jueves, 15 de agosto de 2013

Análisis de Visibilidad con ARCGIS 10

Por: R. Martínez
(adaptado de la página de Esri)

Concepto:
Una cuenca visual identifica las celdas de un ráster de entrada que pueden visualizarse desde una o más ubicaciones de observación. Cada celda del ráster de salida recibe un valor que indica cuántos puntos de observador pueden verse desde cada ubicación. Si tiene un solo punto de observador, a cada celda que puede visualizar ese punto se le otorga un valor de 1. A todas las celdas que no pueden ver el punto de observador se les otorga un valor de 0.

La clase de entidad de puntos de observador puede contener puntos o líneas. Los nodos y los vértices de las líneas se utilizarán como puntos de observación.

¿Por qué debo calcular la visibilidad de un punto o de una cuenca?
Las herramientas de análisis de cuenca visual son útiles cuando desea saber cuán visibles pueden ser los objetos. Por ejemplo, desde qué ubicaciones del paisaje serán visibles las torres de agua si se colocan en una ubicación en particular, o cuál será la vista desde una carretera.
 


Hay dos herramientas disponibles para realizar el análisis de visibilidad Puntos de observación y Cuenca visual. Ambos se pueden usar para generar un ráster de cuenca visual de salida. La salida de Puntos de observador, además, identifica exactamente qué puntos de observador son visibles desde cada ubicación de superficie del ráster.

 
1.     Puntos de observación:
Los puntos de observación tienen como principal función el análisis de la exposición visual de la superficie.

Mediante esta herramienta establecemos a partir de un punto, que sectores de la superficie son visibles, para ellos es necesario contar con un modelo digital de elevación (DTM) y una cobertura puntual donde se establece el punto o los puntos de referencia.

A continuación algunos ejemplos de los tipos de interrogantes que pueden ser respondidas mediante el uso de esta herramienta:



Control del análisis de visibilidad:
 
Es posible limitar la región del ráster inspeccionado especificando varios elementos en la base de datos de atributos de la entidad puntual (puntos de referencia), como los valores de elevación del punto de observación, los desplazamientos verticales, los ángulos de escaneo horizontal y vertical, y las distancias de escaneo. Existen nueve elementos en total: SPOT, OFFSETA, OFFSETB, AZIMUTH1, AZIMUTH2, VERT1, VERT2, RADIUS1 y RADIUS2.

Esta información deberá ser almacenada en campos independientes dentro de la cobertura de puntos (punto de referencias)

De no existir valores en estos campos (o inclusive de no existir ninguno de éstos atributos) serán utilizados entonces los valores por defecto que utiliza el programa (ver mas adelante.).

Revisemos cada una de las opciones que nos presenta la herramienta:

1.- Spot:  Campo de la tabla que indica la altitud del punto de referencia.

2.- Offset:  El ítem OFFSETA indica la Distancia en unidades de superficie que serán añadidas al valor Z del punto de observación respectivo. Si OFFSETA está disponible. Sera añadido al valor SPOT, De otra manera será añadido a la altura indicada por el Raster de superficie.


3.Azimuth
Los ítems AZIMUTH1 y AZIMUTH2 especifican los ángulos horizontales de escaneo. El barrido se realiza en el sentido de las agujas del reloj. Desde AZIMUTH1 hacia AZIMUTH2 y los valores están en grados sexagesimales de 0º a 360º orientados hacia el Norte. Si estos valores no están especificados tomaran por defecto los valores 0 y 360 respectivamente.

4. Angulo Vertical
Los ítems VERT1 y VERT2 especifican los ángulos verticales de escaneo. El valor de VERT1 especifica el limite superior máximo, mientras que VERT2 especifica el límite inferior máximo del escaneo. Los ángulos están especificados en valores que van desde los 90 a -90 grados. Ángulos positivos indican la ubicación por sobre el plano del horizonte y los negativos bajo este mismo plano. Los valores por defecto para VERT1 y VERT2 corresponden a 90 y -90 grados respectivamente.

