ArcGIS Pro三维简介及使用

       最近几年，随着二维应用的成熟和趋同，三维数据采集成本的降低、计算机技术与硬件的发展，三维的需求不断增强，并衍生出新的需求如BIM、VR/AR等，三维在更多的领域得到了广泛的应用如数字城市、智慧城市、城市规划等。

       在ArcMap中，二、三维数据是分开处理的，arcmap用来处理二维数据，三维数据则是通过ArcScene处理，而在新推出的桌面产品ArcGIS Pro中，可以实现二、三维一体化。

一、基本概念

         ArcGIS Pro中场景分为两类：Globe Scene和Local Scene。两者区别大致如下：

（1）Globe Scene（球体三维）：根据Web墨卡托或者GCS WGS84坐标系在球体上展示数据。可以添加的图层包含：

       ①切片（必须采用WGS84或者web墨卡托）：同一场景中的所有切片图层都必须具有相同的空间参考和切片方案

      ②场景图层（WGS84）

      ③具有任意空间参考的非缓存图层（会动态投影）

                             

（2）Local Scene：只支持投影坐标系

                            

二、支持的三维数据格式

        ArcGIS支持的三维数据，主要可以分为以下几类：

①传统精细模型--对模型数据进行转换，转换为multipatch数据格式

②BIM--Pro2.2原生支持Revit格式，可直接转为multipatch格式

③倾斜摄影模型--提供工具转成slpk工具/或者通过FME工具将osgb转成multipatch

④DEM--可将DEM发布为image service，直接在Web端三维地形中使用

⑤点云--提供工具直接将las数据集转成slpk格式

2.1 传统精细模型

       3ds Max\Sketch up是目前国内应用比较广泛的建模软件，通过Pro的Import 3D Files工具，可以将3ds、dae、flt、obj、skp等格式直接导入，转换成multipatch格式

                                                 

    注意：①需要将3ds纹理数据及模型数据放在一个文件夹中

               ②wrl数据导入时，纹理数据要放在wrl上层目录中的maps文件夹下

               ③输出位置选择File Geodatabase，否则会丢失纹理。

2.2 BIM模型

        Pro2.2版本中可以直接加载Revit格式，加载之后图层为multipatch数据类型，利用 Layer 3D To Feature Class工具，可以批量将图层导出为要素类，储存在Filegdb中。

2.3 倾斜摄影

       随着无人机的发展、基于照片构建三维模型的技术日渐成熟，三维数据制作成本逐渐降低，并成为三维数据的重要来源之一。I3S标准作为开放的标准已经得到了市面上主流的倾斜摄影测量建模软件的支持如Smart 3D、Pix4D、Vricon，这些软件均支持基于I3S标准的数据格式SLPK的导出。【比较建议，处理无人机影像时，直接导出slpk】

       同时ArcGIS Pro也可以支持将osgb格式的倾斜摄影数据转换成MultiPatch或SLPK实现发布三维服务。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转换为SLPK数据的工具—Create Integrated Mesh Scene Layer Package[这个工具在2.2版本中不稳定，会出现bug，运行成功，但是没有输出结果]。

1.通过FME工具将osgb转换成multipatch

（1）需要安装数据互操作模块，该模块是单独的安装包，要和Pro版本保持一致，且需要单独授权【ToolBox中选择quick import也可以调出FME工具】

                                           

（2）选择File-Generate Workspace

                                                                  

     弹出对话框，在Reader编辑器中选择OSGB文件格式，并导入数据，选择数据坐标系。在Writer编辑器中选择File GDB文件格式，选择输出的路径，并指定输出坐标系

                                                  

（3）转换成功后，可以在Pro中加载

         

2. 使用Create Integrated Mesh Scene Layer Package工具转换（2.2目前版本中有bug，等待后续修复）

                                                                 

2.4 DEM数据

        在ArcScene中，为了让DEM显示为三维效果，一般是通过修改DEM的BaseHeight属性，将浮动表面设置为DEM数据本身，实现三维效果，在Pro中，如果将DEM数据加载进局部场景中，会显示平面的DEM数据，但是如果在高程表面中添加DEM数据，会达到三维的效果，如下图：

            

2.5 点云数据

     

       ArcGIS Pro 支持以 LAS 或经过优化的 LAS (.ZLAS) 文件形式提供的激光雷达数据。在 ArcGIS Pro 中有多种不同的格式（数据集）可用于管理和处理激光雷达数据，其中包括 LAS 数据集、镶嵌数据集和点云场景图层。此外，单个 LAS 或 ZLAS 文件可用于与 LAS 数据集具有相同支持的 ArcGIS Pro 中。

