Obtener información de elevación para las huellas de edificios

Vista general

Las huellas de los edificios son un dataset habitual, fácilmente disponible para varios usuarios. Extruir estas huellas es una forma sencilla de crear edificios 3D mediante ArcGlobe o ArcScene. En muchos casos, la información sobre la altura puede estar ya asociada a estos polígonos. Se puede representar como el número de plantas por edificio, una elevación absoluta a la que la huella debe extruirse, o una altura relativa desde el suelo. Alternativamente, puede ser necesario que recoja información sobre la altura para construir los edificios 3D. Si tiene acceso al primer retorno LIDAR, puede establecer la elevación del tejado de cada edificio o la altura del edificio desde el suelo.

Esta guía enseña a obtener valores de elevación del tejado y alturas de edificios para las huellas de los edificios procedentes del primer retorno LIDAR.

Crear una superficie de elevación ráster a partir de información LIDAR

En primer lugar, convierta la información LIDAR en una superficie de elevación ráster. La guía Crear DEM y DSM de ráster a partir de grandes colecciones de puntos LIDAR le guiará a través del proceso de creación de una superficie de elevación ráster. Al crear la superficie de elevación, asegúrese de que selecciona un tamaño de celda que sea útil para determinar alturas de elevación de edificios. Las celdas deben dimensionarse lo suficientemente pequeñas para que los valores de altura a lo largo de los bordes de la huella definan claramente qué forma parte, y qué no forma parte, del edificio. Normalmente, un tamaño de celda de 1 metro es lo suficientemente pequeña para captar esto de forma efectiva.

Establecer la elevación de las huellas de los edificios a partir de puntos aleatorios

Una vez que tiene una capa de elevación, necesitará determinar la elevación del edificio mediante muestreo en ubicaciones aleatorias. El primer paso es generar un conjunto de puntos de muestra aleatorios para cada huella de edificio. Puede usar la herramienta de geoprocesamiento Crear puntos aleatorios para generar un conjunto de puntos de muestra aleatorios, limitados por las huellas de los edificios y referenciados respecto de sus únicos identificadores de objeto. El número de puntos que creará por huella del edificio dependerá de sus preferencias. Cuantos más puntos de muestra tenga, más precisa será la altura media, pero más largo será el tiempo de procesamiento. Cuando se configura la distancia mínima permitida entre puntos de muestra, tenga en cuenta que nunca debe ser inferior al tamaño de la celda del ráster que está muestreando. Si es menor, puede remuestrear algunas celdas.

El resultado es una nueva clase de entidad que contiene grupos de puntos, un grupo para cada edificio. Tenga en cuenta que es posible que no todos los edificios contengan el número total de puntos de muestra previamente especificados en la herramienta de geoprocesamiento. La herramienta detiene la creación de puntos cuando no puede colocar un nuevo punto sin infringir la distancia mínima permitida.

La información de elevación, procedente de la superficie de elevación ráster de primer retorno procedente de LIDAR se puede añadir a cada punto usando la herramienta de geoprocesamiento Agregar información de superficie.

Ahora puede resumir la información de elevación para generar un único valor para cada edificio con la herramienta de geoprocesamiento Resumen de estadísticas. El método estadístico que se utiliza para resumir los valores de elevación depende del tipo de resultado que necesita. Por ejemplo:

• el método estadístico MEAN proporciona la altura media del tejado de los edificios, y proporciona el mejor resultado de visualización.
• El método estadístico MAXIMUM establece la altura del tejado en el valor muestreado más alto, y es el mejor resultado para utilizar en el análisis de línea de visión.
• El método estadístico MINIMUM establece la altura del tejado en el valor muestreado más bajo, y es el mejor resultado para utilizar en el análisis de horizonte.

Utilice el campo que contiene los identificadores de objeto de las huellas originales de los edificios como el Campo de caso para resumir los valores de cada edificio. A continuación, puede volver a unir la tabla resumen a las huellas de los edificios mediante sus identificadores de objetos.

Nota:

• Los valores de elevación que ha generado para cada edificio están en las mismas unidades que la capa de superficie de elevación a partir de la que han sido extraídos. Es posible que estas unidades no correspondan a las unidades de la proyección o datum vertical, configurado para la clase de entidad de huellas de edificios. Es posible que desee realizar una conversión de unidades en el campo resumen de elevación, con la Calculadora de campo, para convertir los valores de elevación en las mismas unidades que la proyección o datum vertical.

Visualizar las huellas como edificios es tan simple como utilizar la extrusión como simbología 3D en ArcGlobe o ArcScene. Abra el cuadro de diálogo Propiedades de capa y habilite primero la opción Extruir entidades en la capa. Utilice Generador de expresiones para seleccionar el atributo por el que extruir. A continuación, cuando configure los valores de extrusión, asegúrese de que el método de extrusión está configurado a usándolo como un valor al que las entidades se extruden. Para que el proceso de extrusión sea correcto es necesario que agregue y especifique una superficie de elevación para las capas de huellas (Propiedades de capa > ficha Elevación). En caso contrario, las huellas se extruirán a partir de una elevación de 0, o nivel del mar, para la elevación del tejado de cada edificio.