Los items RADIUS 1 y RADIUS2 limitan la distancia de búsqueda al identificar zonas de visibilidad. Las celdas ubicadas mas allá de la distancia definida en RADIUS2 son excluidas del análisis. Las celdas más cercanas a la distancia definida por el ítem RADIUS1 tampoco serán analizadas.

 Los valores por defecto son 1 para RADIUS 1 e Infinity para RADIUS2. Por defecto, las distancias RADIUS1 y RADIUS2 son interpretadas como líneas de visión tridimensionales. Para asegurarse de que la distancia topográfica sea calculada correctamente, las unidades de la superficie y del DEM deberán ser del mismo tipo. Para procesar las distancias RADIUS1 y RADIUS2 como líneas de visión planimétricas o bidimensionales. Se deberán agregar a los valores de distancias de ambos items un signo negativo. Por ejemplo RADIUS1 = - 1000 y RADIUS2 = - 9000
  

 
Si se quiere añadir cualquiera de estas funciones a los puntos, solo deben agregarse a la tabla los campos de tipo numérico entero con los mismos nombres aquí definidos. El usuario puede cambiar estos valores de acuerdo a sus necesidades. Estos requerimientos son opcionales.

 
 Aplicación de la herramienta “Punto de Observación”:
La herramienta Punto de Observación se encuentra en ArcTool Box/Spatial analyst Tools/Observer Point
 

  
Donde Input Raster = DTM del área

Input point observer feature = Cobertura con los puntos de observación

Output raster = Raster de salida con las áreas visibles según el punto de observación

Correcciones de refracción y curvatura (opcional) : Utilice la opción de corrección de curvatura de la Tierra para corregir la curvatura de la tierra y la refracción. Las correcciones se llevan a cabo cuando está presente la información de proyección para la superficie. Además, las unidades de terreno y las unidades z de superficie deben darse en pies, metros o unidades/metro.

 Desarrollo del Laboratorio
 
Encienda su ArcGis y despliegue la siguiente información.

1.      C:\coberuras\observacion\dtm_ciri.grid (DTM de la región de Ciri con resolución de 30 metros)

  1. C:\coberuras\observacion\observacion.shp  (Puntos de observación con los cuales se establecerán las áreas visibles)
  

 
Aplicamos la función Observer Point



Resultados

El Raster resultante almacena información binaria codificada acerca de los distintos valores de visibilidad para cada punto analizado.

Donde en verde (value = 1), aparecerán los sitios visibles del  punto A, en azul (value = 2) los sitios visibles desde el punto B, y en amarillo (value = 3) los visibles dese ambos puntos.

Las áreas color marrón claro (value = 0), corresponden los sitios que no son visibles desde ambos puntos.

Los ítem (tabla) del Raster de Visibilidad, además de las clásicas columnas “Value” y “Count”. incorpora información sobre cada punto de observación analizado. Estas columnas se denominarán OBS. Cada OBS representa un punto de observación).
 

  


 
Estas columnas almacenan la visibilidad de las celdas por cada uno de los puntos de observación sujeto al análisis de visibilidad. De esta manera, todas las celdas que puedan ser observadas por el punto 2 almacenaran el valor 1 en la columna “OBS2”.

Para desplegar todas las celdas del Raster que pueden ser observadas desde el punto Numero 1, solo hay que seleccionar en la simbología (propiedades del layer) el valor único respectivo (por ejemplo Value Field: OBS1). Y desplegarlo en pantalla.
 

 

En verde los sitios visibles desde el punto A (los puntos no visibles (OBS1 = 0 fueron puesto sin color)

 
 
Visualización de las áreas visibles del punto A, en ArcScene



3 comentarios:

  1. Excelente Raul, muchísimas gracias por ese aporte.

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  2. pff muchisimas gracias Raul, la mejor aportación que he visto.

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