Mit der 3D Analyst-Lizenz verfügbar.
Eine städtische Umgebung besteht aus komplexen räumlichen Gebilden – dicht gedrängte Sammlungen physischer Strukturen, z. B. Gebäude, Bäume oder Straßenausstattung, aber auch urbanen offenen Flächen, wie Parks oder einem öffentlichen Platz (Marktplatz). Mithilfe von Skylines können Sie urbane Räume und eingeschlossene räumliche Bereiche besser analysieren, um diese besonderen Orte innerhalb einer Stadt stärker ins Bewusstsein zu rücken.
Das 3D Analyst-Toolset "Sichtbarkeit" hält eine Reihe von Skyline-Werkzeugen bereit, die für viele Situationen eingesetzt werden können. Mit ihnen lassen sich verschiedene visuelle Vergleiche dazu anstellen, wie viel Himmel von einem Beobachterpunkt aus zu sehen ist, sowie die möglichen Hindernisse für einen bestimmten Standpunkt darstellen. In diesem Workflow wird demonstriert, wie sich die Werkzeuge zur Erhaltung des Meerblicks einsetzen lassen, der für einen Turm im Stadtzentrum von großer Bedeutung ist.
Von einem im Stadtzentrum gelegenen Aussichtsturm, dem Wahrzeichen der Stadt und einer beliebten Touristenattraktion, eröffnet sich von den oberen Stockwerken der Blick aufs Meer. Die Besucher speisen in einem Drehrestaurant im obersten Stockwerk, von dem aus jeder die nahegelegene Meeresküste sehen kann. Dieses oberste Stockwerk soll uns für den Workflow als Beobachterposition dienen. Den Planern und Entwicklern liegt jetzt ein Entwurf für ein neues Hochhaus direkt an der Küste vor. Durch dieses Hochhaus würde nicht nur für das Restaurant, sondern auch die anliegenden Hotels und Küstenappartements ein Teil des Blicks auf das Meer versperrt. Höhenbegrenzungen für Gebäude stellen bei der Planung urbaner Räume oftmals ein Problem dar und können erhebliche Auswirkungen auf Anwohner, Unternehmen, den Tourismus oder Grundbesitz haben.
Mit diesem Workflow werden die Vorher-Nachher-Ergebnisse verglichen, die der Bau eines neuen Gebäudes auf die tatsächliche Aussicht vom Turm haben würde. Das Werkzeug "Skyline" soll der Erstellung einer urbanen Silhouette rund um den Beobachtungspunkt dienen. Mithilfe des Werkzeugs "Skyline-Barriere" wird der Umfang der Skyline-Ausdehnung erzeugt. Abschließend erstellen Sie mit Skyline-Diagramm einen grafischen Vergleich der Sichtbarkeit des Himmels, der jeden Betrachtungswinkel vom Beobachterpunkt zu den Stützpunkten der Skyline erfasst. Dabei handelt es sich um verschiedene Darstellungen ein und derselben Informationen, aber sie zeigen den sichtbaren Ausschnitt des Horizonts und tragen so zur Visualisierung bei.
Datenvorbereitung
Für die Analyse der städtischen Skyline werden im Allgemeinen mindestens folgende Daten benötigt: ein Beobachterpunkt, Daten zu städtischen Gebäuden sowie optional Terrain- oder Oberflächendaten. Von entscheidender Bedeutung ist auch die Position des Beobachters. Befindet sich der Beobachter am Boden inmitten des Stadtzentrums und umgeben von Gebäuden, hat die Oberfläche nur dann Einfluss auf die Skyline, wenn sich die umliegenden Gebäude und Flächen auf bergigem Untergrund befinden. Das ist einer der Gründe, weshalb das Werkzeug "Skyline" standardmäßig über eine virtuelle Oberfläche verfügt. Blickt man vom Stadtzentrum aus in Richtung Himmel, so ist kein Terrain zu sehen, weshalb dieser Datentyp für die Durchführung der Analyse nicht unbedingt gebraucht wird. Wenn Sie sich hingegen nicht in einer Stadt, sondern auf einem Bergrücken oder in einem Tal befinden, sieht der Horizont ganz anders aus, weshalb hier den Höhenwerten und Angaben zur Oberfläche ein höherer Stellenwert zukäme. ArcScene ist für eine solche lokalisierte Analyse die am besten geeignete Anwendung.
Skyline-Analyse
Mit dem Werkzeug "Skyline" können Sie die städtische Skyline vom Beobachterpunkt an der Turmspitze aus so skizzieren, als ob der Beobachter sich um seine eigene Achse dreht und die Stadt im Umkreis von 360° erblickt. Diese Ausgabe-Skyline stellt die Grenze zwischen den Gebäudedächern und dem Himmel dar. Im Grunde ermittelt sie den ersten Punkt, ab dem Sie von Ihrem Standpunkt aus den Himmel sehen und sich dann um Ihre eigene Achse drehen würden.
