Análisis de cuenca visual en QGIS 3: un tutorial

El análisis de la cuenca visual denota el modelado del campo de visión en la jerga GIS. El término toma prestado de manera bastante incómoda su sufijo de cuenca, incluso si no hay nada que se “derrame”. De todos modos, el término cuenca visual se ha convertido en un lugar común en la terminología de SIG y está aquí para quedarse.Salida de la cuenca visual: área visible en blanco y espacio oculto en negro. La ubicación del observador está marcada con un diamante rojo.

El resultado básico para el análisis de cuencas visuales es un mapa de visibilidad, en formato ráster, que clasifica el terreno que rodea un punto de observación en visible y no visible (verdadero / falso o 1/0). Otros índices de visibilidad más complejos pueden estar disponibles en el software GIS común, como la profundidad debajo del horizonte visible o el ángulo de visión. A los efectos de este tutorial, solo tendremos en cuenta la salida básica de verdadero / falso. Usaremos el complemento de análisis de visibilidad de QGIS , disponible en el repositorio oficial de complementos de QGIS.

Nuestro conjunto de datos consta de antiguas torres griegas de la isla de Siphnos. Por alguna razón, los antiguos habitantes de la pequeña isla construyeron una gran cantidad de torres circulares y rectangulares en el período comprendido entre los siglos VI y III a.C. (aproximadamente). Actualmente se conocen unas 70 ubicaciones de torres, pero ninguna de estas estructuras ha sobrevivido en su altura original; como máximo todavía se pueden ver un par de metros. Teniendo en cuenta el modelo de terreno, estoy usando el DEM de la NASA nuevo, que debería ser lo suficientemente bueno para el propósito de este tutorial (las fuentes de datos se enumeran a continuación).

Torre Cheimarros, isla de Naxos ( kastra.eu ).

Las torres griegas antiguas probablemente tenían una función estratégica (incluso si todos los historiadores / arqueólogos pueden no estar de acuerdo en eso); uno invertiría en una estructura de este tipo para mantener las cosas seguras y, además, para vigilar la tierra circundante. Utilizando el análisis de cuencas visuales podemos evaluar la cobertura visual de estas estructuras: ¿qué áreas fueron observadas con mayor atención por los habitantes de las torres?

Nuestra pregunta se puede responder creando un mapa de visibilidad acumulativo, que es simplemente una pila de cuencas visuales de todos los puntos de observación, colocados uno sobre el otro. En otras palabras, el mapa de visibilidad acumulada está sumando todas las cuencas visuales, donde el valor visible es 1 y no visible 0.

Para empezar, tenemos que crear nuestros puntos de vista: utilice el módulo “Crear puntos de vista” y elija los parámetros deseados. Aquí, la altura de visualización se establece en 10 metros, para un observador hipotético basado en una torre. Su radio de visión máximo se establece en 5 km, suponiendo que más lejos no pueda discernir una amenaza potencial (estos son solo parámetros simulados, aquí no hay ciencia…).

Ahora podemos crear nuestra cuenca visual acumulativa. Tenemos que elegir la opción “Adición”, que también está configurada como predeterminada. También podemos marcar la casilla para la corrección de la curvatura terrestre, incluso si en nuestro caso realmente no se necesita una alta precisión.

Cuenca visual acumulada: producción bruta.

Ahora podemos clasificar nuestro modelo de cuenca visual acumulativa para aislar las áreas que reciben especial atención. Solo usaré la visualización de ráster aquí, sin producir un ráster reclasificado por separado. Simplemente ajustamos la rampa de color para extraer tres clases arbitrarias: visibilidad baja, visibilidad media, alta visibilidad. Nuestro primer modelo parece indicar que se prestó especial atención al mar circundante, incluso si aparecen densas superposiciones de vistas tierra adentro.

Cuenca visual inversa

Hagamos ahora otra pregunta sobre el impacto visual de las torres antiguas. ¿Desde qué áreas se sentiría observado un transeúnte al azar? O, para poner las cosas en una perspectiva contemporánea, desde qué áreas un turista tendría una vista particularmente buena de las torres antiguas (dejando de lado su mal estado de conservación).

Nuestro modelo anterior no estaba parametrizado para este problema. Hemos modelado una situación en la que un observador, colocado en lo alto de una torre, mira hacia el suelo desnudo. Sin embargo, ahora necesitamos simular observadores potenciales en cualquier parte del paisaje. Esto se puede lograr ajustando el parámetro de altura del objetivo que, normalmente, determina la altura sobre el terreno desnudo al que está mirando el observador.

Vistas desde vs vistas hacia un punto central.

Tenga en cuenta que una sola línea de visión es válida en ambas direcciones: el camino de un rayo de luz de A a B es el mismo que de B a A. Por supuesto, las capacidades visuales humanas no funcionan de esa manera, si puedo ver A, no implica que A me vea, pero si fuera el caso, nuestros puntos de vista se nutrirían del mismo canal de luz. Por lo tanto, si invertimos los parámetros de la cuenca visual y establecemos la altura del objetivo al nivel del ojo humano mientras la altura del observador es cero, modelaremos efectivamente una situación en la que un gran número de posibles observadores está mirando hacia un solo punto, el que anteriormente estaba ocupado por el torre.

Recuerde: los parámetros de altura del observador y altura del objetivo son intercambiables, se nombran de esta manera por razones de simplicidad. El “punto de observación” es simplemente un punto central desde o hacia el cual se calcula la visibilidad. Entonces, si nuestra posición de observador anterior, una torre, se ha convertido ahora en el objeto visto, debemos considerar su altura aparente sobre el horizonte. Supongamos que al menos los 5 metros superiores deben estar a la vista para que se perciba: la “altura del observador” ahora será de 10 – 5 = 5 metros. Por supuesto, podemos configurar los parámetros a cualquier valor deseado, para simular una amplia gama de situaciones potenciales, como un observador en un automóvil y un objetivo ocupado por una turbina eólica …

Todo lo que tenemos que hacer ahora es cambiar los parámetros. Podemos hacer eso a) editando valores en el archivo creado previamente, ob) creando un nuevo archivo de puntos de observación. La segunda opción es más clara en mi opinión, de esa manera podemos realizar un seguimiento de los diferentes modelos fácilmente.

Visibilidad de torres desde el paisaje circundante.

Ahora tenemos nuestro modelo de visibilidad de la torre para un transeúnte aleatorio. Es bastante similar al anterior ya que los parámetros solo se modificaron ligeramente. Podríamos continuar y verificar la diferencia entre dos modelos restándolos. De esa manera, podemos encontrar áreas que fueron “observadas de manera encubierta”, donde un transeúnte no tendría una torre a la vista, mientras aún es observado. Pero eso es para otro tutorial …

Fuentes de datos

Conjunto de datos de torres griegas: Ashton, NG y Pantazoglou, E. Th. (1991): Siphnos: antiguas torres BC. Atenas.

Modelo de elevación: NASADEM con resolución de 30 m.

Software

Análisis de visibilidad de QGIS: LandscapeArchaeology.org/qgis-visibility-analysis/.

Fuente: Traducido desde https://landscapearchaeology.org/2020/direction-viewshed/