Analyse de la ligne d'horizon : aide à la conception d'un environnement urbain

Un environnement urbain est doté de compositions spatiales complexes : des ensembles denses de structures physiques (bâtiments, arbres et mobilier urbain), ainsi que des espaces urbains ouverts (parcs ou place publique). Les lignes d'horizon permettent de mieux analyser les espaces urbains et les zones spatiales fermées et de sensibiliser l'opinion sur ces endroits particuliers au sein d'une ville.

Le jeu d'outils Visibilité 3D Analyst contient une suite d'outils Horizon pouvant s'appliquer à différentes situations. Ils vous permettent de comparer visuellement les différentes manières dont vous pouvez déterminer la part de ciel visible à partir d'un point d'observation donné, ainsi que les obstructions possibles pour un point de vue en particulier. Dans ce workflow, vous allez voir comment utiliser les outils afin de préserver la vue sur l'océan, qui est primordiale pour une tour en centre-ville.

Les derniers étages d'une célèbre tour touristique située au centre d'une place urbaine bénéficient d'une vue sur l'océan. Les clients du restaurant panoramique tournant, situé au dernier étage, peuvent profiter de la vue sur le front de mer tout proche. Ce dernier étage sera utilisé comme point d'observation dans le workflow. Un nouveau gratte-ciel situé directement sur le front de mer est maintenant proposé aux urbanistes et promoteurs. Ce gratte-ciel masquerait non seulement une partie de la vue du restaurant, mais également des hôtels à proximité et des appartements du front de mer. Les limites de hauteur des bâtiments posent souvent problème dans la planification des espaces urbains et peuvent avoir un impact important sur les habitants, les entreprises, le tourisme et le secteur immobilier.

Ce workflow va comparer les résultats avant et après de l'impact du nouveau bâtiment sur la vue depuis la tour. L'outil Horizon va être utilisé pour créer une silhouette urbaine autour du point d'observation. Un volume d'étendue de la ligne d'horizon sera généré avec l'outil Barrière d’horizon. Enfin, vous allez créer une comparaison graphique de la visibilité du ciel à l'aide du Diagramme de ligne d’horizon, qui représente les angles allant du point d'observation jusqu'à chacun des sommets de l'horizon. Ces différentes représentations des mêmes informations permettent de visualiser la portion d'horizon visible.

Préparation des données

En règle générale, les données minimales requises pour analyser l'horizon urbain incluent un point d'observation, les données d'un bâtiment urbain et, de manière facultative, des informations sur le terrain ou la surface. Il est par ailleurs crucial de connaître l'emplacement du point d'observation. Si votre point d'observation se trouve au sol au milieu d'un centre-ville, entouré de bâtiments, la surface n'a aucune influence sur l'horizon, sauf si des montagnes s'entremêlent avec les bâtiments et la zone environnante. C'est en partie pour cette raison que l'outil Horizon possède une surface virtuelle par défaut. En général, lorsque l'on dirige son regard vers le haut depuis un centre-ville pour voir le ciel, on ne voit aucun terrain. Aucun type de données n'est pas conséquent requis pour effectuer l'analyse. Au contraire, si vous n'êtes pas dans une ville mais sur une crête ou dans une vallée, votre horizon est différent. Dans ce cas, les valeurs d'altitude ou de surface fournies peuvent se révéler utiles. ArcScene est l'application qui convient le mieux pour cette analyse localisée.

Analyse d'horizon

L'outil Horizon vous permet de délimiter l'horizon urbain, tel qu'il serait vu depuis le point d'observation en haut de la tour si ce point d'observation devait pivoter sur lui-même et offrir une vue sur la ville à 360 degrés. Cet horizon en sortie montrera la limite entre le haut des bâtiments et le ciel. D'une façon générale, il détecte le premier point où vous voyez le ciel depuis l'endroit où vous vous tenez et tourne pour décrire un cercle de votre vue.

Dans cet exemple, la question intéressante est la suivante : la vue sur l'eau sera-t-elle obstruée si un autre gratte-ciel est construit en front de mer ? Vous allez comparer l'impact sur l'horizon des nouveaux bâtiments avant et après.