In diesem Beispiel soll es darum gehen, ob der Blick auf die Küstenlinie durch die Errichtung eines anderen Hochhauses in diesem wichtigen Küstenbereich versperrt würde. Sie vergleichen die Auswirkungen der neuen Gebäude auf den Horizont vor und nach deren Bau.
Das Werkzeug Skyline stellt einen Vergleich des Eingabe-Beobachterpunktes (die Mitte des Turmdaches) mit dem Layer der umliegenden Gebäude an. Nach dem Hinzufügen der resultierenden Skyline (skyline1) zur Ansicht passen Sie die Linienfarbe und -dicke zwecks besserer Sichtbarkeit an.
Die entstandene Horizontlinie erstreckt sich vom Beobachterstandort auf der Turmspitze aus. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen im Drehrestaurant in der Turmspitze: Sie können genau erkennen, dass Ihre Aussicht auf die Küstenlinie unverstellt ist (nach rechts oben in der Landschaft). So dürften es sich die meisten Kunden wünschen. Wenn Sie sich im Uhrzeigersinn drehen, können Sie sehen, wie Ihr Blick bis zum Erreichen des Horizonts viele Gebäudedächer streift.
Skyline-Barriere-Analyse
Eine Skyline-Barriere ähnelt einer schirmartigen Abdeckung, mit der die sichtbare Ausdehnung dargestellt wird. Sie setzt sich aus verbundenen Sichtlinien zusammen, die von einem zentralen Beobachterpunkt zu den umgebenden Horizontpunkten reichen. Die Ausgabe stellt den sichtbaren Bereich für den Beobachter dar und kann als schalenartige ebene Oberfläche oder volumenartiger Bereich abgebildet werden. Hierfür aktivieren Sie die Option Geschlossen, mit der ein kuppelförmiges Feature von der Skyline nach unten erzeugt wird. Damit lässt sich ermitteln, ob Features, z. B. Gebäude, durch die Barriere ragen und sie dadurch "verletzen", wodurch sich die Skyline verändert.
Öffnen Sie zum Erstellen der Barriere das Werkzeug Skyline-Barriere und verwenden Sie den Betrachterpunkt und das Skyline-Ergebnis aus dem vorangegangenen Schritt.
Hier sehen Sie die Standard-Ergebnisebene:
Mithilfe der Schaltfläche "Layer-Transparenz" auf der Werkzeugleiste 3D-Effekte können Sie die Skyline-Barriere etwas transparenter darstellen.
Wenn Sie das Werkzeug zur Erstellung des geschlossenen Volumens erneut ausführen, erhalten Sie folgendes Ergebnis, wobei die Gebäude zur Anzeige der "Kuppel" ausgeblendet sind:
Diagrammanalyse
Die visuelle Analyse einer Skyline und Skyline-Barriere sind zwar notwendig, doch werden für eine 3D-Analyse auch Daten quantitativer Art sowie grafische Darstellungen benötigt. Ein Skyline-Diagramm kann sich hier sehr hilfreich erweisen.
Öffnen Sie das Werkzeug Skyline-Diagramm und geben Sie den Beobachterpunkt in das Feld Eingabe-Beobachterpunkt-Features und die Skyline in das Feld Eingabe-Linien-Features ein. Die Ausgabe erstellt eine Tabelle, ein Diagramm oder beides, daher müssen Sie folgende Ausgabenamen angeben: skyline_table1 und skyline_graph1. Klicken Sie auf OK, um die Tabelle und das Polardiagramm zu erstellen.
Die Ausgabetabelle wird dem Fenster "Inhaltsverzeichnis" automatisch hinzugefügt und wie jede andere Standalone-Tabelle oder Attributtabelle behandelt.
Das Polardiagramm öffnet sich nach dem Starten des Werkzeugs automatisch und zeigt das auf den Tabellenwerten basierende Skyline-Profil an.
Die rechts vom Polardiagramm aufgeführten Zahlen stellen die Zenitwinkel für jeden Skyline-Bereich dar.
Um die Symbolisierung dieses Polardiagramms zu ändern und die Horizontlinie realistischer zu gestalten, klicken Sie mit der rechten Maustaste in das Diagramm und klicken dann auf Erweiterte Eigenschaften. Klicken Sie im Dialogfeld Bearbeitung in der linken Spalte auf Reihe > Polar. Wählen Sie für die Horizontlinie einen himmelblauen Ton und verwenden Sie als Formatierungsoption Muster, um die Farbe des Himmels mit einem dazu passenden, durchgehenden halbtransparenten Blau auszufüllen.
Der mittlere Himmelsbereich weist jetzt einen hellblauen Ton auf, der dem blauen Himmel ähnelt.
