Modelización y análisis del terreno

7. Modelos de visibilidad La utilidad de los modelos digitales de simulación de cuencas de visibilidad reside en sus múltiples aplicaciones. Localización de puntos de emisión con mayor cobertura territorial, ubicación de torres de vigilancia, impactos visuales de infraestructuras, son algunos de los principales fines que se sirven de la simulación de la visibilidad. En esta práctica se va a ver la utilidad de las principales funciones existentes a partir de ArcGIS, VIEWSHED, cuenca de visibilidad, y OBSERVERS, desde Spatial Analyst. ► Iniciar un nuevo documento de mapa, con el nombre Intervisibilidad.mxd. ► Definir las propiedades del Data Frame

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Nombre del Data Frame: Visibilidad Definir el sistema de coordenadas como: European Datum 1950 UTM Zone 31 N. Aplicar los cambios

al Data Frame el feature class REPETIDORS de la geobase de datos ► Añadir MAT_MTIG.mdb. Añadir el MDE AMMDETIN.

Líneas de Intervisibilidad Existe una utilidad de 3D Analyst que nos permite ver y construir una línea de intervisibilidad entre dos puntos conocidos sobre una superficie. Esta función se denomina Line of Sight, y se encuentra disponible en la barra de herramientas del 3D Analyst. ▼ Seleccionar como Layer objetivo en la barra de herramientas 3D Analyst Tools el MDE AMMDETIN, para una correcta interpolación en función de la superficie. > Pulsar sobre el botón Line of Sight para activar la herramienta: aparecerá el cuadro de diálogo de parámetros. Se puede definir una sobreelevación (offset) sobre la superficie, tanto del punto observador (observer), como del punto objetivo (target). > Trazar una línea entre dos puntos de la capa repetidors. Se interpola una línea que en función del relieve, a partir del MDE, muestra en que tramos existe intervisibilidad (verde), y en cuales no (rojo, ocultamiento topográfico) con el punto objetivo. El punto azul indica donde se produce la obstrucción. > Reproducir la línea entre diferentes puntos e introduciendo diferentes valores de sobreelevación. Visualizar los resultados

Identificación de los elementos de una línea de intervisibilidad

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Definición del parámetro de sobreelevación de observadores y destino

▼ Para facilitar el análisis de la línea de intervisibilidad es posible realizar dos acciones: Generación de un perfil topográfico: sobre la barra de herramientas 3D Analyst seleccionar la herramienta Profile Graph.

Creación de un perfil topográfico a partir de la línea de intervisibilidad

Visualización en un escenario 3D: abrir un documento de ArcScene, añadir y proyectar el MDE. > Copiar desde ArcMap el gráfico de línea de intervisibilidad. Pegar sobre el escenario 3D y visualizar el resultado.

Visualización de la línea de intervisibilidad sobre un escenario 3D

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Construcción de líneas de intervisibilidad en entorno 3D La simulación de cuencas visuales se basa en la proyección de líneas de intervisibilidad de manera masiva, con origen en el punto de observación y destino todas las localizaciones, celdas, del área de estudio, MDE. Una primera aproximación a la generación masiva de las líneas de intervisibilidad se puede aplicar a través de ArcScene, en un entorno 3D, a través de las funciones de la extensión 3D Analyst. ► Iniciar un nuevo documento de escena, con el nombre Intervisibilidad.sxd. ► Definir las propiedades de la Scene Frame

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Nombre del Scene Frame: Visibilidad Definir el sistema de coordenadas como: European Datum 1950 UTM Zone 31 N. Aplicar los cambios

al Scene Frame la clase REPETIDORS y XELECTRICA de la geobase de ► Añadir datos MAT_MTIG.mdb. Añadir el MDE AMMDETIN. Vamos a ejecutar líneas de intervisibilidad masivas entre dos clases de elementos, observador, únicamente pueden ser puntos, y objetivo, pueden ser elementos con geometría punto, línea y polígono. El resultado es una capa vectorial de elementos 3D (polyline Z) que posteriormente puede ser analizada. En ArcToolBox desplegar el catálogo 3D Analyst Tools > 3D features > Construct Sight Lines...