L'outil Horizon utilise le point d'observation en entrée (le centre de la partie supérieure de la tour) et la couche des bâtiments environnants comme facteurs de comparaison. Une fois l'horizon obtenu (horizon1) ajouté à la vue, ajustez la couleur et l'épaisseur de la ligne afin d'optimiser l'impact visuel.

L'horizon obtenu rayonne à partir du poste d'observation en haut de la tour. Imaginez que vous êtes assis dans le restaurant tournant au sommet de la tour : vous pouvez désormais clairement voir que votre vue sur le front de mer serait dégagée (vers la partie supérieure droite de la scène). C'est ce dont la plupart des clients veulent profiter. Lorsque vous pivotez dans le sens horaire, vous voyez comment votre vue épouse les nombreux sommets de bâtiments avant que l'horizon ne commence.

Remarque :

• Vous avez uniquement besoin d'utiliser le paramètre facultatif Segmenter la ligne d'horizon si vous souhaitez utiliser Barrière d’horizon pour générer des volumes multipatch distincts pour chaque bâtiment. Cette solution convient mieux lorsque le nombre de bâtiments est limité.

Analyse de barrière d’horizon

Une barrière d'horizon ressemble à une couverture de style canopée présentant l'étendue visible. Elle est construite en reliant les lignes de vue émanant d'un point d'observation central en direction des lignes d'horizon environnantes. La sortie décrit la plage visible pour le point d'observation et peut apparaître sous la forme d'une surface plane de type habillage, ou de type volume, en sélectionnant l'option Fermé. Dans ce cas, une entité en forme de jupe est créée par extrusion vers le bas à partir de l'horizon. Cette analyse permet de déterminer si des entités (par exemple, des bâtiments) enfreignent la barrière en la dépassant, ce qui modifie l'horizon.

Pour créer la barrière, ouvrez l'outil Barrière d’horizon et utilisez le point d'observation et l'horizon obtenu de l'étape précédente.

La sortie plane par défaut est illustrée ici :

Ajoutez de la transparence à la barrière d’horizon à l'aide du bouton Transparence de la couche de la barre d'outils Effets 3D :

Réexécutez l'outil pour créer le volume fermé et obtenir un résultat semblable à celui-ci, en désactivant les bâtiments pour révéler la jupe :

Analyse de diagramme

Même si les analyses visuelles d'un horizon et d'une barrière d'horizon sont nécessaires, les utilisateurs peuvent souhaiter des nombres quantitatifs, ainsi que des diagrammes graphiques, pour faciliter l'analyse 3D. La création d'un diagramme de ligne d’horizon permet de simplifier le processus.

Ouvrez l'outil Diagramme de ligne d’horizon, puis saisissez le point d'observation dans le champ Entités points d’observation en entrée et l'horizon dans le champ Entités linéaires en entrée. La sortie crée une table, un diagramme, ou les deux, et vous devez fournir ces noms en sortie comme indiqué : skyline_table1 et skyline_graph1. Cliquez sur OK pour créer la table et le diagramme polaire.

La table en sortie est automatiquement ajoutée à la fenêtre Contenu et s'utilise comme n'importe quelle table autonome ou attributaire.

Le diagramme polaire s'ouvre automatiquement après l'exécution de l'outil et affiche le profil de l'horizon, qui repose sur les valeurs de la table.

Les nombres répertoriés à droite du diagramme polaire sont les angles zénithaux de chaque secteur d'horizon.

Pour modifier la symbologie de ce diagramme polaire afin que le contour de la portion du ciel soit plus réaliste, cliquez avec le bouton droit sur le diagramme et choisissez Propriétés avancées. Dans la boîte de dialogue Mise à jour, cliquez sur Série > Polaire dans la colonne de gauche. Sélectionnez une couleur bleue pour le contour du ciel et utilisez l'option de mise en forme Motif pour remplir la couleur du ciel avec un bleu uni et semi-transparent correspondant.

La portion centrale du ciel apparaît maintenant dans un bleu clair qui s'apparente au bleu du ciel.