       加载.las数据过程如下：

（1）在Catalog中选择需要创建LAS数据集的文件夹，右键—New—New LasDataset。

                                             

（2）右键Las数据集—属性—LAS Files—Add Files将LAS文件添加进LAS Dataset，然后将LAS Dataset添加进Scene。

                 

效果如图：

             

三、三维服务发布

          ArcGIS平台通过ArcGIS Pro可以发布三维图层/场景服务到Portal上，从而实现数据的共享。客户端只需要使用支持WebGL浏览器就可以查看共享的资源。由于在发布三维服务时创建的缓存切片支持索引结构和LoD服务，因此在桌面、移动和Web端加载的效率大大提高。

3.1 环境要求

       ArcGIS Enterprise标准版或者高级版+Data Store关系型和切片缓存

       小于1G的slpk数据可直接通过浏览器上传发布

3.2 传统精细模型

       通过Import 3D Files工具将3ds、dae、flt、obj、skp等格式的导入，并转换成MultiPatch数据类型。可以在Share选项卡的Share As标签页点击Web Scence将场景发布至Portal。也可以将数据转换成SLPK再在Portal中发布。

                                   

3.3 BIM数据发布

①直接导入BIM数据，以multipatch数据格式存在，使用Layer 3D To Feature Class批量将BIM数据转成multipatch要素类，保存至filegdb中，通过Pro的Share As Web Scene直接发布为三维服务

②将数据转换为slpk格式，小于1G的直接通过网页发布，大于1G的，使用工具共享包发布到Portal中

3.4 倾斜摄影发布

①通过Drone2Map或Smart3D等倾斜摄影软件直接生成SLPK数据包，上传到Portal中发布三维服务，超过1G数据大小，需要通过ArcGIS Pro上传

②在ArcGIS Pro 2.2之前版本要将OSGB数据加载进ArcGIS Pro,需利用Data Interoperability工具将OSGB数据转换为MultiPatch，再通过Web Scene工具发布至portal。在ArcGIS Pro 2.2中，新增Create Integrated Mesh Scene Layer工具，可以直接将OSGB数据转为为SLPK数据然后发布至Portal。

3.5 DEM的发布

        DEM的发布有两种形式，一种是发布到server中，一种是发布到portal中

1. 将DEM数据发布至server中，

（1）在Catalog中发布DEM数据至Server。

       

（2）修改影像服务参数

       启用缓存，使用ArcGIS Online的tiling scheme

         

选择LERC格式压缩，compression为0.01。

       

       LERC - 有限错误栅格压缩 (LERC) 是一种高效的有损压缩方法，推荐用于具有较大像素深度的数据（如浮点型、32 位、16 位或 12 位数据）。对于浮点数据而言，LERC 比 LZ77 的压缩效果好 5 到 10 倍，压缩速度快 5 到 10 倍。对于整型数据，LERC 也优于 LZ77。使用整型数据并且指定的错误限制为 0.99 或更低时，LERC 被视为无损压缩。

• 如果选择 LERC，则使用压缩输入对话框指定压缩值。压缩代表适用于每个像素的最大容差错误值（并非图像的平均值）。该值以镶嵌数据集的单位指定。例如，如果错误值为 10 厘米，而镶嵌数据集以米为单位，则输入 0.1。
• LERC 格式使用非转换压缩算法，因此压缩值或最大错误允许值从 0 到 1,000 不等。此处推荐为0.01。

 2. 发布到Portal中

将DEM数据发布影像服务至Portal具体步骤如下：

（1）将2D Layers下的DEM数据发布为Web Layer。右键DEM数据sharing—share as Web Layer。

            

之后会弹出如下对话框：

                                                       

Layer Type 选择Tile类型，点击Publish，发布至Portal成功。

（2）将Elevation Surface下的DEM数据发布为Web Layer 。方法与（1）相同。   

在发布时需要注意的是：这两个图层必须使用与场景坐标系匹配的切片方案。

发布成功后，在Portal可以看到我们发布的两个图层：

           

      为了显示我们的DEM数据，我们打开Tile Layer并将默认的高程表面移除，点击添加图层，添加刚发布的Elevation Layer。显示效果如下：

                                                  

         

3.6 点云数据的发布

         将LAS数据添加进ArcGIS Pro后，需定义数据的空间参考，再利用Create Scene Layer Package工具将LAS Dataset转换成slpk数据发布至portal。

 

 

 

 

 

 

 

 

参考： ArcGIS Pro培训教程

           http://pro.arcgis.com/zh-cn/pro-app/get-started/get-started.htm