Análisis de horizonte: una ayuda de diseño para entornos urbanos

Un entorno urbano tiene composiciones espaciales complejas: densos conjuntos de estructuras físicas como edificios, árboles y mobiliario callejero, además de espacios abiertos urbanos como parques o una plaza pública de la ciudad. Los espacios urbanos y las áreas espaciales contenidas en ellos se pueden analizar mejor usando horizontes para dar visibilidad a estos lugares especiales de una ciudad.

El conjunto de herramientas Visibilidad de 3D Analyst contiene un conjunto de herramientas de horizonte que se pueden aplicar en numerosas situaciones. Permiten comparar visualmente las muchas formas de determinar cuánto cielo se puede ver desde un punto de observador y las posibles obstrucciones para un punto de visualización dado. En este flujo de trabajo, verá cómo puede usar las herramientas para conservar una vista de la costa que es importante para una torre del centro de la ciudad.

Una conocida atracción turística, una emblemática torre situada en el centro de una plaza urbana de la ciudad, ofrece vistas del océano desde su planta superior. Los visitantes cenan en el restaurante giratorio de la planta alta, y todos los clientes pueden disfrutar de una vista de la costa cercana. Esta planta superior se utilizará como ubicación del observador en el flujo de trabajo. Los urbanistas y promotores se enfrentan ahora a una propuesta para construir una nueva torre de viviendas elevada justo frente a la orilla. Esta construcción de gran altura obstruiría parte de la vista no solo del restaurante, sino también de los hoteles cercanos y los apartamentos situados en primera línea. Con frecuencia, los límites de altura de edificación son un factor de peso al planear espacios urbanos y pueden afectar considerablemente a los residentes, los negocios, el turismo y la propiedad inmobiliaria.

En este flujo de trabajo se compararán el antes y el después del impacto que el nuevo edificio tendría en la vista que se puede disfrutar desde la torre. La herramienta Horizonte se utilizará para crear una línea de silueta urbana en torno al punto de observación. Se generará un volumen de extensión del horizonte con la herramienta Barrera de horizonte. Por último, se realizará una comparación gráfica de la visibilidad del cielo usando Gráfico del horizonte, que representa los ángulos existentes entre el punto del observador y cada uno de los vértices del horizonte. Todas estas son representaciones diferentes de la misma información, pero ayudan a visualizar y a determinar la cantidad de horizonte visible.

Preparación de datos

Normalmente, para un análisis de horizonte urbano, los requisitos de datos mínimos incluyen un punto de observador, datos de edificación urbana y, opcionalmente, información de terreno o de superficie. También es fundamental conocer la ubicación del observador. Si el observador se encuentra en el suelo en pleno centro y rodeado de edificios, la superficie no influirá en el horizonte a menos que haya montañas entremezcladas con los edificios y con el área circundante. Esta es en parte la razón por la que la herramienta Horizonte tiene una superficie virtual predeterminada. En general, cuando se mira hacia arriba desde el centro para ver el cielo, no se ve ningún terreno, por lo que no es un tipo de dato requerido para llevar a cabo el análisis. A la inversa, si no está en una ciudad, sino de pie en una colina o en el interior de un valle, el horizonte será muy distinto, con lo que los valores de superficie y elevación suministrados pueden ser más relevantes. ArcScene es la aplicación que mejor se adapta a este análisis localizado.

Análisis de horizonte

La herramienta Horizonte le permitirá delinear el horizonte urbano tal y como se vería desde el punto del observador en la parte superior de la torre si el observador se girase y observara la ciudad a lo largo de 360 grados. Este horizonte de salida mostrará el límite entre los tejados de los edificios y el cielo. Básicamente, detecta el primer punto desde el que se va a ver el cielo en la ubicación en la que el observador está de pie y gira alrededor para crear una vista circular.

