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A Ferramenta Panorama Geodésico determina localizações de superfície visíveis para um conjunto de observadores de ponto ou polilinha, usando métodos geodésicos. A ferramenta transforma a superfície de elevação em um sistema de coordenadas 3D geocêntrico e executa linhas de visada 3D para cada centro de célula transformada. Ele opcionalmente acomoda incerteza vertical ou erro na superfície de elevação de entrada. Ele também produz, opcionalmente, uma tabela de relacionamento observador-região para até 32 observadores (pontos, multipontos ou polilinhas) que podem ser relacionados à classe de feição do observador de entrada.
Como o cálculo é realizado em um verdadeiro sistema de coordenadas 3D, a ferramenta Panorama Geodásica não precisa do parâmetro de correção da curvatura da terra. Ele também usa as unidades z da referência espacial de entrada, se disponível, em vez de um parâmetro de fator z. Finalmente, uma vez que cada linha de visão 3D é avaliada independentemente de outras linhas de visão, ela evita alguns dos erros que podem ocorrer em um algoritmo de panorama baseado em frente de onda (como a família existente de panorama de ferramentas de geoprocessamento). Assim, a ferramenta Panorama Geodésica produz visibilidade mais precisa e superfícies acima do nível do solo (AGL) do que a ferramenta Panorama.
A determinação da visibilidade
Esta ferramenta usa pontos 3D geocêntricos para observadores, alvos e centros de células de superfície de elevação. Um alvo é um centro de célula de superfície que possui um deslocamento adicional opcional adicionado a ele. Um sistema de coordenadas geocêntricas 3D é um sistema de coordenadas cartesianas à direita com o centro da Terra como origem C, eixo x apontando para a intersecção do meridiano principal e do equador, o eixo Z apontando para o pólo norte, e o eixo y rotacionado 90 graus no sentido horário a partir do eixo x enquanto olha para baixo a partir do pólo norte. Consulte a figura a seguir para obter um exemplo de um local de destino T expresso com coordenadas geocêntricas.
Para determinar a visibilidade de cada alvo, são construídas linhas de visada 3D de cada observador para cada alvo. Veja a figura abaixo para uma ilustração de como as linhas de visada são construídas. O caminho do solo de cada linha de visada no esferóide é determinado e dividido em etapas de tamanho de célula. Nesta figura, os passos são mostrados como pontos verdes, e a distância entre eles é equivalente ao tamanho da célula. A cada passo, a distância vertical d entre a linha de visada e a superfície é calculada. A elevação do solo é estimada usando uma abordagem linear de distância ponderada inversa (IDW) usando os centros de célula mais próximos. Se d for positivo para todas as etapas de solo ao longo da linha de visada, o alvo é considerado visível; caso contrário, é considerado não visível.
Erro Vertical
O parâmetro Erro vertical somente é habilitado quando o tipo de análise for Frequência. É usado para levar em conta a incerteza vertical na superfície de elevação de entrada. Quando este parâmetro é 0 ou não especificado, uma única linha de visada é lançada entre o observador e cada alvo. O resultado é que o alvo é visível ou não visível. Nesse caso, o raster de visibilidade de saída registra o número de vezes que cada local de célula no raster de superfície de entrada pode ser visto por qualquer um dos pontos de observação de entrada.
Quando o parâmetro Erro vertical for maior que 0 (por exemplo, 0,6 metros), algumas linhas de visada são lançadas entre o observador e cada alvo. Para cada linha de visada e cada passo, um número aleatório uniformemente distribuído na faixa de [-0,6, 0,6] é adicionado a d. Se d se tornar menor que zero, essa linha de visada específica é encerrada. Nesse caso, cada observador contribui com um número entre zero e um (o número de linhas de visada bem-sucedidas dividido pelo número total de linhas de visão daquele observador) para o raster de visibilidade de saída, que agora é do tipo flutuante de precisão simples.
A determinação da AGL
Um raster acima do nível do solo (AGL) é uma saída opcional que representa a altura acima do solo que as células de destino não visíveis precisariam ser levantadas para se tornarem visíveis. A figura a seguir ilustra como o valor AGL é determinado. T é um alvo com uma certa altura (que é o deslocamento do alvo na ilustração). A linha de visada entre o observador O e o alvo T é bloqueada pelo terreno, então o alvo T não é visível. Se o alvo for levantado para a nova posição T', torna-se visível porque agora há uma linha de visada livre. A distância entre T' e o solo é o valor AGL no raster de saída.
O cálculo da distância TT' não assume que o triângulo OTT' é um triângulo retângulo.
Interpretando a tabela de relação observador-região de saída
Quando o tipo de análise for Observadores, a ferramenta gera uma tabela de relacionamento observador-região, conforme mostrado na figura a seguir. Nesta tabela, o campo Observer lista os IDs de feição da classe de feição de entrada. O campo Region lista valores de células para regiões no raster de visibilidade de saída. Assim, a tabela lista as regiões visíveis para cada observador. Você pode usar esta tabela para pesquisar os IDs de região fornecidos por um ID de observador e vice-versa.
A mesma informação é codificada nos valores das células de saída do raster de visibilidade, mas de forma menos acessível. Nesse caso, o raster de visibilidade de saída contém os três valores (1, 2 e 3), conforme mostrado na captura de tela a seguir da tabela de atributos:
Os observadores de entrada são classificados em ordem crescente por seus valores OBJECTID e o raster de visibilidade de saída informa o OR bit a bit de suas posições classificadas. Álgebra de mapa raster pode ser usado para extrair informações sobre quais observadores podem ver quais regiões, e essas informações podem ser relacionadas às feições do observador usando essa regra de classificação. Um exemplo é mostrado na figura abaixo. Suponha que o Observador 1 tenha ObjectID 1 e o Observador 2 tenha ObjectID 2. Então a Região 1 (a área amarela pálida) no mapa de visibilidade de saída terá um valor de célula de 1. A região 2 (a área azul) no mapa de visibilidade de saída terá um valor de célula de 2. E a Região 3 (a área verde) no mapa de visibilidade de saída terá um valor de célula de 3, o valor numérico do OR bit a bit de 1 e 2.
Na imagem acima, os valores da célula de saída são o OR bit a bit dos índices internos das feições de entrada. A tabela de relacionamento observador-região relata essas mesmas informações usando IDs de classe de feição em vez de índices internos.
Controlando a análise de visibilidade
É possível limitar o campo de visada para cada observador especificando vários valores numéricos ou campos nos parâmetros do observador. Esses parâmetros do observador são funcionalmente iguais aos campos do cone de visada, como OFFSETA ou OFFSETB—usado para controlar a análise de visibilidade pela ferramentaPanorama. A diferença é que os parâmetros do observador Panorama Geodásico pode usar qualquer campo numérico e não está limitado a nenhum nome de campo específico.
Otimizar desempenho
Determinar o panorama é um processo intensivo de computador. Algumas opções para melhorar o desempenho da ferramenta estão listadas abaixo.
- Defina o parâmetro Raio externo para um valor (como 25 quilômetros) que seja significativo para sua aplicação. A ferramenta processará apenas as células dentro da distância de visualização, reduzindo assim o tempo de processamento. Quanto maior o Raio externo, mais tempo a ferramenta levará para processá-lo.
- Defina Método de análise para Linhas de visada do perímetro. Com este método, a ferramenta só executa linhas de visada para as células de borda do cone de visada, reduzindo assim o tempo de processamento.
- Se o raster de elevação de entrada cobrir uma área geográfica maior que a área de estudo, defina o ambiente Extensão à sua área de estudo para reduzir o tamanho do raster de saída.