Das Werkzeug Skyline generiert eine 3D-Polyliniendarstellung der Linie, die den Himmel von der Oberfläche und den Features trennt, die die einzelnen Beobachterpunkte umgeben. Außerdem können mit dem Werkzeug Silhouetten generiert werden, die vom Werkzeug Skyline-Barriere zum Erstellen von Schattenvolumen verwendet werden können.
Sind nur Beobachterpunkte vorhanden, wird die resultierende Skyline als Horizontlinie oder Kammlinie bezeichnet. Die Horizontlinie wird erstellt, indem eine Sichtbarkeitslinie vom Beobachter festgelegt wird, die den in den Azimutoptionen angegebenen Azimutbereich abdeckt. Eine Sichtbarkeitslinie wird nach jeder Azimut-Schrittgröße überprüft, und alle Azimutwerte werden in Grad ausgedrückt. Je kleiner die Schrittgröße, desto umfassender die Referenzpunkterfassung, was eine präzisere Darstellung der Kammlinie zur Folge hat. Eine Kammlinie wird als 3D-Linie generiert, wobei jeder Stützpunkt der am weitesten entfernte sichtbare Punkt entlang jeder Referenzsichtbarkeitslinie ist. Wenn der Beobachter in einer bestimmten Richtung bis zur Kante der Oberfläche sehen kann, wird der Stützpunkt an dem Punkt generiert, an dem die Sichtbarkeitslinie die Kante der Oberfläche erreicht. Wenn ein Wert für den Parameter Maximaler Horizontradius angegeben wird, befindet sich der Stützpunkt zwar immer noch entlang der Sichtbarkeitslinie, ist aber nicht weiter als der angegebene Höchstwert vom Beobachterpunkt entfernt.
Für jeden der drei Azimutparameter kann anstelle eines Wertes ein Feld des Parameterwertes Eingabe-Beobachterpunkt-Features angegeben werden. Dies ist nützlich, wenn mehrere Beobachterpunkte vorhanden sind und somit mehrere Skylines erstellt werden sollen.
Der Wert des Parameters Eingabe-Features kann eine beliebige Kombination aus Multipatches, Polylinien und Polygonen sein. Polylinien- und Polygon-Features werden nur als 3D-Layer mit Basishöhen- und Extrusionsinformationen akzeptiert.
Wenn ein Wert für den Parameter Eingabe-Oberfläche angegeben wird, werden die Optionen Radius der virtuellen Oberfläche und Höhe der virtuellen Oberfläche ignoriert. Wenn keine Oberfläche angegeben und der Parameter Radius der virtuellen Oberfläche auf 0 gesetzt wird, wird eine virtuelle Oberfläche verwendet, deren Höhe leicht unter dem niedrigsten Z-Wert in den Eingabe-Features liegt, und der Radius der virtuellen Oberfläche wird auf den Durchschnittswert aller Entfernungsmessungen vom Beobachterpunkt zu jedem Feature-Envelope gesetzt.
Wenn die Option Alle Details für den Parameter Feature-Detaillierungsebene angegeben ist, wird jede Kante (von Dreiecken oder äußeren Ringen) innerhalb des Features berücksichtigt. Wenn der Parameter Feature-Detaillierungsebene auf Konvexer Footprint festgelegt ist, wird der Anteil des Features an der Skyline durch den oberen Umfang des konvexen Polygons generiert, das die konvexe Hülle des Footprints (horizontale Projektion in der XY-Ebene) des Features darstellt, erhoben auf die Höhe des höchsten Stützpunktes innerhalb des Features. Wenn Envelope angegeben ist, wird der Anteil an der Skyline-Analyse durch den oberen horizontalen rechteckigen Umfang des rechteckigen Volumenkörpers generiert, der das Feature umhüllt (vertikale Flächen im rechten Winkel zur X- und Y-Achse).
