Análisis de cuencas visuales en el entorno del Castillo de Peñafiel

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Trabajo sobre SIG
Título Análisis de cuencas visuales en el entorno del Castillo de Peñafiel
Autores Alejandro de Benito Andrés, Ricardo Pérez Cubillo, Álvaro Rodríguez Rodríguez​
Asignatura Sistemas de Información Geográfica Aplicados a la Ingeniería Civil
Curso Curso 19/20
Este artículo ha sido escrito por estudiantes como parte de su evaluación en la asignatura


Castillo de Peñafiel

En este trabajo se plantea hacer un estudio de la visibilidad del terreno desde una posición óptima de las atalayas junto a la propia vista desde el castillo. El trabajo consta de distintas partes, la primera es evaluar la visibilidad desde el castillo, determinando los puntos más alejados y visibles desde el mismo para fijar la posición de las atalayas, de tal forma que se cubra la mayor parte del terreno. Posteriormente se analizará la cuenca visual de cada atalayas teniendo en cuenta las superposiciones entre cada una. Estametodología de trabajo es especialmente útil en lo que refiere a aspectos visuales en el campo de la ingeniería civil, concretamente es de ayuda para:

• Prevenir incendios colocando torres de control en los bosques o campos, intentando tener el mayor campo visual, con menos cantidad de torres posibles.

• El impacto visual que puede tener en los alrededores, intentando que no se vea, o que se vea lo menos posible, desde poblaciones. Se incluye dentro del impacto ambiental.

• La telefonía móvil en muchos países sigue dependiente de factores como la visibilidad para la colocación de las antenas.


1 Herramientas

Interfaz complemento Viewshedanalysis

La herramienta más conveniente para resolver el problema es el complemento“Viewshedanalysis”, que calcula la superficie visible desde el punto de vista de un observador sobre un modelo digital del terreno. Adicionalmente este complemento puede ser utilizado para modelar la visibilidad entre diferentes observadores. En el caso particular que se aborda en este trabajo, la herramienta Viewshedanalysispermite estudiar fácilmente la problemática que se plantea. Es perfectamente posible, gracias a esta herramienta, estudiar la superficie visible desde el punto de vista del observador subido a lo alto de la atalaya. Además, también permite ver qué puntos gozan de visión cruzadas entre dos o más atalayas.

La interfaz del complemento se muestra en la imagen posterior. Tiene los diferentes inputs:

• Observerlocation: donde se especifica el punto en el que estará situado el observador, cabe destacar que debe ser una capa con elementos puntuales, puede ser uno o varios en el caso de que se quiera estudiar la visibilidad cruzada.

• Digital elevationmodel: en este apartado se indica la capa sobre la que se estudia la visibilidad, habitualmente es un modelo digital del terreno.

• Output file: capa resultado de las iteraciones del complemento.

Ilustración 1: Interfaz complemento Viewshedanalysis

Los diferentes parámetros que toma el programa son los que se especifican a continuación:

• Observerheight: altura sobre el terreno de los ojos del observador, en metros.

• Target height: altura mínima apreciable en la zona más alejada de visibilidad, en metros.

• Radius of analysis: máxima distancia visible en metros.

Adicionalmente, se puede ver en la ventana de la interfaz la casilla que permite tener en cuenta la curvatura de la tierra y la refracción de la luz cuando viaja a través de la atmosfera, estos parámetros no han sido utilizados en nuestro estudio, puesto que en condiciones normales, para la vista humana, son insignificantes. Cabe destacar que la refracción es un proceso lumínico que no tiene que ver con la opacidad de la niebla u otros agentes atmosféricos, hace referencia a la diferente densidad de las capas.

El programa formula la variación de las formas mediante la siguiente operación que corrige la cota visible.

Z_ajustada=Z-〖Dist.〗^2/(Diám.Tierra) ∙(1-Coef. refr.)

Donde:

• Z_ajustada es la cota corregida.

• Z es la cota sin tener en cuenta estos parámetros.

• Dist. es la distancia planimétrica entre el punto del observador y el punto observado.

• Diám.Tierra El diámetro de la tierra estimado como el radio ecuatorial más el radio polar. Estos valores son tomados del sistema de proyección asignado al ráster por QGIS. En caso de error o valores que se alejan de lo realista, el radio por defecto es 6378.137 kilómetros y un achatamiento de 298.257.

• Coef. refr.es el coeficiente de refracción de la luz, se debe destacar que cuanto más próximo es a 1, más parecida es la cota ajustada a la cota en bruto.

2 Modelo digital de la zona estudiada

Para estudiar convenientemente el entorno de Peñafiel, se ha tomado el modelo digital del terreno que proporciona el Instituto Geográfico Nacional (IGN).


Modelo digital del terreno
Curvas de nivel del terreno
digital del terreno con poblaciones (Peñafiel y proximidades)


3 Visibilidad desde el castillo

Las figuras posteriores se han obtenido directamente del complemento expuesto previamente. “Viewshedanalysis” tiene de output un fichero raster y, para su representación, se han tratado esos rasters con herramientas del complemento “GRASS”. La primera herramienta utilizada fue el conversor de raster a polígono, conservando los valores que tienen las celdas del raster otorgadas según la visibilidad. Este comando se llama “r.to.vect” Después, se aplicó un comando de limpieza de “Astillas” llamado “v.clean”. Estas astillas son pequeñas áreas fruto del error que hay en el modelo digital del terreno y, como son irrelevantes, se ha decidido eliminarlas para llegar a un resultado más limpio y visual. Por último, se hizo uso del comando “v.generalize.smooth” para suavizar la geometría resultante de los polígonos.


Localidad de Peñafiel
Cuenca visual desde varios puntos del castillo
Cuenca visual desde varios puntos del castillo con elección de atalayas

Estas figuras anteriores se han obtenido directamente del complemento expuesto previamente. “Viewshedanalysis” tiene de output un fichero raster y, para su representación, se han tratado esos rasters con herramientas del complemento “GRASS”. La primera herramienta utilizada fue el conversor de raster a polígono, conservando los valores que tienen las celdas del raster otorgadas según la visibilidad. Este comando se llama “r.to.vect” Después, se aplicó un comando de limpieza de “Astillas” llamado “v.clean”. Estas astillas son pequeñas áreas fruto del error que hay en el modelo digital del terreno y, como son irrelevantes, se ha decidido eliminarlas para llegar a un resultado más limpio y visual. Por último, se hizo uso del comando “v.generalize.smooth” para suavizar la geometría resultante de los polígonos.

  • Comprobación de la posición de las atalayas*
Perfil del terreno entre el castillo y la atalaya 1
Perfil del terreno entre el castillo y la atalaya 3
Perfil del terreno entre el castillo y la atalaya 2


A continuación, se ha hecho uso del complemento “Profiletool” para comprobar que estas vistas realizadas se han calculado adecuadamente y corroborar el funcionamiento de “ViewshedAnalysis”. Para ello se va a realizar un perfil del terreno entre el castillo y varias atalayas para ver así que el complemento funciona correctamente:

Posición geográfica de las atalayas respecto a Peñafiel

4 Visibilidad desde las atalayas

Haciendo uso de “ViewshedAnalysis” una vez comprobado que éste funciona, obtenemos la siguiente ilustración la cual contiene la visibilidad acumulada desde las cinco atalayas en el terreno

Visibilidad cruzada desde las atalayas
[[Categoría:SIGAIC_19/20]]