Sichtbarkeitsanalyse

Sichtbarkeitsanalyse (viewshed).

Siehe auch Digitales Höhenmodell (Wikipedia)

Überblick

Begriffe:

• Digitales Höhenmodell (DHM) (engl. Digital Elevation Model, DEM) => eine repräsentierte Oberfläche.
• Digitale Geländemodell DGM (engl. Digital Terrain Model, DTM) => Erdoberfläche samt allen darauf befindlichen Objekten.
• Digitales Oberflächenmodell (DOM) (engl. Digital Surface Model).

Software:

• ArcGIS Pro, vgl. https://pro.arcgis.com/en/pro-app/latest/tool-reference/spatial-analyst/visibility.htm
• QGIS: Visibility Analysis Plugin (VAP) http://madchuckle.blogspot.com/2010/10/visibility-analysis-plugin-vap-for-qgis.html#
• GRASS
• Eigene: Vgl. Visibility Map

Daten:

• Formate: GeoTIFF und v.a. das „ESRI ASCII Grid“. Siehe
• Beispiel eines Höhenmodells (DTM): [1]
• Siehe Höhenmodell.

Viewshed Analysis vs. Visibility Analysis

Die Viewshed Analysis (Sichtbarkeitsanalyse) ist häufig Teil einer umfassenderen Visibility Analysis (Sichtbarkeitsanalyse).

Übersicht

Aspect	Viewshed Analysis	Visibility Analysis
Scope	Focuses on a single observer point.	Broader, may involve multiple points.
Output	Binary visibility (visible/not visible).	Detailed visibility relationships.
Complexity	Simpler, focused on immediate visibility.	More complex, often involves intervisibility.
Applications	Practical and specific, e.g., surveillance.	Analytical, strategic, or exploratory.

Visibility Frequency Per Cell vs. Observer Visibility Per Cell

Was bedeutet "Sichtbarkeitshäufigkeit pro Zelle" und "Beobachtersichtbarkeit pro Zelle"?

Sichtbarkeitshäufigkeit pro Zelle (Visibility Frequency Per Cell, default in ArcGIS Pro) :

• Definition: Anzahl der Beobachterstandorte (z.B. Aussichtspunkte oder Aussichtstürme), von denen aus eine bestimmte Zelle (Standort auf der Karte) sichtbar ist.
• Fokus: Betont, wie „beobachtbar“ ein Standort in der gesamten Landschaft ist.
• Interpretation: Eine Zelle mit hoher Sichtbarkeitshäufigkeit ist von vielen Beobachterstandorten aus sichtbar, eine Zelle mit niedriger Sichtbarkeitshäufigkeit von wenigen oder gar keinen Beobachterstandorten aus.

Sichtbarkeit pro Zelle für Beobachter (Observer Visibility Per Cell):

• Definition: Die Anzahl der Zellen (Orte) in der Landschaft, die von einem bestimmten Beobachterstandort aus sichtbar sind.
• Fokus: Gibt an, wie viel von der Landschaft von einem Beobachterstandort aus sichtbar ist.
• Interpretation: Ein hoher Wert bedeutet, dass der Beobachter ein weites Blickfeld hat, während ein niedriger Wert auf eine eingeschränkte Sicht hinweist.

Beispiel: Eine Landschaft mit 10 Zellen und 2 Beobachtungspunkten. Beobachter A sieht 5 Zellen, Beobachter B sieht 4 Zellen (einige Zellen überlappen sich). Eine bestimmte Zelle, die sowohl für A als auch für B sichtbar ist, hat eine Sichtbarkeitshäufigkeit von 2. Dieser Wert ist jedoch nicht umgekehrt proportional zur Anzahl der für beide Beobachter sichtbaren Zellen, die von ihrem Standort und dem Gelände abhängt.

Visibility Map

Arten von Visibility Maps (Sichtbarkeitskarten):

• Binäre Sichtbarkeitskarte: Zeigt an, ob ein Standort von einem bestimmten Beobachtungspunkt aus sichtbar (1) oder nicht sichtbar (0) ist. Übliche Ausgabe einer Sichtfeldanalyse mit einem einzelnen Beobachtungspunkt.
• Kumulative Sichtbarkeitskarte: Zeigt die Anzahl der Beobachtungspunkte an, von denen aus jeder Standort sichtbar ist. Nützlich zur Identifizierung von Sichtbarkeits-Hotspots oder Bereichen mit visueller Überlappung von mehreren Beobachtern.

Artikel 2013

 Artikel aus HSR 2013 (heute OST): https://web.archive.org/web/20240417080000/http://gis.hsr.ch/index.php?id=10699

Quellen:

• AGIT 2013 Paper (aus: Strobl, J., Blaschke, T., Griesebner, G. & Zagel, B. (Hrsg.) (2013): Angewandte Geoinformatik 2013. Herbert Wichmann Verlag, VDE VERLAG GMBH, Berlin/Offenbach. ISBN 978-3-87907-533-1): https://gispoint.de/fileadmin/user_upload/paper_gis_open/537533052.pdf
• https://www.linkedin.com/posts/helenmckenzie003_qgis-gis-geospatial-activity-7148998183384227840-zVKW

Berechnung

Input:

• DTM-Datei (2D-Matrix) mit Z-Werten, die für Höhe ü.M. stehen.
• "Sichtbarkeitsgrenze" als Radius in Meter.
• Formel zur Berechnung der Bewertung (z.B. quadratisch distanzgewichtet)

Output:

• DTM-Datei (2D-Matrix) mit Z-Werten, mit Farben in 5 Klassen (?) wo Sicht gegeben ist, ansonsten die alten Höhenwerte

Berechne:

• 1. Starte bei Gridpunkt ptN (N = Position minX/minY)
• 2. Iteriere (in x,y) über alle Gridpunkte der Matrix (N endet bei Position maxX/maxY):
  • 2a. Berechne für pt1 die Sichtbarkeit der anderen Grids (bis zur Sichtbarkeitsgrenze)
  • 2b. Falls ein anderes Grid sichtbar, erhöhe dort ein Wert gemäss Formel.
• 3. Klassiere alle Ergebnis-Matrix in 5 Klassen.