Introducción

Un problema común en el análisis de visibilidad es determinar el impacto visual de un edificio alto, por ejemplo, un rascacielos o una turbina eólica. Ahora, hay una variedad de enfoques para medir dicho impacto: ¿qué altura tiene el edificio sobre el horizonte, contra qué fondo está colocado, proyecta sombras en ciertos lugares, etc. Este tutorial cubrirá la medida básica de lo aparente? altura de los edificios altos. Mi ejemplo será una extraordinaria torre romana, construida alta y profunda en los flancos norte de los Pirineos.

La torre de Urkulu fue construida por los romanos en lo alto de una colina a unos 1400 metros sobre el nivel del mar, cerca de una importante calzada romana. Lo que se puede ver hoy es solo su base redonda, de 19,5 metros de diámetro, construida con bloques de piedra caliza macizos y bien formados y llena de escombros y escombros de construcción. Los arqueólogos e historiadores creen que la torre tenía una función simbólica, como la llamada torre de trofeos ( tropaeum ) que se jactaba de la supremacía romana sobre la región. Sin embargo, el edificio tiene una ubicación ideal para la vigilancia y señalización visual, como veremos más adelante; su función original puede no estar completamente clara. Para comprender mejor las razones de la construcción de esta extraña y enorme torre, hagamos algunos modelos de visibilidad.

Torre Urkulu ( Wikipedia )

El problema es el siguiente: ¿qué altura debe alcanzar la torre para ser visualmente dominante? O, si se usara para vigilancia / señalización, ¿qué altura permitiría un buen control visual del área circundante?

El análisis de visibilidad estándar produce modelos para una única altura fija de observador / objetivo, por lo que crearemos una serie de cuencas visuales para un rango de alturas hipotéticas y las combinaremos en un modelo de visibilidad acumulativa.

Me va a utilizar el plugin de QGIS análisis de visibilidad , que se puede instalar desde el repositorio oficial de QGIS plugins. Mis datos son el modelo de elevación digital SRTM de precisión de 1 segundo de arco, que produce una resolución de 27 metros cuando se proyecta.

Tutorial

En primer lugar, el edificio analizado debe representarse como una serie de puntos de observación / objetivo. Dado que el complemento de visibilidad de QGIS funciona píxel a píxel, estos puntos no tienen que superponerse perfectamente. El único requisito es que estén contenidos dentro del mismo píxel del modelo de elevación utilizado para el análisis. Aquí, dibujaré un polígono dentro de una cobertura de píxeles y crearé 5 puntos aleatorios dentro de él.

Polígono (verde) dentro del píxel del observador del modelo de elevación (escala de grises).

Puntos aleatorios dentro del polígono.

NB Si juegas con diferentes modelos de elevación, es recomendable ser lo más preciso posible y duplicar puntos en lugar de generar puntos aleatorios.

A continuación, usamos el complemento de visibilidad de QGIS para crear puntos de vista desde estas múltiples ubicaciones. El radio de análisis se establece en 30 kilómetros.

A cada punto de observación se le asignará una altura específica. Aquí, estoy usando incrementos de 5 para un rango de 0 a 20 metros. Tenga en cuenta que el parámetro de altura del objetivo se establece en 1,6 metros, lo que simula una altura de observador típica (!). Nuestro “punto de observación” está realmente ocupado por la torre, mientras que los posibles observadores se encuentran dispersos por el paisaje.

NB Para los perezosos, o aquellos que tienen docenas de puntos de observación, las alturas del observador se pueden ingresar a través de la calculadora de campo QGIS con expresión , donde 5 es el incremento usado aquí.(@row_number – 1) * 5

Ahora podemos realizar el cálculo de la cuenca visual. Tenga en cuenta que el algoritmo siempre combinará salidas cuando haya varios puntos presentes. Estoy usando la corrección de la curvatura de la Tierra, ya que puede tener algún impacto en distancias más largas.

Terminemos diseñando la salida. Estableceré las áreas invisibles en transparencia, para cubrir el modelo sobre el terreno.

Podemos pensar en nuestro resultado como una serie de cajas anidadas: el área más grande es visible desde el nivel superior y la más pequeña desde el nivel del suelo. Para un modelo de elevación 2.5D común, no es posible que un parche visto desde un nivel inferior no sea visible desde el nivel superior (esto no es válido para modelos 3D reales…). Estas superposiciones de cuencas visuales se registran en la salida del algoritmo (0 = no visible, 1 superposición = solo el nivel superior, a 20 metros es visible, 5 superposiciones = la totalidad de la estructura es visible, hasta el nivel del suelo).

Discusión

Y aquí está nuestro modelo de visibilidad:

Nuestro modelo de cuenca visual es bastante interesante. En primer lugar, está muy fragmentado para ser un edificio destinado a impresionar a los viajeros desde lejos. El edificio a menudo se perdía de vista y luego reaparecía frente a un pasajero. Seguramente, hay mejores ubicaciones desde las que la impresionante torre sería una vista ineludible.

Tenga en cuenta los tonos pálidos al norte de la torre: estas son las áreas donde solo la parte superior del edificio sería visible. La mayoría de estos lugares se encuentran a más de 10 kilómetros de distancia, por lo que el nivel de “impresionante” del edificio sería bastante bajo. De hecho, el edificio está situado a unos 5 metros por debajo de la cima real de la colina, lo que efectivamente lo oculta del norte.

La torre de Urkulu está representada por el círculo naranja (mapa de sitna.navarra.es ).

Podemos, entonces, concluir que la torre de trofeos romana se construyó para ser visible a una distancia relativamente cercana, tal vez desde la carretera que pasaba cerca.

Sin embargo, también podemos imaginar un propósito práctico para el edificio. Si la altura de la torre compensara unos 5 metros de diferencia con la cima de la montaña, podría haberse utilizado para vigilar el paso a través de la montaña. En principio, nuestro análisis se puede utilizar para estimar qué áreas serían visibles desde cada nivel de altura, pero debemos tener en cuenta que el modelo de terreno SRTM es impreciso y no es adecuado para un cálculo de precisión.

Este breve ejemplo debería introducir algunos conceptos básicos del análisis del impacto visual de construcciones altas. Los mismos principios se pueden utilizar para analizar rascacielos, turbinas eólicas u otros tipos de edificios. Sin embargo, tenga en cuenta que el modelo de elevación preciso es primordial para dicho análisis; Repito que el modelo STRM utilizado aquí solo debería servir como “prueba de concepto”.

Bibliografía

Sobre las excavaciones de la torre Urkulu, ver Mezquíriz 2004 . Para una discusión general, ver Valverde 2001 .

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