ArcGIS+deck.gl矢量切片三维化表示建筑白模

Posted 2023-04-11

参考技术A deck.gl YYDS！

很多ArcGIS API for javascript的用户想要ArcGIS的矢量切片技术体系实现Mapbox gl将城市建筑物footprint矢量切片三维化成建筑白模的效果。效果如图：截图来自 mapbox studio 。但目前仅靠ArcGIS VectorTileServer 和 ArcGIS API for JavaScript本身无法达到这样的效果。

ArcGIS API for JavaScript先前与deck.gl已经可以通过多种方式很好的结合。参考：《 ArcGIS API 场景添加 3D Tiles 》、《 ArcGIS与deckgl结合的不同模式 》。那么我们可以去看一下deck.gl能不能利用mapbox gl矢量切片三维化的这个优势。

deck.gl与Mapbox标准的矢量切片有两种结合模式。一个是采用Mapbox底图作为程序全局底图。如： 示例程序 1

优点：可以使用托管在Mapbox gl官网的样式，直接调用Mapbox studio中创作的三维化底图。方便、美观。

缺点：1.web程序底图全局变为了mapbox底图，deck.gl被夺舍了，无法作为单一图层与ArcGIS的场景视图进行结合。

           2.mapbox服务器在外网，并且商用要收费。已经采购了ArcGIS作为内网服务器的用户没有必要额外采购和修改地图制作技术路线。

另一个技术路线是添加MVTLayer作为一个业务图层。如： 示例程序2

优点：1.作为单图层，可以借助ArcGIS + deck.gl的官方结合方式在ArcGIS地图视图和场景视图去直接使用。

           2.既支持开源生态常用的.mvt格式的矢量切片，也支持ArcGIS为代表的.pbf格式的矢量切片。直接支持ArcGIS发布的VectorTileServer。

缺点：1.在渲染层面，MVTLayer不能加载完整矢量切片style.json样式文件。只能通过deck.gl继承的GeoJSONLayer和TileLayer以及Layer的一些属性进行很有限的前端渲染。不能支持完整的 mapbox矢量切片样式标准 。

            2.在数据层面，只能一次性加载全部矢量切片服务下的子图层。在全部图层加载完毕之前，无法进行子图层的过滤。如果后端采用Mapbox世界地图https://api.mapbox.com/v4/mapbox.mapbox-streets-v8/z/x/y.mvt?access_token=token，那么会造成大量数据冗余（Mapbox过滤图层的机制是style.json样式）。如果使用ArcGIS发布的矢量切片服务，我们只需把建筑物footprint单独发布为一个服务即可。

另外：关于type:fill-extrusion的mapbox标准样式，deck.gl其实是不支持的。但他支持 GeoJSONLayer 使用extruded:true + getElevation:number的方式设置根据属性拉伸高度。

服务发布前设置建筑footprint要素类的高度字段高亮。该属性才能被写入矢量切片中。

采用默认的ArcGIS Online切片方案，将建筑物footprint图层发布矢量切片服务。

在REST点击start tile获得切片地址为：https://dans.geoscene.cn/server/rest/services/Hosted/footprint/VectorTileServer/tile/0/0/0.pbf

改写为通用的https://dans.geoscene.cn/server/rest/services/Hosted/footprint/VectorTileServer/tile/z/y/x.pbf

以ArcGIS VectorTileServer为数据源。以 实例程序2 为蓝本，改写地址，添加一些属性。

设置名为footprint的子图层颜色为[218,218,218]。还可以设置成RGBA透明效果，如[218,128,218,128]

设置拉伸生效extruded:true,设置拉伸高度值为矢量切片的属性字段Z_Max的值。

设置最小可见比例13级。用来减少产生无切片的404请求。根据实际数据设置。

设置最大可见比例15级。用来避免出现放大和平移时建筑物消失的现象。根据实际数据情况设置。

设置继承自TileLayer的属性extent : [minX, minY, maxX, maxY]。

效果如下：

在DeckRenderer创建时设置参数getTooltip：info=>

在layer中加入pickable:true

传统的ArcGIS API 场景视图表达三维需要使用建模转mutipatch发布SceneServer的方式 或 二维矢量面FeatureServer拉伸样式的方式。

