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Lo strumento Campo di visibilità geodetico determina le posizioni di superficie visibili a un set di osservatori di punto o polilinea, usando i metodi geodetici. Lo strumento trasforma la superficie di elevazione in un sistema di coordinate 3D geocentrico ed esegue linee di vista 3D verso ogni centro di cella trasformato. Facoltativamente, accoglie l'incertezza verticale o l'errore nella superficie di elevazione di input. Inoltre, facoltativamente, produce una tabella di relazione osservatore-regione per un massimo di 32 osservatori (punti, multipunti o polilinee) che possono essere correlati alla feature class osservatore di input.
Poiché il calcolo viene eseguito in un vero sistema di coordinate 3D, lo strumento Campo di visibilità geodetico non necessita del parametro di correzione della curvatura terrestre. Utilizza anche le unità z del riferimento spaziale di input, se disponibile, anziché un parametro del fattore z. Infine, poiché ogni linea di vista 3D viene valutata indipendentemente da altre linee di vista, evita alcuni degli errori che possono insinuarsi in un algoritmo di campo di visibilità basato sul fronte d'onda (come la famiglia esistente di strumenti di geoprocessing). Pertanto, lo strumento Campo di visibilità geodetico produce una visibilità più accurata e superfici sopra il livello del suolo (AGL) rispetto allo strumento Campo di visibilità.
La determinazione della visibilità
Questo strumento utilizza punti 3D geocentrici per osservatori, bersagli e centri delle celle della superficie di elevazione. Un obiettivo è un centro della cella di superficie a cui è stato aggiunto un offset aggiuntivo facoltativo. Un sistema di coordinate 3D geocentrico è un sistema di coordinate cartesiane destrorse con il centro della terra come origine C, l'asse x che punta all'intersezione del primo meridiano e l'Equatore, l'asse Z che punta al polo nord e l'asse y ruotato di 90 gradi in senso orario dall'asse x mentre si guarda in basso dal polo nord. Si veda la figura seguente per un esempio di una posizione di destinazione T espressa con coordinate geocentriche.
Per determinare la visibilità di ogni destinazione, vengono costruite linee di vista 3D da ogni osservatore a ogni destinazione. Vedere la figura seguente per un'illustrazione di come sono costruite le linee di vista. Il percorso a terra di ciascuna linea di vista sullo sferoide è determinato e suddiviso in gradini di dimensione cella. In questa figura, i passaggi sono mostrati come punti verdi e la distanza tra loro è equivalente alla dimensione cella. A ogni passo, è calcolata la distanza verticale d tra la linea di vista e la superficie. L'elevazione del suolo viene stimata utilizzando un approccio lineare Inverse Distance Weighted (IDW) utilizzando i centri delle celle più vicini. Se d è positivo per tutti i passi a terra lungo la linea di vista, la destinazione è considerato visibile; in caso contrario, è considerato non visibile.
Errore verticale
Il parametro Errore verticale è abilitato solo quando il tipo di analisi è Frequenza. Viene utilizzato per tenere conto dell'incertezza verticale nella superficie di elevazione di input. Quando questo parametro è 0 o non specificato, viene lanciata una singola linea di vista tra l'osservatore e ciascuna destinazione. Il risultato è che la destinazione è visibile o non visibile. In questo caso, il raster di visibilità dell'output registra il numero di volte in cui ciascuna posizione di cella nel raster della superficie di input può essere vista da uno qualsiasi dei punti di osservazione dell'input.
Quando il parametro Errore verticale è superiore a 0 (ad es., 0,6 m), un certo numero di linee di vista sono poste tra l'osservatore e ciascuna destinazione. Per ogni linea di vista e ogni passo, viene aggiunto a d un numero casuale uniformemente distribuito nell'intervallo [-0,6, 0,6]. Se d diventa minore di zero, quella particolare linea di vista è terminata. In questo caso, ogni osservatore contribuisce con un numero compreso tra zero e uno (il numero di linee di vista riuscite diviso per il numero totale di linee di vista, da quell'osservatore) al raster di visibilità dell'output, che ora è di tipo float a precisione singola.