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Definir los parámetros: - Observer Points: REPETIDORS; - Observer Height field: Z; - Target features: XELECTRICA; - Target Height field: Shape.Z; - Output: 3DViewL, en una nueva clase de elementos sobre la geobase de datos de la asignatura; - Sampling Distance: 50 m; Pulsar OK y observar el resultado

Líneas de intervisibilidad 3D entre múltiples observadores y objetivos

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Cuencas de Visibilidad (Viewshed) La cuenca de visibilidad (Viewshed) identifica las celdas o teselas que pueden ser vistas por uno o más puntos de observación sobre un modelo de superficie MDE. En función del número de puntos de observación, se identificará una cuenca de visibilidad que discriminará las celdas que son vistas por un punto (1), por ninguno (0), por 2 puntos (2) o por n puntos (n) hasta cubrir el total de puntos de observación. La capa de puntos de observación puede ser tanto de puntos como de líneas (en este caso utilizará los vértices de la geometría interna de la línea). En ArcToolBox desplegar el catálogo Spatial Analyst Tools > Surface Analyst > Viewshed...

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Definir los parámetros: - Input Surface: AMMDETIN; - Input point or polyline observer features: REPETIDORS; - Output raster: VSDB; - Activar la opción Use earth curvature corrections. Recomendable áreas de estudio de gran dimensión. Pulsar OK y observar el resultado

Cuenca visual binaria

► Una vez visto el resultado, un grid binario (Visible – no visible), abrir la tabla de atributos del nuevo grid, y observar que hay más valores. ► A continuación simbolizar por Unique Values a partir del campo VALUE. Ver los resultados.

Cuenca visual múltiple

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► En el primer caso se muestra únicamente los casos de presencia (visible) y ausencia (no visible) en toda la zona de estudio, discriminando el número de observadores. ► En el segundo caso, cuantifica el número de celdas discriminando según el número de puntos de observación vistos (ninguno, sólo 1, 2 o tres, es decir, la frecuencia).

Cuencas de Visibilidad parametrizada Para controlar la visibilidad en la función VIEWSHED se pueden establecer e incluir algunos parámetros. Estos, se han de definir como un nuevo campo en la tabla de atributos del feature class de los puntos de observación. Una vez añadidos en la tabla, automáticamente la función viewshed los detecta y son aplicados como nuevos parámetros en el cálculo de la cuenca visual.

Parámetros de cuencas visuales

Los parámetros que se pueden definir son: ► SPOT: especifica el valor de altitud conocido para los puntos de observación, y son utilizados por como la altitud de estos. Si no existe este campo, la altitud para el punto observación es interpolada a partir del MDE utilizando una función BILINEAR. ► OFFSETA: indica la distancia vertical en las unidades de superficie que ha de ser añadida a la Z conocida del punto de observación. Este valor debe ser positivo, y si existe, se sumará a la altitud definida en el campo SPOT, o en su defecto, a la altitud interpolada a partir del MDE. ► OFFSETB: indica la distancia vertical en unidades de superficie que ha de ser añadida a la Z conocida del punto objetivo, pero únicamente cuando este sea considerado para la visibilidad. El valor introducido deberá ser positivo, y su implementación implicará que muchas más celdas objetivo serán consideradas en el análisis de la visibilidad. ► AZIMUTH1 & AZIMUTH2: indican el límite del ángulo horizontal a aplicar en el análisis de visibilidad. En sentido horario, AZIMUTH1 marcará el ángulo de inicio y AZIMUTH2 el ángulo del límite final. Los valores han de ser entrados en grados desde 0º a 360º. Si no son implementados, se realiza un barrido total de 360º.