ArcGIS+deck.gl矢量切片三维化表示建筑白模的技术路线为ArcGIS API场景视图表达三维白模增加了借助VectorTileServer的新的方式。

给ArcGIS 矢量切片增加了前端获得属性和几何的功能。

5分钟，ArcGIS 简单几步从天地图中提取出建筑物轮廓的矢量数据

前言：利用 ArcGIS Pro 从天地图中提取时效性好、位置又准确的建筑物轮廓矢量数据。ArcMap 同理。

天地图应用越来越广泛，其中的数据是比较权威的，准确性都比较高。

另外大家的需求也越来越多，想要用好天地图，比如，想要获得某个地区的建筑物轮廓矢量，当然官方是不可能提供下载的，但是我们可以从天地图影像中提取建筑物轮廓矢量，效果还不错。

1.ArcGIS Pro 下载天地图影像

1. ArcGIS Pro 可以打开自带的天地图-矢量（CGCS2000）；

1. 如果不显示（基本上大家第一次打开都不会显示），这时打开天地图-矢量（CGCS2000）图层的属性，打开自定义参数，右击 tk 列，移除行，只要把这个 tk 列移除就可以了。

1. 缩放移动内容窗口到项目区，打开共享选项卡，选择导出地图。

• 不要忘了勾选写入坐标文件；
• 颜色深度选择8位深度。

Note：如果，如果我使用的栅格数据是从其他地方下载好的呢，本身就是彩色的呢？那也没有关系，添加到 ArcGIS Pro 中再按照8位深度导出即可，如果使用栅格函数中的灰度转换方法也是可行的。

2.栅格二值化

上一步最后导出的图片如下，颜色深度以8位灰度导出就变成了这种黑白灰的图片，建筑物的轮廓一目了然，同时由于勾选上了写入坐标文件，也没有丢失坐标信息。

8位灰度表示2的八次方，即256，表示图像从0开始到255，表示图像的像元取值在这个范围内。

接下来我们需要让0-255的范围取值变成0-2，0表示非建筑物，1表示建筑物，2表示道路，基本上分类三种是极限了，8位灰度图想要再区分更多的地物就非常困难了。

1. 打开符号系统，在图层右击菜单中找到符号系统并打开；
   

1. 符号渲染系统使用分类，方法使用默认的自然间断点分级法，然后类数量选3。手动修改取值范围直到达到满意效果。
   黑色的为非建筑物、白色为建筑物、绿色为道路，如果不单独提取道路的话更加简单。

1. 设置标注名称，按0表示非建筑物，1表示建筑物，2表示道路来设置名称。

1. 渲染器导出。
   在设置好分类间隔和标注名称后，右击栅格图层并导出，在导出栅格界面中勾选使用渲染器。勾选后，导出的栅格数据就是在符号系统中分类好了的。

3.矢量化

栅格在勾选渲染器后导出结果如下，细心的朋友会发现，“建筑物都没有了”。

实际上是因为新添加的栅格数据的默认渲染方式都是拉伸，建筑物只是没有在这个软件中呈现出来，数据本身是正确的。

1. 栅格转矢量。工具箱中找到栅格转面，将栅格数据转为面矢量

1. 数据处理。构建的矢量面如下，打开属性表，其中默认创建的gridcode 字段存储了之前设置的标注名称，即：0表示非建筑物，1表示建筑物，2表示道路来设置名称；

• 可使用按属性选择功能选取出需要的建筑物轮；
• 根据面积排序，栅格掉细碎图斑，毕竟碎斑和一个建筑物要素的面积差异挺大的。

最后获得结果

4.轮廓优化

放大看单栋建筑物轮廓的矢量，有非常多的折点，歪歪扭扭，锯齿一样，这显然不符合建筑物轮廓的特征，不管是现实地物或者是矢量化的要求。

这需要优化，使用规则化建筑物覆盖区工具即可，英文名称：RegularizeBuildingFootprint。

左：优化前；右：优化后

下面是提取的建筑物矢量图斑。

ArcMap 提取的​​操作教程​​，他是使用了 ArcScan 来完成的，不过好像 ArcGIS Pro 没有 ArcScan，可以参考参考。

最后，存在的问题

还有一个说大不大，说小也不小的问题，天地图的矢量影像如何下载？

尽管文章演示了使用 ArcGIS Pro 来下载天地图，但这种方式下载的范围有限，想要下载大范围的、较高级别清晰度的影像就不可行了。

我听说水经注和 Bigemap 这些可以下载，我没有试过，我一直是使用的 QGIS 下载，稍后会有详细教程，心急的朋友可以网上搜一搜。