Анализ видимости — это вычислительный алгоритм, который определяет видимость , область, которая видна (на базовой поверхности рельефа ) из заданного местоположения. Это обычная часть набора инструментов анализа рельефа , который можно найти в большинстве программных обеспечений географических информационных систем (ГИС). Анализ использует значение высоты каждой ячейки цифровой модели рельефа (ЦМР) для определения видимости в конкретную ячейку или из нее. Местоположение этой конкретной ячейки варьируется в зависимости от потребностей анализа. Например, анализ видимости обычно используется для определения местоположения вышек связи или определения вида с дороги. Видимость можно рассчитать с использованием отдельной точки, такой как вышка, или нескольких точек, таких как линия, представляющая дорогу. При анализе сегмента линии каждая из вершин вдоль линии рассчитывается для определения ее видимой области. Процесс также может быть обратным. Например, при определении местоположения свалки анализ может определить, откуда видна свалка, чтобы скрыть ее из вида.
Анализ видимости может быть выполнен с использованием одной из многих программ ГИС , таких как ArcGIS Pro, GRASS GIS (r.los, r.viewshed), QGIS (плагин viewshed), [1] LuciadLightspeed, LuciadMobile, SAGA GIS (Visibility), TNT Mips, ArcMap , Maptitude , ERDAS IMAGINE . Видимость создается из ЦМР с использованием алгоритма, который оценивает разницу высот от одной ячейки (ячейки точки обзора) до следующей (целевой ячейки). Чтобы определить видимость целевой ячейки, каждая ячейка между ячейкой точки обзора и целевой ячейкой проверяется на наличие линии видимости. Если ячейки с более высоким значением находятся между ячейками точки обзора и целевой ячейкой, линия видимости блокируется. Если линия видимости блокируется, то целевая ячейка определяется как не являющаяся частью видимости. Если она не блокируется, то она включается в видимость. [2]
Алгоритм также основан на заданном наборе переменных. При выполнении анализа viewshed можно использовать несколько переменных для ограничения или корректировки расчета. Например, если анализ заключается в определении местоположения радиовышки, высота вышки может быть добавлена к высоте этого местоположения (значение ячейки). Если высота не указана, то анализ viewshed использует значение ячейки ЦМР, в которой расположена вышка.
Другой способ добавить высоту башни — использовать переменную смещения. Значения смещения можно добавлять как к отправляющей, так и к принимающей башне. Затем значение смещения добавляется к значению высоты ячейки, чтобы получить фактическую высоту каждой башни.
Анализ зоны видимости также может иметь ограниченный угол обзора. Угол обзора, или азимут , радиовышки можно включить в расчет, добавив два значения. Первое значение — это минимально возможный угол азимута, а второе значение — максимально возможный угол азимута. Программа будет анализировать зону видимости только в пределах этих заданных углов азимута. Также можно добавить вертикальный угол. Значения для вертикального угла составляют от 90° (при взгляде прямо вверх) до -90° (при взгляде прямо вниз). Эту переменную необходимо добавлять в случаях, когда радиовышка излучает очень узкий вертикальный луч. Последней переменной, используемой в анализе зоны видимости, является значение радиуса. В случае радиовышки, если радиосигнал имеет ограниченный диапазон, возможно, 10 миль, то переменную радиуса можно задать для ограничения анализа зоны видимости радиусом 10 миль.
Помимо размещения башен, анализ зоны видимости может использоваться для других приложений. Например, анализ зоны видимости может оценить влияние добавления большого здания. Анализ зоны видимости покажет все области, из которых можно увидеть здание, а также любые виды, которые будут скрыты из любого конкретного места. Анализ зоны видимости также используется для определения местоположения станций наблюдения за пожарами в горных районах (Ли и Стаки, 1998). Это позволяет размещать станции таким образом, чтобы можно было наблюдать за всем лесом на предмет возможных пожаров.
Пример использования анализа зоны видимости на отрезке линии взят из Бюро по управлению земельными ресурсами Управления штата Вайоминг , в котором управление использовало анализ зоны видимости для определения видимости с национальных исторических троп по всему Вайомингу. В пределах полевого офиса Рок-Спрингс есть пять различных зон видимости на выбор. В данном примере это зона видимости номер один. Зона видимости указывает участки земли, видимые с троп на четырех разных уровнях от невидимых до видимых, в зависимости от того, сколько раз эта область могла быть видна с тропы. Это показатель того, что могли видеть пионеры, путешествуя по тропам западной границы (полевой офис Рок-Спрингс).
В другом примере Геологическая служба США (USGS) использовала анализ видимости для содействия проекту NASA Mars Exploration Rover (MER). Когда NASA потребовалось найти подходящие места посадки для марсоходов , они обратились к USGS, чтобы составить карту наилучших возможных мест. Часть анализа включала обзор возможных вариантов мест. В этом случае обзор указывает области, которые могут или не могут быть видны марсоходам с каждого места посадки (анализ обзора места посадки MER).