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► VERT1 & VERT2: Especifican el límite del ángulo vertical a aplicar en el análisis. VERT1 indica el límite superior y VERT2 indica el límite inferior, y sus valores se expresan en grados, dentro de un rango entre 90º y –90º. Los ángulos positivos se establecen por encima del plano horizontal (0º), que es definido por la Z conocida del punto de observación más el valor de OFFSETA. ► RADIUS1 & RADIUS2: parámetros que limitan la distancia de análisis cuando se identifican áreas visibles para cada uno de los puntos de observación. Los puntos del MDE que estén más alejados del valor de RADIUS2 serán excluidos del análisis. Por defecto, el valor de RADIUS1 es 0, y de RADIUS2 el infinito. Estos parámetros son interpretados como distancias. Vamos a introducir algunos de estos parámetros para afinar el análisis de las cuencas de visibilidad. Para ello se ha de editar la tabla de atributos, en primer lugar, y a continuación introducir los valores deseados. ► Abrir la tabla de atributos del feature class REPETIDORS, y añadir (Options > Add field) los campos OFFSETA, OFFSETB, RADIUS2 y AZIMUTH2. Definir un tipo de dato numérico (Short Integer). El nombre del campo debe ser exacto.

► Sacar la barra de herramientas del EDITOR (View > Toolbars...) e iniciar una sesión de edición (Start Editing) sobre la geobase de datos personal. De esta forma podremos añadir los valores de los nuevos campos creados (muy aconsejable en caso de decidir introducir valores diferentes para cada punto). ► Abrir la tabla de atributos de REPETIDORS, e introducir los siguientes valores para los nuevos campos, para cada uno de los puntos observadores: o o o o

OFFSETA: 50 OFFSETB: 50 RADIUS2: 15000 AZIMUTH2: 300

Edición de la tabla de atributos de la capa de observadores

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► Una vez introducidos, salvar los cambios de edición (Editor > Save edits) y cerrar la sesión de edición (Editor > Stop editing). ► Volver a generar un análisis de las cuencas de visibilidad. En ArcToolBox desplegar el catálogo Spatial Analyst Tools > Surface Analyst > Viewshed...

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Definir los parámetros: - Input Surface: AMMDETIN; - Input point or polyline observer features: REPETIDORS; - Output raster: VSDP; - Activar la opción Use earth curvature corrections. Recomendable áreas de estudio de gran dimensión. Pulsar OK y observar el resultado

Cuenca de Visibilidad parametrizada

► Una vez visto el resultado binario (Visible – no visible), modificar la simbología aplicando un método Unique Values a partir del campo VALUE. Ver los resultados. ► (opcional): cargar sobre la vista la clase de líneas xelectrica, y repetir las diferentes opciones para generar una cuenca visual sobre elementos lineales.

Cuencas de visibilidad con Múltiples observadores (OBSERVER POINTS) Es posible realizar otra forma alternativa de simular una cuenca de visibilidad, a partir de la computación de la cuenca con múltiples observadores. Aplicando la función OBSERVER POINTS podemos añadir la variable de múltiples observadores, que calculará todas las combinaciones posibles de visibilidad entre todos los puntos observación. Estas combinaciones se identifican en campos de atributos que se crean en el nuevo grid generado con la denominación OBSn (siendo n el ID del punto de observación), de tipo binario, y que indicará si en una celda es visible (1) o no visible (0).

Tabla de atributos de una cuenca visual con múltiples observadores

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En ArcToolBox desplegar el catálogo Spatial Analyst Tools > Surface Analyst > Observer Points... Definir los parámetros: - Input raster: AMMDETIN; - Input point observer features: REPETIDORS; - Output raster: VISOBS; - Activar la opción Use earth curvature corrections. Recomendable áreas de estudio de gran dimensión.

Pulsar OK y observar el resultado

► Atención, si la tabla de observadores está paremetrizada (valores en la tabla de atributos), se aplicaran nuevamente en el análisis. ▼ > Abrir las propiedades del nuevo modelo y cambiar el campo de simbolización por OBSn. Visualizar y analizar el resultado

Cuenca visual con múltiples observadores

Cuenca visual para el observador con identificador ID = 2

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