Nota:

• ArcGlobe asumes que cualquier campo utilizado para calcular la extrusión está en metros. Puede que necesite utilizar el Generador de expresiones para convertir cualquier unidad que está almacenada en el campo a metros.

Determinar la altura de las huellas de los edificios

Ahora que tiene los valores de elevación que representan el tejado de las huellas de edificios, es posible que desee calcular la altura de cada edificio. Para ello, necesitará la elevación de cualquier edificio en el terreno. Hay diferentes formas de determinar la elevación del terreno de las huellas de los edificios. Si tiene acceso a la versión postprocesada de suelo desnudo del LIDAR, o un modelo digital de elevación de alta resolución del suelo desnudo, puede extraer fácilmente la información de elevación para cada huella de edificio. Utilice el mismo método descrito en la sección anterior para desarrollar puntos de muestra para cada edificio y recopilar la información de la capa de elevación de superficie ráster del suelo desnudo. Resuma dichas muestras en un único valor por edificio y vuélvalo a unir a los datos de origen. Añada un campo a los datos originales y reste la elevación del tejado del edificio de la elevación del suelo desnudo. El resultado será el valor de altura para cada edificio.

Nota:

• Vuelva a verificar que las unidades de las capas ráster de elevación de suelo desnudo y de primer retorno son iguales antes de calcular las alturas de los edificios. Si no son iguales es posible que tenga que realizar conversiones de unidades con la Calculadora de campo.

De manera alternativa, puede utilizar los valores de elevación de superficie procedentes de los mismos datos de primer retorno LIDAR utilizados para generar las alturas iniciales del tejado de los edificios. Utilizar una fuente de datos consistente elimina la posibilidad de introducir errores debido a discrepancias entre datasets. Esto requiere generar un segundo conjunto de puntos de muestra, formando un anillo alrededor del edificio, y muestrearlo para comprobar la elevación del terreno en esos puntos.

Antes de generar un anillo de puntos de muestra alrededor de las huellas de los edificios, debe tener en cuenta unos cuantos puntos. En primer lugar, los puntos de muestra deberán estar lo suficientemente alejados del edificio de manera que los valores recogidos no se vean influenciados por la altura del edificio. Esta distancia de desplazamiento no deberá ser inferior al tamaño de celda de la superficie de elevación ráster derivada de LIDAR. Además, se deberá tener cuidado para evitar que los puntos de muestra de un edificio solapen con un edificio contiguo. Para crear estos puntos de muestra, haga lo siguiente:

Pasos:

1. Cree una zona de influencia para las huellas de los edificios en una distancia igual al tamaño de celda ráster de la capa de elevación de superficie.
2. Cree una zona de influencia para las huellas de los edificios en una distancia doble del tamaño de celda ráster de la capa de elevación de superficie. No utilice la opción Disolver de la herramienta de geoprocesamiento Zona de influencia, puesto que sólo se necesita un único polígono para cada huella.
3. Utilice la herramienta de geoprocesamiento Borrar para borrar los resultados de la zona de influencia en el paso 1 de los resultados de la zona de protección del paso 2. La salida debe parecerse a un conjunto de anillos concéntricos con el edificio en el centro.
4. Utilice el mismo método descrito en la sección anterior para desarrollar un conjunto de puntos aleatorios.

El producto terminado es un conjunto de puntos de muestra generado para cada anillo alrededor del edificio. Tenga en cuenta que, con este método, los anillos pueden superponerse entre sí, pero nunca en un edificio. Debido a la primera zona de influencia, todos los anillos están lo suficientemente lejos de los edificios de modo que los puntos de muestra derivados de dichos anillos no resulten influenciados por las elevaciones del tejado del edificio.

Puede utilizar el método descrito en la sección anterior para resumir los valores de elevación del terreno para cada edificio mediante estos puntos de muestra. Sin embargo, es este caso, sólo debería usar el método estadístico MINIMUM. Esto se debe a que el primer retorno LIDAR puede tener entidades adicionales recopiladas, como vegetación, mobiliario urbano y vehículos. Utilizar los mínimos valores recogidos proporciona la mejor ocasión de identificar correctamente la elevación de superficie del edificio. Una vez ha resumido los valores de elevación del terreno, puede restarlos al valor de elevación del tejado anteriormente recogido para determinar la altura de cada edificio.

Nota:

Al extruir huellas según las alturas de los edificios, asegúrese de que el método de extrusión añade la elevación a la altura mínima de la entidad.

Esta guía de campo le ha enseñado a muestrear información de elevación ráster derivada del primer retorno LIDAR de primera devolución para establecer la elevación del tejado de un edifico y la altura relativa respecto del terreno.