La determinazione di AGL
Un raster Sopra il livello del suolo (AGL) è un output facoltativo che rappresenta l'altezza dal suolo di cui le celle di destinazione non visibili dovrebbero essere sollevate per diventare visibili. La figura seguente illustra come viene determinato il valore AGL. T è una destinazione con una certa altezza (che è l'offset di destinazione nell'illustrazione). La linea di vista tra l'osservatore O e la destinazione T è bloccata dal terreno, quindi la destinazione T non è visibile. Se la destinazione viene sollevata nella nuova posizione T', diventa visibile perché ora c'è una linea di vista libera. La distanza tra T' e il suolo è il valore AGL nel raster di output.
Il calcolo della distanza TT' non presuppone che il triangolo OTT' sia un triangolo rettangolo.
Interpretazione della tabella delle relazioni osservatore-regione di output
Quando il tipo di analisi è Osservatore, lo strumento emette una tabella di relazione osservatore-regione, come mostrato nella figura seguente. In questa tabella, il campo Observer elenca gli ID delle feature dalla feature class di input. Il campo Region elenca i valori delle celle per le regioni nel raster di visibilità dell'output. Pertanto, la tabella elenca le regioni visibili a ciascun osservatore. È possibile utilizzare questa tabella per cercare gli ID regione dati un ID osservatore e viceversa.
Le stesse informazioni sono codificate nei valori della cella di output del raster di visibilità, ma in modo meno accessibile. In questo caso, il raster di visibilità dell'output contiene i tre valori (1, 2 e 3), come mostrato nella seguente schermata della tabella degli attributi:
Gli osservatori di input sono ordinati in ordine crescente per i loro valori OBJECTID, e il raster di visibilità dell'output riporta l'OR bit per bit delle loro posizioni ordinate. Algebra delle mappe raster può essere utilizzato per estrarre informazioni su quali osservatori possono vedere quali regioni e tali informazioni possono essere ricondotte alle caratteristiche dell'osservatore utilizzando questa regola di ordinamento. Un esempio è mostrato nella figura sottostante. Supponiamo che Osservatore 1 abbia ObjectID 1 e Osservatore 2 abbia ObjectID 2. Quindi Regione 1 (l'area giallo pallido) nella mappa di visibilità dell'output avrà un valore di cella pari a 1. Regione 2 (l'area blu) nella mappa di visibilità dell'output avrà un valore di cella pari a 2. E la Regione 3 (l'area verde) nella mappa di visibilità dell'output avrà un valore di cella pari a 3, il valore numerico dell'OR bit per bit di 1 e 2.
Nell'immagine precedente, i valori della cella di output sono l'OR bit per bit degli indici interni delle feature di input. La tabella delle relazioni osservatore-regione riporta queste stesse informazioni utilizzando gli ID delle feature class anziché gli indici interni.
Controllo dell'analisi della visibilità
È possibile limitare il campo visivo di ciascun osservatore specificando vari valori numerici o campi nei parametri dell'osservatore. Questi parametri dell'osservatore sono funzionalmente gli stessi dei campi del cono di visualizzazione—quali OFFSETA o OFFSETB—utilizzato per controllare l'analisi della visibilità mediante lo strumento Campo di visibilità. La differenza è che i parametri dell'osservatore Campo di visibilità geodetico può accettare qualsiasi campo numerico e non è limitato a nomi di campi specifici.
Ottimizza prestazioni
La determinazione dell'area di visualizzazione è un processo che richiede un uso intensivo del computer. Alcune opzioni per migliorare le prestazioni dello strumento sono elencate di seguito.
- Imposta il parametro Raggio esterno su un valore (come 25 km) che è significativo per la tua applicazione. Lo strumento elaborerà solo le celle all'interno della distanza di visualizzazione, riducendo così il tempo di elaborazione. Maggiore è il Raggio esterno, più tempo impiegherà lo strumento a processarlo.
- Imposta Metodo di analisi su Livello di vista perimetro. Con questo metodo, lo strumento esegue solo le linee di vista verso le celle del bordo del cono di visualizzazione, riducendo così il tempo di elaborazione.
- Se il raster di elevazione di input copre un'area geografica superiore all'area di studio, imposta l'ambiente Estendi nella tua area di studio per ridurre le dimensioni del raster di output.