Partneři sekce:
  • OSMA

3D modely v geografických informačních systémech I.

3D modely v geografických informačních systémech I.

Progresivní formy uplatňování geografických informačních systémů a s nimi spojená tvorba 3D modelů sídel či území se stále více využívá v plánovacích procesech v urbanizmu a architektuře. Široké využití nachází především při tvorbě analytických studií prostorových vztahů objektů v sídle. Mezi ještě stále horké projekty, u nichž byl použit fotogrammetrický způsob mapování s následným vyhotovením 3D modelu sídla, patří i Studie výškového zónování v městské památkové rezervaci a v jejím ochranném pásmu, kterou dalo vypracovat město Brno. Druhý díl přiblíží využití leteckého snímkování při analýzách krajiny a s ním spojenou tvorbu 3D modelů krajiny.


Na vytvoření 3D modelů budov už nejsou potřebné tradiční geodetické měřicí způsoby. Celý proces je možné efektivně vykonat pomocí leteckého snímkování, buď na fotogrammetrickém principu, nebo leteckým laserovým skenováním. Rozlišení detailu 3D modelu je různé. Závisí na účelu, pro nějž se model zpracovává, z čehož následně vyplývá i podrobnost detailu na leteckých snímcích.

Nejjednodušším 3D modelem je blokový model. Jde o jednoduché blokové hmoty, jejichž objemy jsou dány obvodem střešních plášťů staveb a terénem. Tento způsob modelování lze využít například při zpracovávání hlukových studií v sídle.

Složitějším je urbanistický model, kde jsou sice jednotlivé budovy taktéž nahrazeny blokem, avšak doplněným o automatizované, generované tvary střech, naměřené z výškových a polohových údajů. Tento model si může najít uplatnění například při analýzách prostorových vztahů v městských strukturách. Nejsložitějším z hlediska zpracování je podrobný model, v němž jsou už jednotlivé tvary budov rozčleněny podle stavebních parcel a tvary střech jsou vytvářeny 3D modelováním z naměřených výškových a polohových údajů.

Vektorový výstup

Výstupem zpracovaných leteckých údajů je vektorový 3D model, který je editovatelný ve standardních softwarech, pokud dokážou s těmito vektorovými aplikacemi pracovat. Vytvořený model představuje základní rozmístění hmot v sídle a je možné naložit na něj další digitální vrstvy, například nový terén nebo stavby.

Aktivně perspektivní prohlížení v příslušném softwaru umožní posoudit vliv novotvaru na existující prostředí, jakož i podat reálný vizuální obraz o projekčním záměru. Cenová náročnost vektorového zpracování modelu, která se pohybuje od 200 do 4 000 korun za hektar, závisí na složitosti terénu, hustoty zástavby, míry a detailu zpracování, jakož i na tom, zda se řešená oblast někdy digitálně zpracovávala, případně kdy byla její poslední aktualizace.

Výškové zónování Brna

Problematika umísťování výškových staveb patří mezi často skloňovaná témata současnosti. Chaotická a nekoordinovaná výstavba se už stihla negativně zapsat do mnoha historických měst. Využití vizuali­začních programů při projektování je sice častým postupem architektů, avšak aplikace analytických nástrojů geografických informačních systémů v běžné praxi nadále pokulhává.

Studie výškového zónování v městské památkové rezervaci a v jejím ochranném pásmu je praktickým příkladem, který jasně poukazuje na užitečnost využití fotogrammetrických dat modelu terénu a staveb při tvorbě výškového modelu města, o nějž se studium výškových poměrů města opírá. Jako primární podklad při vypracování studie byl použit podrobný 3D model historického centra a blokový 3D model jeho širšího okolí. Vzniklá vektorová vrstva obvodů budov se stala východiskem dalších analýz.

Základním atributem každého polygonu v jednotlivých vrstvách je absolutní výška nejvyššího bodu na střeše a relativní výška budovy, odvozená od minimální výšky terénu pod budovou. Z těchto dat je možné analyzovat výškové hladiny města a také klasifikovat budovy podle jejich relativní výšky.

Za důležitou součást rozborů se považuje generování panoramatických řezů ze všech významných směrů a pohledových míst. Ta se generovala z digitálního 3D modelu zástavby a terénu. Vyhodnocení výškové hladiny zástavby bylo vypracováno graficky ve čtrnácti řezech. Každému byla přiřazena samostatná barva a nadmořská výška střechy a budovy. Řezy 1 až 7 tištěné přes sebe tak umožnily grafické porovnání absolutní nadmořské výšky budov v jakékoli části města, čímž zjednodušily studium výškové členitosti u nedostupných pohledů přes kopce a budovy.


Urbanistický model Brna   
Vizualizace: © GEODIS SLOVAKIA, s. r. o.

Kromě samotné analýzy výškové zonace je možné z takto připraveného modelu zjišťovat i jiné statistické údaje, k nimž lze zařadit majoritní a průměrnou výšku budov, rozsah výšky zástavby či procentuální zastoupení zkoumaných hodnot. Vizualizace podrobného modelu usnadňuje práci v procesech hodnocení pohledů a vyhledávání nejvíce pohledově exponovaných částí města.  

Miriam Turancová
Vizualizace: © GEODIS SLOVAKIA, s. r. o.

Autorka působí jako vědecko-výzkumný pracovník na Ústavu zahradní a krajinné architektury Fakulty architektury Slovenské technické univerzity v Bratislavě.