En este ejemplo, la pregunta de interés es si la vista del agua quedará obstruida si se construye otra torre en primera línea de la costa. Comparará el impacto de los nuevos edificios en el horizonte con un antes y un después.

La herramienta Horizonte usa el punto de observador de entrada (el centro de la parte superior de la torre) y la capa de edificios circundantes como factores con los que se va a realizar la comparación. Una vez que se haya añadido a la vista el resultado del horizonte (skyline1), ajuste el color y el ancho de línea para aumentar el impacto visual.

El horizonte resultante se origina de forma radial en el punto de observación situado en la parte superior de la torre. Imagine que está sentado en el restaurante giratorio de la parte superior de la torre: ahora puede ver claramente que disfrutaría de una vista sin obstáculos del mar (hacia la parte superior derecha de la escena). Esto es lo que desearía la mayor parte de los clientes. Al girar en sentido horario, puede ver cómo su vista conecta con muchos de los tejados de los edificios antes de que comience el horizonte.

Nota:

• Solo necesita usar el parámetro opcional Horizonte segmentado si sabe que desea usar Barrera de horizonte para generar volúmenes multiparche independientes para cada edificio. Resulta más adecuado para un número menor de edificios.

Análisis de barrera de horizonte

Una barrera de horizonte se asemeja a una cobertura de tipo dosel que muestra la extensión visible. Se construye conectando las líneas de vista que emanan de un punto de observador central a los horizontes circundantes. La salida representa el rango visible para el observador y se puede mostrar como una superficie plana similar a una piel o como un volumen activando la opción Cerrado, en cuyo caso se construye una entidad como un borde mediante una extrusión hacia abajo desde el horizonte. Se utiliza para determinar si las entidades, como los edificios, infringen la barrera sobresaliendo a través de ella, con lo que alterarían el horizonte.

Para crear la barrera, abra la herramienta Barrera de horizonte y use el punto de observación y el resultado del horizonte del paso anterior.

La salida plana predeterminada se muestra aquí:

Agregue un poco de transparencia a la barrera de horizonte usando el botón Transparencia de la capa de la barra de herramientas Efectos 3D:

Al volver a ejecutar la herramienta para crear el volumen cerrado, se obtendría un resultado similar a este, con los edificios desactivados para revelar el borde:

Análisis gráfico

Aunque los análisis visuales de un horizonte y una barrera de horizonte son necesarios, los usuarios pueden necesitar también valores cuantitativos, así como representaciones gráficas, para complementar un análisis 3D. Crear un gráfico del horizonte es una forma de contribuir al proceso.

Abra la herramienta Gráfico del horizonte y escriba el punto de observador en el campo Entidades de entrada de punto del observador y el horizonte en el campo Entidades de línea de entrada. La salida crea una tabla, un gráfico o ambas cosas, de modo que tendrá que proporcionar los siguientes nombres de salida: skyline_table1 y skyline_graph1. Haga clic en Aceptar para crear la tabla y el gráfico polar.

La tabla de salida se añade automáticamente a la ventana Contenido y se usa como cualquier tabla independiente o tabla de atributos.

El gráfico polar se abre automáticamente después de ejecutar la herramienta y muestra el perfil del horizonte, que se basa en los valores de la tabla.

Los números que se muestran a la derecha del gráfico polar son los ángulos cénit de cada sector del horizonte.

Para cambiar la simbología de este gráfico polar con el fin de que el contorno del área del cielo sea más realista, haga clic con el botón derecho en el gráfico y haga clic en Propiedades avanzadas. En el cuadro de diálogo Edición, haga clic en Serie > Polar en la columna izquierda. Seleccione un color azul cielo para el contorno y use Patrón en la opción de formato para rellenar el color del cielo con un azul coincidente semitransparente y sólido.

Ahora, el área del cielo central está pintada con un color celeste que se asemeja al cielo azul.