Zum besseren Verständnis des Polar-Kreises stellen Sie sich vor, Sie liegen auf dem Rücken und schauen in den Himmel. Die weißen, nicht eingefärbten Bereiche rund um den Ring des Kreises sind Gebäude, die in die Himmelsfläche hineinragen. Je höher das Gebäude, desto weiter streckt es sich in Richtung der Kreismitte aus. Oben im Diagramm können Sie nach wie vor die unverstellte Sicht erkennen. Das ist ein Polardiagramm, das einem Fischaugenfoto ähnelt und ausgehend von einem zentralen Betrachterpunkt zur Darstellung des Grads der Nähe dienen kann.
Mit dem Werkzeug Skyline-Diagramm lassen sich auch andere nützliche Werte darstellen. Bei einem Blick auf die Ergebnisse der Ausführung des Werkzeugs (rufen Sie das Menü Geoverarbeitung auf und wählen Sie Ergebnisse, falls nicht bereits geöffnet) sehen Sie zwei Wertepaare. Bei dem einen handelt es sich um den Prozentsatz des sichtbaren Himmels über einem vertikalen Basiswinkel, der optional im Parameter Basis-Sichtbarkeitswinkel eingestellt werden kann, bei dem anderen um die minimalen und maximalen vertikalen Winkel. Hier können Sie die aktuellen Werte für den sichtbaren Himmel sehen:
Zusätzliche Ausgabewerte aus den Geoverarbeitungsergebnissen von "Skyline-Diagramm"
Der Prozentsatz des sichtbaren Himmels über einem vertikalen Basiswinkel von 0,000000 Grad beträgt 95,254876.
Die minimalen und maximalen vertikalen Winkel sind -6,560444 und 13,617137 Grad.Die Ergebnisse der Werkzeugausführung in grafischer und Textform beziehen sich auf einen Blickwinkel von der Turmspitze aus. Es wurde eine halbkreisförmige Darstellung verwendet – West (-90 Grad) im Uhrzeigersinn nach Ost (90 Grad) – da uns nur der Blick zur nördlich gelegenen Küstenlinie des Meeres interessiert.
Neue Horizontlinie und Vergleich der Ergebnisse
Um vergleichen zu können, was der Restaurantbesucher in Blickrichtung des Meeres mit dem projektierten Hochhaus an der Küste zu sehen bekommt, fügen Sie den betreffenden Gebäude-Layer zur Szene hinzu und führen die Werkzeuge erneut aus.
Sie können das neue Küstengebäude deutlich sehen, das aus dem Diagramm in den Horizont hineinragt. Stellen Sie sich weiterhin vor, dass Ihr Beobachterpunkt ein Hotel oder Wohngebäude am Wasser ist und dieses Gebäude direkt vor oder in der Nähe Ihres nach vorn liegenden Fensters errichtet wird. Ihre Aussicht könnte vollkommen verstellt sein.
Zusätzliche Ausgabewerte aus den zweiten Geoverarbeitungsergebnissen von "Skyline-Diagramm"
Der Prozentsatz des sichtbaren Himmels über einem vertikalen Basiswinkel von 0,000000 Grad beträgt 94,277842.
Die minimalen und maximalen vertikalen Winkel sind -6,560444 und 17,496400 Grad.Im Vergleich zum ersten berechneten Skyline-Diagramm hat sich die Skyline-Sichtbarkeit um etwa 1 % verringert, und der maximale vertikale Winkel ist wegen des Vorhandenseins des projektierten Gebäudes etwa vier Grad größer. Befindet sich der Beobachter dichter an der Küste, wäre die prozentuale Veränderung erheblich größer. Aus diesem Grunde ist es wichtig, die Position des Beobachters zu berücksichtigen.
Zusammenfassung
Bis jetzt haben wir eine Skyline (Horizontlinie), eine Skyline-Barriere und ein Skyline-Diagramm berechnet. Hiermit erhalten Sie qualitative und quantitative Messwerte an die Hand, wie exponiert eine städtische Fläche ist, und wie ein projektiertes Gebäude den Meerblick von der Turmspitze aus beeinträchtigen würde. Sie können Ihre Ergebnisse jetzt in einem einfachen Bericht zusammenfassen und den Unterschied zwischen der ursprünglichen, unverstellten Aussicht und der Aussicht nach Errichtung des projektierten Gebäudes, das die Sicht behindert, aufzeigen.
Mit diesem Projekt erhalten Sie eine visuelle Vorstellung darüber, wie offen dieser städtische Raum ist und wie die Aussicht aussähe, wenn in der Nähe ein Gebäude errichtet wird. Vom Standpunkt des Beobachters aus gesehen, beträgt die freie Himmelsfläche über der Horizontlinie fast 95 %. Der maximale vertikale Winkel beträgt ca. 17,3 Grad, der minimale Winkel ca. -6,5 Grad. Das neue Gebäude würde den Meerblick für die benachbarten vorhandenen Häuser erheblich beeinträchtigen. Der Beobachtungsturm wäre mit Ausnahme der nach Norden zeigenden Richtung größtenteils von hohen Gebäuden umgeben. Die räumliche Wirkung auf die Turmgäste würde durch die veränderte sichtbare Horizontlinie möglicherweise nachteilig beeinflusst.