Функция Изолинии
Обзор
Функция Изолинии строит линии горизонталей, соединяющих точки с одинаковой высотой, из растрового слоя высот. Горизонтали – это изолинии, созданные в виде растров для визуализации.
Следующие ключевые возможности делают эту функцию мощной:
Изолинии быстро и динамически создаются для очень больших наборов данных, даже для World Elevation.
Изолинии можно сгладить, чтобы обеспечить картографические правильное отображение при сохранении точности изолиний.
Предоставляется динамическое управление над шагом горизонталей.
Выходные данные включают в себя линии горизонталей, утолщенные горизонтали и изолинии с заливкой.
Примечания
Создание слоя изолиний как растрового продукта является значимым для широкого спектра приложений, поскольку изолинии можно наложить на карту и предоставить информацию о ландшафте без показа самих данных. Они полезны в таких областях применения, как проектирование, сельское хозяйство и управление водными ресурсами.
Изолинии, создаваемые этой функцией, являются растрами и, следовательно, их трудно подписать. Надписи горизонталей на цифровых картах часто не требуются, и слой горизонталей применяется для предоставления контекста рельефа для основных карт и снимков.
Изолинии, сгенерированные на основе набора данных высот, представляют собой растры со значением один (1). Утолщенные горизонтали получают значение два (2). Используйте инструмент Идентифицировать, чтобы показать значение высоты горизонтали на основании исходного слоя высот, который возвращает высоту горизонтали, точки, ключевых объектов и высотные отметки с карт и снимков.
Интервал между изолиниями можно задать как статическое значение или установить динамический интервал, с помощью параметра Количество изолиний, он будет автоматически меняться в зависимости от рельефа на изображении. В динамическом режиме задается приблизительное количество горизонталей для отображения, и функция вычисляет соответствующий шаг горизонталей, поддерживая стандартизованные интервалы, например, 1, 5, 10 и т.д. Настройка параметра Число изолиний отключает параметр Интервал изолиний.
Когда Тип изолиний задан как Только сглаженные поверхности, входной слой высот сглаживается при помощи адаптивного фильтра, но горизонтали не создаются. Сглаженный выходной слой затем можно экспортировать и использовать как входные данные для различных инструментов из группы Растровая модель поверхности или инструмента векторных Изолиний.
В качестве примера настройки параметров функций для получения определенного результата, рассмотрим входной растр в географической системе координат WGS_84 и измерениями высот в метрах, для которого вы хотите построить линии горизонталей через каждые 100 футов и базовой высотой 50 футов (т.е. горизонтали будут иметь значения 50 футов, 150 футов, 250 футов и т.д.). Для этого задайте Интервал изолиний равным 100, для Базовой изолинии задайте 50, а для Коэффициент Z значение 3.2808.
Параметры
|
Имя параметра |
Описание |
|---|---|
|
Растр |
Одноканальный набор растрового слоя высот. |
|
Адаптивное сглаживание |
Величина сглаживания, применяемая к линии горизонтали. По умолчанию значение равно 2.5. При более низком значении получаются менее сглаженные, ступенчатые изолинии, а увеличение значения приведет к более сглаженным изолиниям, выглядящим менее зазубренными. |
|
Тип изолиний |
Тип создаваемой изолинии:
|
|
Базовая Z |
Значение базовой изолинии. Изолинии строятся для значений выше и ниже значения этого параметра таким образом, чтобы охватить весь диапазон значений на входном растре. Значение по умолчанию равно 0. Значение 0 часто представляет средний уровень моря, в зависимости от исходного набора данных высот. |
|
Число изолиний |
Количество создаваемых для отображения горизонталей. Этот параметр динамически настраивает шаг горизонталей для соответствия рельефу на изображении и поддерживает стандартные интервалы 1, 5, 10 и т. д. |
|
Интервал изолиний |
Разница по высоте между линиями горизонталей. На относительно ровных участках используется небольшой интервал между изолиниями, а на изменчивой или гористой местности — больший. |
|
N-ная изолиния – утолщенная |
Основная горизонталь, представляемая утолщенной линией. По умолчанию значение равно 5; т.е. каждая 5-я изолиния будет утолщенной. |
|
Коэффициент Z |
Коэффициент конвертации единиц измерения, применяемый при построении изолиний. Значение по умолчанию равно 1. Изолинии генерируются на основе Z-значений входного растра, которые чаще всего измеряются в метрах или футах. При использовании значения по умолчанию (равно 1), изолинии будут иметь те же единицы измерения, что и Z-значения входного растра. Для построения изолиний в единицах измерения, отличных от единиц Z-значений, необходимо задать соответствующее значение коэффициента z. Обратите внимание, для работы этого инструмента необходимо, чтобы единицы измерения горизонтальных координат X, Y и Z-значений поверхности совпадали. Например, если значения высот во входном растре измеряются в футах, но изолинии необходимо построить в метрах, следует задать коэффициент z равным 0.3048 (так как 1 фут = 0.3048 метра). |
Более подробно о функции Изолинии
Картографически сглаженные изолинии
Ключевой особенностью функции Изолинии является возможность строить картографически улучшенные изолинии, для которых убираются артефакты ступенчатости. Если точность повышена и используется источник высот высокой точности, то изолинии, построенные на основании такого источника, часто содержат очень ступенчатые результаты.
В следующих примерах показан эффект сглаживания. В первом примере не применено сглаживание, тогда как во втором примере применено сглаживание с использованием адаптивного фильтра. Сглаженные изолинии гораздо больше похожи на горизонтали на карте и при этом остаются точными.
При создании картографического продукта изолинии обычно сглаживают. Сглаживание необходимо для представления рельефа максимально точно, особенно если в ландшафт входят и плоские, и холмистые районы, и резкие перепады высот. По этой причине нежелательно просто применять к рельефу средний сглаживающий фильтр. Точное сглаживание линий горизонталей является сложным и времязатратным процессом, и функция Изолинии применяет алгоритм адаптивного сглаживания к цифровой матрице рельефа (ЦМР) до того, как строить изолинии. Сглаживание можно рассматривать как форму среднего фильтра, который изменяет размер в зависимости от уклона. Более плоские участки сглаживаются больше, чем крутые, поэтому артефакты ступенчатости удаляются из плоских областей при сохранении необходимой детальности при увеличении уклона. В результате адаптивного фильтрования водотоки, хребты, вершины холмов и другие важные морфологические формы рельефа остаются хорошо представленными.
Векторные изолинии
Если необходимы векторные изолинии и формате класса объектов, из можно построить двумя способами. Во-первых, используйте тип Только сгладить изолинии, как показано ниже, и либо экспортируйте итоговую ЦМР как растр на диск, либо сохраните растровый слой, в который включены результаты при включенной опции Только сгладить изолинии. Затем используйте функцию Изолинии, доступную в дополнительном модуле ArcGIS Spatial Analyst, чтобы создать векторные изолинии со сглаженной ЦМР или растровый слой в качестве входных данных. Итоговые изолинии получат ту же форму, что и те, что строятся растровой функцией. Векторные изолинии можно надписывать, если это необходимо.
Контуры с заливкой
В функции также есть опция для построения регионов изолиний с заливкой. По существу, вместо пространства NoData между горизонталями, они заполняют его значением, представляющим шаговое значение высоты. Изолинии с заливкой также можно комбинировать с адаптивным сглаживающим фильтром Гауссова Sigma.