Hinweis:
Das Werkzeug erkennt keine Gebäudeüberhänge, auch nicht bei der Einstellung "Alle Details". Das Werkzeug verhält sich so, als ob jede nicht vertikale Kante im Feature eine vertikale Linie hätte, die sich von jedem Ende der Kante bis zur Skyline erstreckt, und alles, was sich zwischen den beiden vertikalen Linien befindet, wird vom Feature verdeckt. Wenn ein Gebäude einen schmalen Unterbau und einen Turm mit einer deutlich breiteren Spitze besitzt, bewirkt die Spitze, dass die Skyline so generiert wird, als hinge ein Tuch von der Spitze herab.
Die 3D-Polylinie enthält für jeden Stützpunkt ein numerisches (Long Integer) Tag (ID). Dieses Tag wird nicht gespeichert, wenn sich die Ausgabe in einem Shapefile befindet. Das Tag enthält Informationen zu dem Polylinienschenkel, der dem Stützpunkt folgt.
Durch Aktivierung des Parameters Skyline segmentieren werden einzelne Linien für jedes kontinuierliche Feature erstellt, was sich auf die Skyline und jede Übergangslinie, die diese Features verbindet, auswirkt. Übergangslinien verlaufen entlang eines imaginären Radials vom Beobachter aus und werden durch den Wert -2 im ID-Feld gekennzeichnet. Der Wert -1 gibt an, dass die Skyline durch die Oberfläche definiert wird, und Werte, die größer als oder gleich 0 sind, kennzeichnen das Eingabe-Multipatch-Feature, das zur Skyline beiträgt.
Das Werkzeug Skyline enthält drei maßstabsbezogene Parameter, die sich auf die Höhe der Stützpunkte in der Skyline auswirken:
- Auf Prozentsatz skalieren: Gibt den Prozentsatz des ursprünglichen vertikalen Winkels (Winkel über dem Horizont oder Höhenwinkel) oder der Höhe an, bei dem jeder Skyline-Stützpunkt platziert werden soll. Bei Eingabe von 0 oder 100 erfolgt keine Skalierung. Der Wert kann eine beliebige Zahl sein, liegt aber in der Regel im Bereich von 70 oder 80.
- Skalieren nach: Gibt an, ob die Skalierung unter Berücksichtigung des vertikalen Winkels oder der Höhe jedes Stützpunktes (relativ zum Beobachterpunkt) erfolgen soll.
- Skalierungsmethode: Bezieht sich darauf, ob alle Stützpunkte relativ zum vertikalen Winkel (oder zur Höhe) des Stützpunktes mit dem größten vertikalen Winkel (oder der größten Höhe) skaliert werden sollen oder ob die Skalierung relativ zum ursprünglichen vertikalen Winkel (oder zur ursprünglichen Höhe) des berücksichtigten Stützpunktes erfolgt.
Wenn beispielsweise der Parameter Auf Prozentsatz skalieren entsprechend der Option Vertikaler Winkel vom Beobachter auf 80 Prozent festgelegt ist und die Skyline-Methode Skyline-Maximum verwendet wird, lautet das Ergebnis wie folgt:
- Der vertikale Winkel wird für jeden Stützpunkt in der Skyline überprüft, und der höchste Wert wird als maximaler vertikaler Winkel gespeichert.
- Die Verringerung des vertikalen Winkels wird mit 20 Prozent (d. h. 100 minus 80) des ursprünglichen maximalen vertikalen Winkels berechnet.
- Jeder Stützpunkt in der Skyline wird verringert, sodass der vertikale Winkel zu diesem Stützpunkt um denselben Wert kleiner ist, der für den Stützpunkt mit dem maximalen vertikalen Winkel berechnet wurde.
In allen Fällen ändert sich nur der Z-Wert jedes Stützpunktes und nicht der X- oder Y-Wert. Das bedeutet, dass der Stützpunkt gerade nach unten abfällt (sofern der Maßstabsfaktor kleiner als 100 Prozent ist).