Pour comprendre le cercle polaire, imaginez que vous êtes allongé sur le dos et que vous regardez le ciel. Les zones blanches non colorées qui entourent l'anneau du cercle correspondent aux endroits où les bâtiments pénètrent dans l'espace du ciel. Plus le bâtiment est grand et plus il s'approche du centre du cercle. Vous pouvez toujours voir la vue non obstruée en haut du diagramme. Il s'agit d'un diagramme polaire qui ressemble à une photo panoramique pouvant servir à décrire le degré de proximité par rapport au point central d'un spectateur.

L'outil Diagramme de ligne d'horizon génère également d'autres valeurs. Si vous vérifiez les résultats d'exécution de l'outil (accédez au menu Géotraitement et sélectionnez Résultats s'il n'est pas ouvert), vous trouverez deux paires de valeurs. La première correspond au pourcentage d'exposition du ciel au-dessus de l'angle vertical de base, qui peut être défini dans le paramètre facultatif Angle de visibilité de base et la deuxième correspond aux angles verticaux minimum et maximum. Voici les résultats actuels de la disponibilité de l'horizon :

Valeurs en sortie supplémentaires issues des résultats de géotraitement Diagramme de ligne d'horizon

Le pourcentage de ciel visible au-dessus d’un angle vertical de base de 0,000000 degrés est 95,254876.

Les angles verticaux minimum et maximum sont de -6,560444 et 13,617137 degrés.

Les résultats d'exécution de l'outil graphique et textuel reposent sur un point de vue situé en haut de la tour. Un type de diagramme semi-circulaire a été utilisé, de l'Ouest (-90 degrés) dans le sens horaire vers l'Est (90 degrés), car nous nous intéressons uniquement à la vue Nord sur le front de mer dirigée vers l'océan.

Nouvel horizon et comparaison des résultats

Pour comparer ce que les spectateurs pourraient voir du restaurant s'ils regardaient la vue sur l'océan avec la proposition de construction d'un gratte-ciel sur la côte, ajoutez la couche de ce bâtiment à la scène et réexécutez les outils.

Vous pouvez voir clairement le nouveau bâtiment côtier dépasser de la ligne d'horizon sur le diagramme. Imaginez en outre que votre point d'observation soit à la place un hôtel ou un immeuble d'habitation en bord de mer et que ce bâtiment soit ajouté devant ou à côté de la pièce avec vue sur mer. Votre horizon serait entièrement bouché.

Valeurs en sortie supplémentaires issues des résultats du deuxième géotraitement Diagramme de ligne d'horizon

Le pourcentage de ciel visible au-dessus d’un angle vertical de base de 0,000000 degrés est 94,277842.

Les angles verticaux minimum et maximum sont de -6,560444 et 17,496400 degrés.

Si l'on compare avec le résultat du diagramme de ligne d'horizon précédent, la visibilité de l'horizon est réduite d'environ 1 % et l'angle vertical maximum a une largeur d'environ 4 degrés en raison de la présence du bâtiment proposé. Pour un observateur placé plus près de la côte, l'évolution du pourcentage serait beaucoup plus importante. C'est pourquoi il est important de prendre en compte la position géographique de l'observateur.

Récapitulatif

Vous avez jusqu'ici calculé une ligne d'horizon, une barrière d'horizon et un diagramme de ligne d'horizon. Cela vous donne des mesures qualitatives et quantitatives sur l'exposition d'une zone urbaine et sur l'impact visuel d'un bâtiment proposé sur la vue sur l'océan depuis le sommet de la tour. Vous pouvez maintenant rassembler ces données dans un rapport simple pour présenter la différence entre la vue originale non obstruée et le bâtiment proposé qui bouche la vue.

Dans ce projet, vous obtenez une impression visuelle de l'ouverture de cette zone urbaine et voyez à quoi ressemblerait la vue si un bâtiment était construit sur le site. La portion ouverte du ciel est proche de 95 pour cent au-dessus de l'horizon par rapport à l'endroit où se tient l'observateur. L'angle vertical maximal est d'environ 17,3 degrés et l'angle minimal est d'environ -6,5 degrés. Le bâtiment ajouté bloquerait la vue sur le front de mer de manière importante pour les bâtiments voisins existants. Quant à la tour d'observation, elle serait largement entourée de bâtiments de grande taille, sauf vers le Nord. La perception spatiale sur les visiteurs de la tour risque d'être affectée négativement par la modification de l'horizon visible.