Обзор
Функция Изолинии строит линии горизонталей, соединяющие точки с одинаковой высотой, из растровой поверхности высот. Горизонтали – это изолинии, созданные для визуализации растра.
Имеют значение следующие ключевые особенности данной функции:
- Изолинии быстро и динамически создаются для очень больших наборов данных, даже на весь мир.
- 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. Это применяется в приложениях для инженерно-технических работ, сельского хозяйства и управления водными ресурсами.
Изолинии, производимые этой функцией, являются растром, и поэтому их непросто надписать. Надписи горизонталей на цифровых картах часто не требуются, и слой горизонталей применяется для предоставления контекста рельефа для основных карт и снимков.
Изолинии, построенные из набора данных высот, являются растрами 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.
Шаг горизонталей можно задать как статичное значение или динамически при помощи параметра Число изолиний, который автоматически изменяет интервал на основании холмистости 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. Настройки параметра Число изолиний делают неактивным 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, Базовую изолинию равной 50, а Коэффициент Z равным 3.2808.
Параметры
| Имя параметра | Описание |
|---|---|
Растр | Одноканальный набор растровых данных 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. Малая высота сечения используется в относительно плоских областях, а большие значения интервала используются для горного рельефа. |
N-ная изолиния – утолщенная | Основная горизонталь, представляемая утолщенной линией. По умолчанию значение равно 5; т.е. каждая 5-я горизонталь 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 рельефа 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 остаются представленными водотоки, хребты, вершины холмов и другие важные морфологические формы рельефа.
Векторные изолинии
Если необходимы векторные изолинии и формате класса объектов, из можно построить двумя способами. Во-первых, используйте тип Только сглаженные поверхности, как показано ниже, и либо экспортируйте итоговую ЦМР и сохраните как растр на диск, или сохраните растровый слой, в который включены результаты опции Только сглаженные поверхности. Затем используйте инструмент Изолинии, доступный в ArcGIS Spatial Analyst extension , чтобы построить векторные изолинии из сглаженной ЦМР или растрового слоя. 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.