Gebäudefreie Zone
Gebäudefreie Zonen beschreiben einen Raum, dessen Strukturen um einen bestimmten Beobachterpunkt nicht in den Raum hineinragen dürfen, um die Sicht des Beobachters auf die umliegenden Interessenregionen beizubehalten. Gebäudefreie Zonen behalten in der Regel Gebirgeansichten von bestimmten Positionen bei und können anhand der Höhenoberfläche als einzige Eingabe in das Werkzeug Skyline berechnet werden. Der Azimutbereich würde begrenzt, um den Interessenbereich zu umschließen, und für die maßstabsbezogenen Parameter würden die folgenden Einstellungen verwendet:
- Auf Prozentsatz skalieren: 80
- Skalieren nach: Vertikaler Winkel vom Beobachter
- Skalierungsmethode: Skyline-Maximum
Die resultierende Skyline würde dann als Eingabe für das Werkzeug Skyline-Barriere verwendet, um ein Modell der gebäudefreien Zone zu erstellen, und mithilfe des Werkzeugs Überschneiden 3D könnte ermittelt werden, ob ein vorgeschlagenes Gebäude in die gebäudefreie Zone hineinragt.
Silhouetten und Schattenvolumenanalyse
Silhouetten definieren die Umrisslinie von Features, die aus der Perspektive der Beobachterpunkte auf eine vertikale Ebene projiziert werden. Sie können durch Aktivieren des Parameters Silhouetten erstellen erstellt werden. Silhouetten können vom Werkzeug Skyline-Barriere zum Generieren von Schattenvolumen verwendet werden.
Jedes Eingabe-Feature weist eine entsprechende Silhouette für jeden Beobachterpunkt auf. So würden beispielsweise bei fünf Beobachtern (z. B. fünf Sonnenpositionen) und zehn Features (z. B. Gebäuden) fünfzig Silhouetten erstellt. Die Silhouette ist ein Multipatch, das in der Regel vertikal verläuft und – aus der Perspektive des Beobachters – direkt hinter dem Feature platziert wird.
Beim Erstellen von Silhouetten werden Oberflächen-Eingaben und Azimut-Steuerelemente ignoriert.
Die Aktivierung des Parameters Skyline segmentieren bewirkt, dass jede Silhouette mit divergierenden Strahlen erstellt wird, die vom Beobachterpunkt kommen. Dies ist normalerweise für Schattenstudien mit Sonnenlicht nicht erwünscht, da für die Modellierung der Sonneneinstrahlung parallele Strahlen erforderlich sind. Deshalb sollte der Parameter Skyline segmentieren deaktiviert werden.
Die Projektion wird unter der Annahme durchgeführt, dass sich der Beobachter unendlich weit vom Feature entfernt befindet, sodass die Sichtlinien (Lichtstrahlen) parallel zueinander verlaufen. Das bedeutet, dass der Beobachter sehr nah am Feature platziert werden kann, ohne dass Probleme mit divergierenden Strahlen auftreten.
Die exakte Richtung der Lichtstrahlen verläuft vom Beobachterpunkt zum Mittelpunkt aller Features, die bei einer Ausführung des Werkzeugs berücksichtigt werden sollen. Dieser imaginäre Mittelpunkt wird wie folgt berechnet. Für jedes Feature wird der Mittelpunkt seines Envelopes (ein rechteckiger ausgefüllter Rahmen mit parallel zu den Hauptachsen verlaufenden Kanten) berechnet. Der Mittelpunkt aller Features entspricht dem Mittelpunkt des Envelopes, der alle Feature-Mittelpunkte umschließt. Das bedeutet, dass die Lichtstrahlen für alle Features, die bei einer Werkzeugausführung berücksichtigt werden, parallel zueinander verlaufen.
Weitere Überlegungen
Die nicht lineare Variation des Höhenwinkels entlang der Oberkante eines Gebäudes wird vom Werkzeug Skyline nicht berücksichtigt. Wenn der Beobachter äquidistant von zwei Punkten an jedem Ende der Oberkante eines nahe gelegenen Gebäudes ist und diese Oberkante an der Skyline beteiligt ist, ist der Höhenwinkel zu einem imaginären Mittelpunkt der Kante größer als der der Endpunkte. Dieser Aspekt kann vernachlässigt werden, wenn Gebäude weit vom Beobachter entfernt sind. Er kann sich jedoch bemerkbar machen, wenn sich Gebäude näher am Beobachter befinden.