Analýza výškových poměrů města

Může být geografický informační systém (GIS) užitečný architektům? Stále častěji se přesvědčujeme, že ano. A nejen jim, také zástupcům obcí a měst, všem, kteří odpovídají za budoucí vzhled svého města nebo se o něj zajímají. Chaotická a nekoordinovaná výstavba se zapsala do podoby mnoha historických měst a vadí nejen turistům. Již běžně se využívají při projektování vizualizační programy, ale zatím totéž neplatí o analytických nástrojích geografických informačních systémů. Na konkrétním příkladu spolupráce Divize fotogrammetrie společnosti GEODIS BRNO, architektonické kanceláře Burian-Křivinka a Magistrátu města Brna si ukážeme možnosti, jak lze využít data modelu terénu a budov získaná stereofotogrammetrickými metodami, jak je lze převést do výškového (povrchového) modelu a jak mohou analytické nástroje sloužit při tvorbě podkladových materiálů pro studium výškových poměrů města či při rozhodování o jeho budoucí podobě.

Z leteckých měřických snímků v měřítku 1 : 8000 byly zaměřeny detailní vektorové modely terénu a budov (obrázek 1). Abychom zachovali co nejvíce detailů budov v historickém centru a jeho širším okolí, připravili jsme z nich rastrové modely s rozlišením 1 m/pixel. Pomocí modelu terénu se pro geografický informační systém připravila vektorová vrstva obvodů budov, s níž se pracovalo při dalších analýzách.

Vektorová vrstva obvodů budov, v níž byly objekty dále členěny na menší celky podle výšek, byla primárním podkladem pro studium výškové členitosti. Každý mnohoúhelník obsahuje údaje o absolutní výšce nejvyššího bodu na střeše a relativní výšce budovy odvozené od nejmenší výšky terénu pod budovou (obrázek 2). Z těchto dat lze jak analyzovat výškové hladiny města, tak klasifikovat budovy podle jejich relativní výšky (v našem případě do pěti tříd po dvou metrech relativní výšky). Dosud velmi pracné zjišťování těchto informací se pro architekty stalo hračkou.

V liniích, které protínaly výškově významné budovy, byly modelem povrchu proloženy řezy. Vznikly prostorové profily (obrázek 3), které mají reálné rozměry a prostorové umístění a lze na nich měřit výšky a vzdálenosti. Prostorové řezy umožňují studovat výškovou členitost i při jinak nemožném pohledu přes kopce a budovy.

Pohledové panorama je často zaklínací formulí odpůrců staveb. To, zda se projektovaná stavba stane překážkou v atraktivních pohledech na významné lokality či stavby, mohou objektivizovat analýzy viditelnosti. Mohou také objevit dosud opomíjená místa s možností dobrého výhledu, ať už jde o průhledy ulicemi či vyvýšeniny v okolí města. Příklad ukazuje analýzu viditelnosti hradu Špilberku. Prvním výstupem byla analýza viditelnosti celého hradu (modře na obrázek 4), druhým analýza viditelnosti hradu a jeho částí ve výškových řezech 5, 10 a 15 metrů nad terénem. Tyto analýzy byly provedeny také pro další významnou dominantu Brna – katedrálu sv. Petra a Pavla.

Při studiu výškové zonace nejsou významné jen budovy. V zónách určených architektonickou kanceláří se z rastrů modelů budov počítaly další statistické údaje. O charakteru zástavby vypovídají kromě největší a nejmenší výšky budov také další údaje: majoritní výška, průměrná výška, medián, počet různých hodnot, rozsah výšek, standardní odchylka, počet pixelů majoritní hodnoty v zóně a procentuální zastoupení nejčetnější hodnoty. Tyto znaky a vlastnosti charakterizují pouze zástavbu, holý terén opomíjejí.

Objíždění města, hledání míst pro pohledy na něj a jejich fotografická dokumentace jsou časově i fyzicky náročné. Trojrozměrná vizua lizace nám především velmi rychle poskytne zjednodušenou podobu přímo na monitoru v kanceláři, pomocí níž můžeme zkoumat pohledy na významná místa a posuzovat výškové překážky (obrázek 5). Vizualizace objemného detailního vektorového modelu budov je náročná na čas i výkon počítače, proto byla zpracována také vizualizace rastrového modelu povrchu, na němž byla zobrazena letecká ortofotomapa. Aplikace umožňuje velmi rychlé změny pozorovacích stanovišť a nabízí přesné určení polohy i výšky nad terénem.