¿Calcular el porcentaje de cielo visible?

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¿Puede alguien explicar, de la manera más sencilla posible, cómo calcular el porcentaje de cielo visible?

He realizado una encuesta satelital y he calculado la altura de los edificios y la distancia entre ellos.

¿Cómo uso esos datos para calcular el porcentaje de cielo visible de acuerdo con la situación en la que me encontraba?

    
pregunta nmtoken 23.03.2011 - 21:32

5 respuestas

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Por lo general, tenemos datos sobre dónde está ground , así que tenemos que usar eso. El suelo determina una figura sólida en 3D. Proyecta esta figura radialmente en la esfera de la unidad centrada en el espectador: esto mapea el suelo en una región en la esfera. Calcule el área de la región restante : ese es el ángulo sólido subtendido por el cielo (en esteradianos ). Divídelo por el área total de la esfera (igual a 4 pi) y multiplica por 100 para obtener el porcentaje de cielo.

Si prefieres una explicación más vívida, coloca al espectador en el centro de una pequeña burbuja esférica y pídele que pinte sobre el cielo. Divide la cantidad de pintura que usa por la cantidad necesaria para pintar toda la burbuja y multiplica por 100.

En realidad, hay algunos detalles técnicos no tan simples.

La proyección en la esfera es bastante sencilla cuando el terreno se presenta como una red triangulada (un TIN), porque solo tiene que escribir código para proyectar un triángulo sobre una esfera. Cuando el terreno se da como un modelo de elevación de cuadrícula (un DEM), puede concebir cada celda de cuadrícula como un cuadrilátero 3D. Puede dividir eso en dos triángulos a lo largo de una diagonal y asignar cada triángulo a la esfera. En cualquier caso, te quedas con una colección de triángulos proyectados en la esfera. Al proyectar la esfera en un mapa (por ejemplo, con una proyección estereográfica), la agregación de estos triángulos en una región poligonal se puede reducir a un problema estándar de geometría computacional plana (utilizando un método de barrido plano, por ejemplo). El resto es fácil (para un SIG).

Esta imagen muestra una pequeña ciudad de rascacielos simulados en una proyección gnomónica centrada en un espectador del centro de la ciudad mirando hacia arriba. El SIG puede "fusionar" (formar la unión de) los polígonos que representan los lados y los techos de estos edificios y luego calcular el área del espacio (blanco) restante. Se eligió una proyección gnomónica porque las líneas arquitectónicas rectas se representan como segmentos de línea en lugar de curvas.

SepuedeponerenserviciounSIGparahacerestecálculocuandosolotieneunterrenoyedificios.Losedificiosestánmásprobablementedisponiblescomocoleccionesderectángulos.Unvérticedeunrectángulotienecoordenadaseuclidianas(x,y,z)relativasaunespectador.Convertirlosacoordenadasesféricas:esdecir,latitudylongitud.Creaunpolígonoparaelrectánguloconvertido.Hagaestoparatodoslosrectángulosparatodaslaspartesdetodoslosedificios,loquesetraduciráenuna"capa de entidades poligonales". Luego, en el SIG, (1) calcule la unión teórica de conjuntos de las características, (2) calcule el área resultante, (3) reste esto de la mitad del área de la superficie de la tierra (la otra mitad es para el suelo), y (4) dividir por toda el área de la tierra (multiplicando por 100 para obtener un porcentaje). El esfuerzo computacional es proporcional a N * log (N) donde N es el número de vértices. La precisión depende de qué tan bien el SIG represente los rectángulos (es posible que tenga que dividir los lados de los rectángulos en secuencias de vértices más espaciados). Dependiendo de sus requisitos de precisión, podría considerar los enfoques basados en Monte-Carlo ( por ejemplo, el trazado de rayos recomendado en otra respuesta) una vez que tenga más de varios cientos de miles de vértices, es decir, una vez que el espectador esté completamente rodeado por (y puede ver partes de) decenas de miles de edificios :-).

    
respondido por el whuber 23.03.2011 - 22:06
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Aquí hay una respuesta que proviene del mundo de los gráficos de computadora en lugar de GIS; por lo tanto, es una descripción de un algoritmo en lugar de instrucciones para las herramientas que debe usar.

