ArcGIS教程：什么是功能性表面？

　　用于定义GIS如何处理空间中的要素、对象和表面的基本属性之一是GIS的三维(3D)渲染功能。现今社会，术语“三维”被广泛误用，因为当前的许多应用软件实际上存储和显示的是2.5维(2.5D)数据。ArcGIS3DAnalyst扩展模块能够将栅格、TIN、terrain数据集和LAS数据集数据作为功能性表面进行存储，而功能性表面实际上属于2.5D。功能性表面通常呈连续性且表面上所有位置的x,y坐标均只能对应一个高程值或z值。真正的3D表面有时被称为实体模型表面，ArcGIS通过多面体要素来处理这些表面。与具有表面连续性的功能性表面相比，实体模型表面可用于建模和存储真正的3D数据并且每个x,y坐标可以对应多个z值。

　　多面体要素、四面体对象和体素空间都属于真正的3D数据。此类数据有时被视为实体模型表面，其上的每个位置x,y对应了多个z值。电话线杆即属于多面体对象。电话线杆的顶部和底部各有一个z值。然而，如果想要测量电话线杆上的所有脚蹬横木，测量结果将是具有许多z值的x,y空间，其中每个z值分别代表电话线杆上的一个脚蹬横木。

　　四面体对象实质上是三维的TIN。明显的差别在于这些对象构成的是四面体而非二维三角形并且可以进行3D建模。构成四面体对象的结点是不规则排列的，因此这些结点特别适用于复杂多变的表面模型(如汽车、建筑物、植被和动物)。体素指的是体积像素。此类数据非常有趣，因为它可以使用具有相同分辨率和模式的像元块(体素)对3D对象建模。

　　然而，表面通常是作为功能性表面进行建模并且是2.5D的。此类数据具有表面连续性并且与每个位置x,y可以存储多个z值的3D表面或实体表面模型不同。

　　功能性表面

　　3DAnalyst将栅格、TIN、terrain数据集和LAS数据集表面视为功能性表面。对于任意一个给定的位置x,y，功能性表面只能存储一个而非多个z值。最常见的功能性表面是表示地表的陆生表面。陆生功能性表面的其他示例包括深海测探数据、地下水位深度和单个地层。功能性表面还可用于表示描述气候和人口统计数据、资源浓度分布以及其他生物数据的统计表面。此外，功能性表面也可用于表示基于数学表达式(如Z=a+bX+cY)的数学表面。功能性表面通常被称为2.5维面。

　　表面连续性(2.5D和3D)

　　功能性表面被视为连续表面。就是说，无论从哪个方向接近功能性表面上的某个给定位置x,y，该位置处的z值都是唯一的。这与不连续表面形成了鲜明的对比，在不连续表面中，如果以不同的方向接近某个给定位置x,y，可能会得到不同的z值。例如，导致地球表面位移的垂直断层即属于不连续表面。



　　如果分别沿着不连续表面的左侧和右侧接近该垂直断层，可能会在同一个位置x,y观测到不同的z值。

　　断层顶部位置处有一个高程值，而位于断层底部该点下方的位置处也有一个高程值。如上所示，能够存储不连续表面的模型必须能够针对某个给定的位置x,y存储多个z值。

　　实体模型表面

　　与功能性表面模型相比，实体模型表面是能针对任意一个给定的位置x,y存储多个z值的真正3D模型。在计算机辅助设计(CAD)、工程设计和其他需要使用实体对象的应用中，经常会用到实体模型。ArcGIS可以将3D模型作为多面体要素类中的要素进行渲染。

　　适合于实体建模的对象如：机器零部件、公路设施、建筑物和地球表面上的其他对象。在某些情况下，可以通过轻微偏移重复x,y坐标的方式在功能性表面上表示断层和建筑物等三维对象。