Para entender el círculo polar, imagine que está tumbado boca arriba mirando al cielo. Las áreas blancas sin colorear que rodean al anillo del círculo representan los puntos en los que los edificios se extruden en el espacio del cielo. Cuanto más alto es el edificio, más se adentra hacia el centro del círculo. Aún se puede ver la vista sin obstáculos en la parte superior del gráfico. Es un gráfico polar similar a una fotografía de ojo de pez que se puede usar para representar el grado de proximidad con respecto al punto central de un observador.

La herramienta Gráfico del horizonte también genera otros valores útiles. Si comprueba los resultados de la ejecución de la herramienta (vaya al menú Geoprocesamiento y seleccione Resultados si no está abierto), puede encontrar dos pares de valores. Uno es el porcentaje de exposición del horizonte sobre el ángulo vertical de la base, que se puede definir en el parámetro opcional Ángulo de visibilidad base y el otro representa los ángulos verticales mínimo y máximo. Estos son los resultados actuales de la disponibilidad del horizonte:

Valores de salida adicionales de los resultados del geoprocesamiento del gráfico del horizonte

El porcentaje de cielo visible por encima de un ángulo vertical base de 0,000000 grados es 95,254876.

Los ángulos verticales mínimo y máximo son de -6,560444 y 13,617137 grados.

Los resultados de la ejecución de la herramienta gráfica y textual se basan en un punto de observación situado en la parte superior de la torre. Se ha usado un tipo de gráfico semicircular, Oeste (-90 degrees) en sentido horario hacia Este (90 grados), porque solo nos interesa la vista del mar orientada al norte.

Nuevo horizonte y comparación de resultados

Para comparar lo que los observadores verían desde el restaurante en dirección a la vista del océano con el edificio propuesto en primera línea, agregue la capa de ese edificio a la escena y vuelva a ejecutar las herramientas.

Puede ver claramente cómo sobresale el nuevo edificio de la costa en el horizonte en el gráfico. Imagine también que el punto del observador fuese un hotel o un edificio de apartamentos situado en la orilla y que este edificio se añade delante de su habitación con vistas al mar o junto a ella. Eso podría obstruir completamente sus vistas.

Valores de salida adicionales de los segundos resultados del geoprocesamiento del gráfico del horizonte

El porcentaje de cielo visible por encima de un ángulo vertical base de 0,000000 grados es 94,277842.

Los ángulos verticales mínimo y máximo son de -6,560444 y 17,496400 grados.

Si se compara con el resultado del gráfico del horizonte anterior, la visibilidad del horizonte se ha reducido en aproximadamente un 1%, y el ángulo vertical máximo es unos 4 grados más grande a causa de la presencia del edificio propuesto. Para un observador situado más cerca de la costa, el cambio del porcentaje sería mucho mayor. Por eso es importante tener en cuenta la ubicación del observador.

Resumen

Hasta ahora ha calculado un horizonte, una barrera del horizonte y un gráfico del horizonte. Eso le proporciona medidas cualitativas y cuantitativas de lo expuesta que está un área urbana y de cómo obstruiría un edificio propuesto la vista del océano desde la parte superior de la torre. Ahora puede combinar lo que ha descubierto en un informe para mostrar la diferencia entre la vista original sin obstrucciones y la nueva, bloqueada por el edificio propuesto.

Este proyecto le proporciona una percepción visual de lo abierta que es esta área urbana y de la vista que se tendría si se construyera un edificio en esa ubicación. El área abierta del cielo está cerca del 95% sobre el horizonte desde la ubicación del observador. El ángulo vertical máximo es de aproximadamente 17,3 grados y el mínimo de unos -6,5 grados. El edificio agregado obstruiría considerablemente la vista de la orilla para los edificios cercanos. En cuanto a la torre de observación, quedaría en buena medida encerrada por edificios altos, excepto en la dirección norte. La percepción espacial para los visitantes de la torre se podría ver negativamente afectada por el cambio en el horizonte visible.