Viidennen viikon aiheena olivat näkyvyysanalyysit sekä 3D-visualisointi. (Jee!) Näkyvyysanalyyseillä tutkitaan, mitkä alueet tai kohteet on nähtävissä tietyistä katselupisteistä. Tätä voidaan soveltaa moneen oikean elämän eri tilanteeseen ja dilemmaan. Näkyvyysanalyyseistä on hyötyä esimerkiksi, kun halutaan perustaa erilaisia tähystyspaikkoja (niin rajavalvontaan kun lintujen tarkkailuun) tai puhelinverkon tukiasemia. Lisäksi niitä voidaan käyttää apuna tie- ja yhteiskuntasuunnittelussa. Yhteiskuntasuunnittelussa voidaan joko piilottaa tai tuoda esiin haluttuja kohteita. Näkyvyysanalyysit tehdään pääasiassa korkeusmallien avulla. Näkyvyys määritetään sen perusteella leikkaako katselupisteen ja tarkkailtavan kohteen välinen suora korkeusmalin. Näkyvyysanalyyseistä keskityimme sekä luennolla että viikon tehtävissä viewshed ja line of sight -analyyseihin. Pakko sanoa, että pidin tämän viikon tehtävistä todella paljon – lähinnä sen takia, että pääsi leikkimään 3D-visualisointien kanssa.
Ensimmäisessä tehtävässä (Performing Viewshed Analysis in ArcGIS Pro) selvitimme itäiseen New Yorkiin perustettavan leirintäalueen valaistusta, jotta alueen asiakkaat voisivat nauttia ulkoilusta myös auringon laskettua. Pääsimme harjoittelemaan tehtävässä viewshed -analyysia, joka siis pohjautuu laajemman tarkastelukohteen tutkimiseen useammasta katselupisteestä. Analyysi määrittää rasteritasolle (binääriset) näkyvyysarvot, jolloin arvo 0 symboloi alueita, jotka “eivät näy” ja arvo 1 alueita, jotka “näkyy”. Tämän perusteella voidaan erottaa alueet, jotka ovat valaistu ja määrittää samalla kuinka monta lamppua valaisee kyseisiä alueita. Ennen analyysiä muokkasimme hieman lamppuihin liittyvän datan atribuuttitaulukkoa haluttujen parametrien perusteella, ja analyysin jälkeen mallinsimme tuloksia matemaattisten rasterifunktioiden avulla.
Kuva 1. Viewshed-analyysin lopputulos. (Lähde: Esri Academy – Performing Viewshed Analysis in ArcGIS Pro)
Tehtävänannossa todettiin, että mahdollisimman suuri osa leirintäalueesta tulisi olla vähintään kahden lampun valaisema. Kuten kuvasta 1 näkyy, tuloksena saatu valaistu alue ei ole kovin suuri verrattuna leirintäalueen kokoon. Alueen valaistusta tulee siis lisätä huomattavasti, jotta se täyttäisi annetut kriteerit. Teimme tämän muuttamalla datan “OFFSETA” -muuttujaa kolmesta metristä kymmeneen metriin. Muuttuja määrittää tarkkailijan korkeuspisteen korkeusmallin perusteella. Mitä korkeammalla katselupiste on, sen laajempi näkyvyys alueesta teoriassa on. Tämän jälkeen suoritimme analyysin loput vaiheet uudelleen ja lopputuloksena saimme valaistumman leirintäalueen (kuva 2).
Kuva 2. Viewshed-analyysin lopputulos, kun “OFFSETA” on 10. (Lähde: Esri Academy – Performing Viewshed Analysis in ArcGIS Pro)
Viikon toisessa tehtävässä (Performing Line of Sight Analysis) suoritimme nimenmukaisesti line of sight -analyysin. Analyysissa tarkastellaan ilmiötä yhdestä katselupisteestä usean katselupisteen sijaan. Teimme analyysin 3D-visualisoinnin avulla ja täytyy sanoa, että oli tosi siistiä päästä käsittelemään tämän muotoista dataa. Tehtävänantona oli tutkia Philadelphiassa järjestettävän paraatin turvallisuutta kaupungin 3D-mallin ja muun ohessa olleen datan avulla. Näiden perusteella tuli määrittää paraatireitiltä kohteet, jotka turvamiehet tai -kamerat voivat nähdä valmiiksi määritellyistä katselupisteistä.
