生出新的需求如BIM、VR/AR等,三維在更多的領域得到了廣泛的應用如數字城市、智慧城市、城市規划等。
在ArcMap中,二、三維數據是分開處理的,arcmap用來處理二維數據,三維數據則是通過ArcScene處理,而在新推出的桌面產品ArcGIS Pro中,可以實現二、三維一體化。
一、基本概念
ArcGIS Pro中場景分為兩類:Globe Scene和Local Scene。兩者區別大致如下:
(1)Globe Scene(球體三維):根據Web墨卡托或者GCS WGS84坐標系在球體上展示數據。可以添加的圖層包含:
①切片(必須采用WGS84或者web墨卡托):同一場景中的所有切片圖層都必須具有相同的空間參考和切片方案
②場景圖層(WGS84)
③具有任意空間參考的非緩存圖層(會動態投影)
(2)Local Scene:只支持投影坐標系
二、支持的三維數據格式
ArcGIS支持的三維數據,主要可以分為以下幾類:
①傳統精細模型--對模型數據進行轉換,轉換為multipatch數據格式
②BIM--Pro2.2原生支持Revit格式,可直接轉為multipatch格式
③傾斜攝影模型--提供工具轉成slpk工具/或者通過FME工具將osgb轉成multipatch
④DEM--可將DEM發布為image service,直接在Web端三維地形中使用
⑤點雲--提供工具直接將las數據集轉成slpk格式
2.1 傳統精細模型
3ds Max\Sketch up是目前國內應用比較廣泛的建模軟件,通過Pro的Import 3D Files工具,可以將3ds、dae、flt、obj、skp等格式直接導入,轉換成multipatch格式
注意:①需要將3ds紋理數據及模型數據放在一個文件夾中
②wrl數據導入時,紋理數據要放在wrl上層目錄中的maps文件夾下
③輸出位置選擇File Geodatabase,否則會丟失紋理。
2.2 BIM模型
Pro2.2版本中可以直接加載Revit格式,加載之后圖層為multipatch數據類型,利用 Layer 3D To Feature Class工具,可以批量將圖層導出為要素類,儲存在Filegdb中。
2.3 傾斜攝影
隨着無人機的發展、基於照片構建三維模型的技術日漸成熟,三維數據制作成本逐漸降低,並成為三維數據的重要來源之一。I3S標准作為開放的標准已經得到了市面上主流的傾斜攝影測量建模軟件的支持如Smart 3D、Pix4D、Vricon,這些軟件均支持基於I3S標准的數據格式SLPK的導出。【比較建議,處理無人機影像時,直接導出slpk】
同時ArcGIS Pro也可以支持將osgb格式的傾斜攝影數據轉換成MultiPatch或SLPK實現發布三維服務。在ArcGIS Pro 2.1及之前的版本需要使用Data Interoperability工具,在ArcGIS Pro 2.2中新增了直接支持OSGB轉換為SLPK數據的工具—Create Integrated Mesh Scene Layer Package[這個工具在2.2版本中不穩定,會出現bug,運行成功,但是沒有輸出結果]。
1.通過FME工具將osgb轉換成multipatch
(1)需要安裝數據互操作模塊,該模塊是單獨的安裝包,要和Pro版本保持一致,且需要單獨授權【ToolBox中選擇quick import也可以調出FME工具】
(2)選擇File-Generate Workspace
彈出對話框,在Reader編輯器中選擇OSGB文件格式,並導入數據,選擇數據坐標系。在Writer編輯器中選擇File GDB文件格式,選擇輸出的路徑,並指定輸出坐標系
(3)轉換成功后,可以在Pro中加載
2. 使用Create Integrated Mesh Scene Layer Package工具轉換(2.2目前版本中有bug,等待后續修復)
2.4 DEM數據
在ArcScene中,為了讓DEM顯示為三維效果,一般是通過修改DEM的BaseHeight屬性,將浮動表面設置為DEM數據本身,實現三維效果,在Pro中,如果將DEM數據加載進局部場景中,會顯示平面的DEM數據,但是如果在高程表面中添加DEM數據,會達到三維的效果,如下圖:
2.5 點雲數據
ArcGIS Pro 支持以 LAS 或經過優化的 LAS (.ZLAS) 文件形式提供的激光雷達數據。在 ArcGIS Pro 中有多種不同的格式(數據集)可用於管理和處理激光雷達數據,其中包括 LAS 數據集、鑲嵌數據集和點雲場景圖層。此外,單個 LAS 或 ZLAS 文件可用於與 LAS 數據集具有相同支持的 ArcGIS Pro 中。
加載.las數據過程如下:
(1)在Catalog中選擇需要創建LAS數據集的文件夾,右鍵—New—New LasDataset。
