27.11.2000 1

Darstellung, Visualisierung und Analyse des Geländes

TINS und andere Repräsentationsmodelle

27.11.2000 2

Repräsentationsmodelle für das Gelände

• Punktraster und Farbskala zur Darstellung der Höhe

Sammlung einzelner Objekte in Vektorform (Punkte, Linien, Objekte)

Dreiecksvermaschungen (TINS)

27.11.2000 3

Andere Geländedarstellungen

• Mathematische Funktion

• Höhenraster oder Höhenlinien

• Schattierung der Oberfläche

• Flächen mit unterschiedlicher Höhe

27.11.2000 4

Das Höhenpunktraster=> Oberflächenraster mit Punkthöhen (für kleine Maßstäbe)

z.B aus Luftbildern

+ einfach aufgebaut+ kompakt zu speichern

- entspricht nicht der Veränderlichkeit des

Geländes (Schlucht oder Gipfel)- Originaldaten gehen beim Interpolieren des Rasters verloren

=> Höhere Genauigkeit erfordert dichteres Raster

1 2 3 2 2 2 1

2 2 2 3 2 2 2

2 2 2 2 3 2 2

3 3 2 2 3 2 2

3 3 3 2 2 3 2

4 4 3 3 2 2 3

27.11.2000 5

Die Höhenlinien

=> Linien gleicher Höhe (für jeden Maßstab) z.B aus Höhenpunktraster

+ sehr anschaulichfür die Auswertung

- Die Menge aller Punkte einer Isolinie zu speichern ist

keine gute Datenrepräsentation

=> Höhere Genauigkeit erfordert dichteres Raster

1 2 3 2 2 2 1

2 2 2 3 2 2 2

2 2 2 2 3 2 2

3 3 2 2 3 2 2

3 3 3 2 2 3 2

4 4 3 3 2 2 3

27.11.2000 6

Die Dreiecksvermaschung (TIN)

=> TIN/Dreiecksvermaschung (mit Punkten, Linien und Aussparungsflächen)

+ Delaunay Triangulation+ Die Punktdichte ist dem

Gelände angepasst+ Originaldaten gehen nicht verloren+ viele Punkte sind dort, wo sich das

Gelände „abrupt“ ändert

- Benötigt meist die Beschaffung von Datenpunkten vor Ort

27.11.2000 7

Die Dreiecksvermaschung (TIN)

Eingabedaten: Punkte, Linien und Polygonflächen

Ausgabe in Konturkarten: - Oberflächenraster- Höhenlinien- Dreieckvermaschung

Bruchkantenharte/weiche

Punkte (x,y,z)Geländepunkte

Flächen gleicherHöhe

27.11.2000 8

TIN (Triangulated Irregular Network)

- Jedes Dreieck bildet eine Oberfläche mit gleichem Gefälle im 3D

- Sehr Effizient, da 3 Punkte eine Ebene genau bestimmen

Z

face

edge

node

X

Y

27.11.2000 9

Darstellung von Oberflächen mittels einer Dreiecksvermaschung

Entsteht, wenn man ein TIN auf eine ebene Karte projeziert mit farbiger Repräsentation für Höhe, Neigung und anderen Aspekten

27.11.2000 10

Aufbauen eines TIN‘S

1. Triangulation über die Punkte2. Bruchkanten werden einbezogen und neue Punkte auf der Bruchkante erzeugt3. Aussparungsflächen werden eingefügt, was

auch wieder zu neuen Bruchkanten führt.

=> Beim TIN wird eine Liste aller Punkte einesGeländes gespeichert und für jede Oberfläche (TIN/Face) eine Liste ihrer Nachbarn

27.11.2000 11

Aufbauen eines TIN‘S (Skizze)

1

3

2

27.11.2000 12

Effizientere Speicherung

Es werden nur die unbedingt notwendigen Punkte gespeichert, die man benötigt, um das Gelände exakt darzustellen

=> Speicherung der Maxima (Gipfel), Minima (Gruben/Täler) und Neigungswechsel bzw. Sattelpunkte

27.11.2000 13

Delaunay Triangulation

Beim verwendeten Verfahren zum Erstellen des TIN‘s (Delaunay Triangulation) werden möglichst gleichseitige Dreiecke angestrebt.

Dieser Algorithmus führt zu einer immer gleichen Vermaschung unabhängig vom Startpunkt.

27.11.2000 14

Analysen mit einem TIN

Berechnung von Höhe, Neigung und magnetischen Richtungswinkel der Neigung jedes Punktes einer TINoberfläche/face.