3D-mallin kanssa työskenteleminen oli helppoa ja se mahdollisti datan sekä tuloksien monipuolisen tarkastelun. Aloitimme viewshed-analyysin ArcGIS:n Line of Sight -työkalulla, joka loi katselupisteiden ja tarkasteltavan kohteen (paraati) välille useita suoria (kuva 3). Määritimme analyysia tehdessä suorien keskeiseksi välimatkaksi 9 metriä. Tämän jälkeen lisäsimme suorien ominaisuustaulukkoon dataa niiden pituuksista myöhempiä työvaiheita varten.
Kuva 3. Line of sight -analyysi. (Lähde: Esri Academy – Performing Line of Sight Analysis)
Koska tehtävässä on määritettävä mitkä paraatireitin kohdat voidaan nähdä katselupisteistä käsin, on seuraavaksi tehtävä hieman karsimista. Poistimme kaikki suorat, jotka leikkaavat matkalla jonkin rakennuksen sekä kaikki suorat, joiden pituus on yli 335 metriä. Suorille oli määritettävä jonkinlainen maksimipituus, sillä selkeälläkin säällä voi nähdä vain rajallisesti. Suorien poistaminen tapahtui Select By Attributes -työkalulla. Kun line of sight -analyysi suoritettiin, loi se automaattisesti attribuuttitaulukkoon TarIsVis-sarakkeen, joka ilmaisee arvoilla 0 ja 1 kohteen näkyvyyttä katselupisteestä. Tämän pohjalta oli valintatyökalulla helppo määrittää ne suorat, joiden TarIsVis arvo on 0 ja joiden pituus on enemmän kuin 335 metriä. Klikkasimme Delete Features -työkalua ja sanoimme hyvästit kyseisille suorille (kuva 4).
Kuva 4. Line of sight -analyysi. Soveltumattomat suorat poistettu. (Lähde: Esri Academy – Performing Line of Sight Analysis)
Kuten kuvista huomaa, suorien määrä väheni huomattavasti alkuperäisestä. Karsimme aivan lopuksi vielä suoria hieman lisää sään muutosten varalta. Sade ja sumuisuus heikentävät näkyvyyttä huomattavasti eikä tällöin ole välttämättä mahdollista nähdä yli 300 metrin päähän. Siispä toistimme analyysin, mutta tällä kertaa asetimme suorien maksimipituudeksi 183 metriä (kuva 5).
Kuva 5. Line of sight -analyysi. Suoria karsittu lisää. (Lähde: Esri Academy – Performing Line of Sight Analysis)
Viimeisessä tehtävässä (Authoring 3D Scenes) käytiin läpi vähän kaikenlaista liittyen ArcGIS:n 3D-malleihin. Objektina oli luoda oma “3D scene” ja tutustua tähän liittyen erilaisiin konsepteihin sekä yksinkertaisiin toimintoihin. Tehtävän johdannossa lueteltiin mihin kaikkeen ArcGIS:n 3D ominaisuutta voidaan käyttää, ja miten se voi mahdollisesti helpottaa sekä parantaa (elevate) datan visualisointia. 3D-visualisoinnin avulla voidaan nähdä muun muassa vertikaalisuunnassa päällekkäin oleva data sekä lisätä realistisuutta ympäristön visualisointiin. Oma 3D-visualisointi kiteytyi siihen, että loimme Berliinissä toimivalle kaupunkisuunnittelijalle 3D-mallin tietyn rakennuksen lähialueesta. Mallin tarkoituksena on tarkastella miten rakennuksen korkeus suhteutuu sitä ympäröiviin elementteihin (kuten muihin rakennuksiin tai kasvillisuuteen). Lisäilimme periaattessa vain valmista dataa omaan “new local scene” -karttaan ja symboloimme sitä 3D-visualisoinnin mukaisesti, sekä skaalasimme sen oikeaan mittakaavaan. Lopputulos oli ihan kivan näköinen (kuva 6). Tehtävä oli siis enimmäkseen vain 3D-visualisoinnin perusteisiin tutustumista 🙂
Kuva 6. 3D-visualisointia. (Lähde: Esri Academy – Authoring 3D Scenes)
Lähteet
Holopainen et al. (2015). Geoinformatiikka luonnonvarojen hallinnassa. Helsingin yliopiston metsätieteiden laitoksen julkaisuja 7.
Tehtävälähteet
Performing Viewshed Analysis in ArcGIS Pro https://www.esri.com/training/catalog/57d8718d8b3e1ff2376bf91c/performing-viewshed-analysis-in-arcgis-pro/
Performing Line of Sight Analysis https://www.esri.com/training/catalog/57fd7a465413c49402a2dd9b/performing-line-of-sight-analysis/
Authoring 3D Scenes https://www.esri.com/training/catalog/5e70eb2417148e49006ea3c6/authoring-3d-scenes/