(2)右鍵Las數據集—屬性—LAS Files—Add Files將LAS文件添加進LAS Dataset,然后將LAS Dataset添加進Scene。
效果如圖:
三、三維服務發布
ArcGIS平台通過ArcGIS Pro可以發布三維圖層/場景服務到Portal上,從而實現數據的共享。客戶端只需要使用支持WebGL瀏覽器就可以查看共享的資源。由於在發布三維服務時創建的緩存切片支持索引結構和LoD服務,因此在桌面、移動和Web端加載的效率大大提高。
3.1 環境要求
ArcGIS Enterprise標准版或者高級版+Data Store關系型和切片緩存
小於1G的slpk數據可直接通過瀏覽器上傳發布
3.2 傳統精細模型
通過Import 3D Files工具將3ds、dae、flt、obj、skp等格式的導入,並轉換成MultiPatch數據類型。可以在Share選項卡的Share As標簽頁點擊Web Scence將場景發布至Portal。也可以將數據轉換成SLPK再在Portal中發布。
3.3 BIM數據發布
①直接導入BIM數據,以multipatch數據格式存在,使用Layer 3D To Feature Class批量將BIM數據轉成multipatch要素類,保存至filegdb中,通過Pro的Share As Web Scene直接發布為三維服務
②將數據轉換為slpk格式,小於1G的直接通過網頁發布,大於1G的,使用工具共享包發布到Portal中
3.4 傾斜攝影發布
①通過Drone2Map或Smart3D等傾斜攝影軟件直接生成SLPK數據包,上傳到Portal中發布三維服務,超過1G數據大小,需要通過ArcGIS Pro上傳
②在ArcGIS Pro 2.2之前版本要將OSGB數據加載進ArcGIS Pro,需利用Data Interoperability工具將OSGB數據轉換為MultiPatch,再通過Web Scene工具發布至portal。在ArcGIS Pro 2.2中,新增Create Integrated Mesh Scene Layer工具,可以直接將OSGB數據轉為為SLPK數據然后發布至Portal。
3.5 DEM的發布
DEM的發布有兩種形式,一種是發布到server中,一種是發布到portal中
1. 將DEM數據發布至server中,
(1)在Catalog中發布DEM數據至Server。
(2)修改影像服務參數
啟用緩存,使用ArcGIS Online的tiling scheme
選擇LERC格式壓縮,compression為0.01。
LERC - 有限錯誤柵格壓縮 (LERC) 是一種高效的有損壓縮方法,推薦用於具有較大像素深度的數據(如浮點型、32 位、16 位或 12 位數據)。對於浮點數據而言,LERC 比 LZ77 的壓縮效果好 5 到 10 倍,壓縮速度快 5 到 10 倍。對於整型數據,LERC 也優於 LZ77。使用整型數據並且指定的錯誤限制為 0.99 或更低時,LERC 被視為無損壓縮。
如果選擇 LERC,則使用壓縮輸入對話框指定壓縮值。壓縮代表適用於每個像素的最大容差錯誤值(並非圖像的平均值)。該值以鑲嵌數據集的單位指定。例如,如果錯誤值為 10 厘米,而鑲嵌數據集以米為單位,則輸入 0.1。
LERC 格式使用非轉換壓縮算法,因此壓縮值或最大錯誤允許值從 0 到 1,000 不等。此處推薦為0.01。
2. 發布到Portal中
將DEM數據發布影像服務至Portal具體步驟如下:
(1)將2D Layers下的DEM數據發布為Web Layer。右鍵DEM數據sharing—share as Web Layer。
之后會彈出如下對話框:
Layer Type 選擇Tile類型,點擊Publish,發布至Portal成功。
(2)將Elevation Surface下的DEM數據發布為Web Layer 。方法與(1)相同。
在發布時需要注意的是:這兩個圖層必須使用與場景坐標系匹配的切片方案。
發布成功后,在Portal可以看到我們發布的兩個圖層:
為了顯示我們的DEM數據,我們打開Tile Layer並將默認的高程表面移除,點擊添加圖層,添加剛發布的Elevation Layer。顯示效果如下:
3.6 點雲數據的發布
將LAS數據添加進ArcGIS Pro后,需定義數據的空間參考,再利用Create Scene Layer Package工具將LAS Dataset轉換成slpk數據發布至portal。
參考: ArcGIS Pro培訓教程
http://pro.arcgis.com/zh-cn/pro-app/get-started/get-started.htm
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