Definición: un rayo es un origen + una dirección; es la línea que comienza en el origen y continúa hasta el infinito en esa dirección.

Necesitas los siguientes ingredientes básicos:

  • Capacidad de realizar pruebas para ver si un rayo dado toca el suelo.

  • Capacidad de realizar pruebas para ver si un rayo dado golpea un edificio.

  • Todos sus datos (los edificios, información que representa el suelo) en un espacio de coordenadas cartesianas 3D.

Las fórmulas exactas a implementar para las pruebas de rayos dependen de cómo represente "el suelo" (¿una esfera perfecta? ¿terreno?) y "un edificio" (¿un rectángulo extruido? ¿un modelo 3D completo?). Para geometría simple, son fáciles de encontrar y de implementar. (por ejemplo, busque "intersección de cubos de rayos").

En cualquier caso, desde allí la respuesta al% de la visibilidad del cielo desde un punto es trivial: dispare una gran cantidad de rayos con direcciones aleatorias desde su punto de consulta. La proporción de cielo visible desde el punto de prueba es igual a la cantidad de rayos que no impactó en un edificio o en el suelo.

La respuesta no es exacta, pero puedes calcularla con el nivel de precisión que desees con solo agregar más rayos.

Como se describe anteriormente, no es necesariamente muy rápido; pero hay una gran cantidad de optimizaciones bien documentadas que puedes aplicar.

(Esperaría que, para calcular la visibilidad del cielo a través de una serie de puntos y el mismo conjunto de datos de edificios, este enfoque eliminaría los enfoques basados en la reproyección del agua después de la adición de un índice espacial simple).     

respondido por el Dan S. 24.03.2011 - 00:38
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El factor de vista del cielo (SVF) se define por la parte del cielo visible (Ω) sobre un cierto punto de observación visto desde una representación bidimensional (consulte la figura a). El algoritmo calcula el ángulo de elevación vertical del horizonte γi en n (aquí se presentan ocho) direcciones hacia el radio especificado R (b).

Sehapropuestoelfactordevisióndelcieloparasuperarlosinconvenientesdelastécnicasdevisualizaciónexistentes,porejemplo,problemasdeiluminacióndireccionalenelsombreadoanalítico.

LamedidamásconvenienteparaexpresarlapartedelcielovisibleeselángulosólidoΩ.Estaesunamedidadequétangrandelepareceunobjetoaunobservador.ElángulosólidodeunobjetoesproporcionalaláreaAdelaproyeccióndelobjetoenlaesferadelaunidadcentradaenelpuntodeobservación.

SVFvaríaentre0y1.Losvalorescercanosa1significanquecasitodoelhemisferioesvisible,comoocurreenlascaracterísticasexpuestas(planosypicos),mientrasquelosvalorescercanosa0estánpresentesenlossumiderosprofundosyenlaspartesmásbajas.Vallesprofundosdesdedondecasiningúncieloesvisible.SVFesunacantidadfísica(sinomanipulamoslosdatosdeelevaciónporexageraciónvertical).

Comoseñaló@mic_cord,hayunartículopublicadosobrevisualizacióndedatosconSVFenRemoteSens.2011,3(2),398-415;doi:10.3390/rs3020398.

UnaherramientagratuitaparacalcularSVF(ymás)estádisponibleen enlace

    
respondido por el KrOstir 12.05.2016 - 09:01
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Ecotect (ahora una herramienta AutoDesk ) le permite hacer esta. De manera más general, esto se examina con frecuencia en el área de la iluminación natural y una herramienta de este campo podría ser más fácil de usar que el SIG. (Aunque he oído hablar de un complemento de GIS que puede hacer esto y calcular la exposición solar, pero nunca pude encontrarlo).

    
respondido por el djq 24.03.2011 - 02:12
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En GRASS GIS versión 7 (en realidad no es estable) existe el comando r.skyview (basado en el comando r.horizon , disponible también en el GRASS estable v .6).

Lee una imagen ráster que representa un modelo de terreno, con el valor de píxel correspondiente a las alturas de las características del terreno (por ejemplo, la construcción de alturas) y calcula, para cada píxel, el "factor de vista del cielo".

Primero debe convertir sus datos (formato desconocido) a un dataset ráster.

Ver:

enlace

enlace

    
respondido por el mic_cord 21.02.2014 - 14:10

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