Erzeugung von Konturen durch linearer oder weicher Interpolation über die Dreiecksvermaschung

Automatische Bestimmung einer Höhenskala für ein GeländeStellt Statistiken zusammen für ein Gelände so wie Volumen gegenüber einer Referenzebene, Durchschnittsneigung, Flächeninhalt und Umgrenzungslinien

Erstellen von Höhenprofilen entlang einer vorgegebenen Strecke im Gelände

Analyse, welches Gebiet von einem Punkt auf der Oberfläche zu sehen ist

27.11.2000 15

Analyse,welches Gelände sichtbar ist

sichtbar sichtbar

27.11.2000 16

Grenzen der Höhendarstellung

- Überhänge und Höhlen

Aus TIN‘s können wieder Höhenlinien interpoliert werden !Aus TIN‘s können wieder Höhenlinien interpoliert werden !

27.11.2000 17

Isolinien

Äquidistanz kann nachträglich geändert werden

Zahlen werden auf der Isolinie eingefügt

Zähllinien können hervorgehoben werden

Zwischenräume können zwischen den Isolinien eingefärbt werden

27.11.2000 18

Geländedarstellungen unter ArcInfo 8.0

• Edges with the same symbol => Kantendarstellung• Face aspect [...] => Richtung des Gefälles [farbig]• Face elevation [...] => Oberflächenanstieg [farbig]• Face slope [...] => Oberflächenneigung [farbig]• Faces with the same symbol => Oberfläche einfarbig• Node elevation [...] => NN-Höhe der nodes [farbig]• Nodes with the same symbol =>Nodes einfarbig

27.11.2000 19

Kantendarstellung und einfarbige Oberflächendarstellung

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen

2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“ Edges with the same color

Faces with the same symbol

27.11.2000 20

Richtung des Gefälles und einfarbige Nodes

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen

2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“Face aspects with graduated color rampNodes with the same symbol

Richtung des Gefälles

27.11.2000 21

Farbige Darstellung des Oberflächenanstieg

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen

2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“Face elevation with graduated color ramp

27.11.2000 22

Farbige Darstellung der Geländeneigung und Höhe der Nodes

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen

2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“Node elevation with graduated color rampFace slope with graduated color ramp

Änderung der Farbe für die Soll-Neigung AutobahnplanungRote und orange Neigung sind OK

27.11.2000 23

Volumenberechnung über ein TIN1. In der Arc Toolbox unter Analysis Tools und Surface, dann Volume wählen

2. Bei Input den TIN-Ordnerangeben und unter Output danneine beliebige mxd Datei

3. Nachdem man dann die Bezugsebene angegeben hat über diedas Volumen berechnet wird, bekommt man Fläche und Volumen-inhalt in einer Datei ausgegeben.

27.11.2000 24

Herstellung von Höhenlinien

1. Unter Arc Toolbox und Surface, den Contour Wizard öffnen2. Input Surface: Tin_surface als Ordner eingeben3.Intervall der Höhenlinien 100 Meter4.Base contour auf 0 Meter einstellen5.Bei Output Item wählt man einen Namen wie z.B. Contour6.Weichdarstellung des Geländes, je höher der Wert, desto runder sind die Höhenlinien, aber desto länger dauert es auch (auf 10 stellen)7. Weed Tolerance (Unkrauttoleranz) auf 0 Meter8. Output z-units [in Meter]9. Output coverage z.B. Test.mxd

27.11.2000 25

Herstellung von Höhenlinien

10. Über Arc Catalog in ArcInfo einbringen

11. Farbskala für die Höhenlinien unter Properties, Symbology und Quantities, Graduated colors wählen und unter Value Dateiname-ID wählen, dann noch Defined Intervall anwählen.

Wichtig ! Regelmäßiges Raster

12. Beschriftung der Höhenlinien unter Propertiesund Labels, einen Haken bei Label Features machen und im Labelfield Dateiname-id wählen

13. Freistellen von Höhenlinen unter Properties,Label und Placement options, On top of line wählen und unter Properties, Labels, Symbol, Properties und Mask, dort dann Halo wählen

27.11.2000 26

ÜbungenÜbung 1

Stelle aus Tin_study unter V:\Dietmar eine der dargestellten Karten her !

Übung 2

Berechnen Sie aus dem Tin_study Ordner unter V:\Dietmar

das Volumen der Bergspitzen über 3.000 Meter!

Übung 3

Stellen Sie anhand dem Tin_study Ordner unter V:\Dietmar

eine Höhenlinienkarte mit einer definierten Teilung von 150 Meter her und freigestellten Höhenlinienzahlen !

27.11.2000 27

Kantendarstellung und einfarbige

Oberflächendarstellung

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“ Edges with the same color

Faces with the same symbol

Richtung des Gefälles und einfarbige Nodes

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen

2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“Face aspects with graduated

color rampNodes with the same symbol

Farbige Darstellung der Geländeneigung

und Höhe der Nodes

1. Unter V:\Dietmar tin_study öffnen

2. Properties von tin_study „Dismiss“ die

Voreinstellung

3. „Add“Node elevation with graduated color rampFace slope with graduated color rampÄnderung der Farbe für die Soll-Neigung

27.11.2000 28

Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit