DISEÑO Y CONFECCIÓN DE MAPAS A GRAN ESCALA EN 3D: Parte 1

Introducción

Existen innumerables herramientas y aplicaciones  para la creación de contenido rico en 3D útiles para la planificación urbana, la arquitectura, el diseño gráfico, el entretenimiento y los SIG´s;

 Se pueden elaborar mapas estáticos en 3D útiles?...podemos confeccionar mapas tridimensionales estáticos en ArcGis?...cuales son las herramientas y las consideraciones de diseño que debemos tener en cuenta?”

Las perspectivas en 3D de nuestro mundo no son nada nuevo en materia de cartografía y no hacen falta movimiento, interfaces interactivas o animadas para crear mapas interesantes en tres dimensiones.

Esta publicación, la cual se divide en tres partes, explora herramientas avanzadas para el diseño cartográfico y  muestra cómo utilizar ArcMap para crear nuestros propios mapas estáticos detallados en 3D. En la primera parte se presentan algunos antecedentes de diseño empleados para elaborar mapas y cómo preparar los datos 2D ArcMap. En la segunda parte se toman los datos 2D y se pasan a 3D empleando ArcScene para a su vez generar modelos y diseños arquitectónicos en Google SketchUp. Por último, la tercera parte hace uso de sus modelos 3D en ArcScene para crear el mapa final y muestra cómo agregar la simbología para otras funciones en el paisaje.

PRIMERA PARTE

Definición de una proyección adecuada

Para elaborar mapas útiles en 3D uno de los aspectos importantes a tener en cuenta es la proyección y el ángulo de visión del mismo.  Las personas vemos el mundo en una perspectiva en donde las características dadas de primer plano son más importantes que las de fondo; sin embargo en mapas 3D los rasgos de fondo son tan importantes como los de primer plano. Cómo se logra esto? Todo se reduce a la proyección. 

Proyección axonométrica

Lo que se ve en la imagen anterior es el uso de una forma específica de proyección denominada  proyección axonométrica, que significa medir a lo largo de los ángulos, esto permite ver todas las partes de una imagen estática tridimensional en la misma escala bien sea que estén en primer plano o en el fondo. Esta proyección es un tipo de paralelo o proyección ortográfica, donde el objeto que se está viendo es girado a lo largo de uno o más de sus ejes con respecto al plano.

Para la cartografía en 3D, una proyección axonométrica proporciona una excelente manera de hacer a gran escala los paisajes urbanos, ya que ofrece un lienzo uniforme a escala en el que se pueden crear un mapa útiles, donde los niveles de detalle, la visibilidad y la legibilidad son consistentes en todas partes. Esto es lo que esta entrada del blog le mostrará cómo construir.

Adquisición de datos en 2D: huella de un edificio

El punto de partida para el mapa 3D es el uso de datos en 2D que representa la huella de las características que desea en su mapa. Las huellas de los edificios y construcciones se necesitan como base para crear el paisaje urbano. A menudo, los datos se obtienen a partir de grandes conjuntos de datos vectoriales GIS, dibujos arquitectónicos (que se pueden convertir a partir de dibujos CAD a una base de datos geográfica con la herramienta de CAD para base de datos geográficos), o los datos levantados en campo a nivel local. Otra forma de obtener datos a gran escala es la digitalización de los límites de construcción en la pantalla de alta resolución de las imágenes aéreas directamente en ArcMap.

Datos en 2D. Huella de los edificios

En este caso se trabaja a nivel local con las huellas de viviendas y edificios localizados al sur de Cali a partir de datos SIG  preexistentes. En la figura anterior las huellas  de los edificios (en color beige) se almacenan como un polygon feature class dentro de una geodatabase; igualmente contamos con los separadores y andenes como polyline feature class y los árboles y señales como point feature class (en color verde).

Adición de la información a los datos 2D: alturas de los edificios

A continuación se debe determinar la altura de los edificios y añadirlos a los atributos de los datos en 2D. Las alturas de los edificios se pueden derivar de los datos de lidar si lo tiene, pero hay técnicas sencillas que pueden ser igual de eficaces para derivar sus alturas en áreas relativamente pequeñas. Por ejemplo, se podría estimar la altura midiendo y contando luego un material de construcción repetitivo como los ladrillos (multiplicando el valor de la repetición para conseguir la altura total de cada edificio). También puede asignar a una altura nominal per edificio (por ejemplo, 3 metros por nivel).

Datos en 2D. Edición de las alturas de los edificios

Cualquiera sea el método que se emplee, una vez que haya determinado sus datos de altura se deben agregar un campo nuevo a la tabla de atributos de la huella de los datos en 2D  dentro de una sesión de edición en ArcMap. La Figura anterior muestra la altura (heigth) en metros de las construcciones del sector.

Realización de un trabajo de reconocimiento en campo

En esta etapa, cabe señalar que no es sólo los edificios que serán de utilidad para el modelo 3D final. La realización de una inspección ocular del sitio no es fundamental para la creación del mapa, pero  puede proporcionar información contextual muy útil. Cuanto más familiarizado estemos con el detalle de la zona que se está diseñando, menos probabilidades hay de cometer errores. Este estudio de campo sobre el sitio, probablemente revelará algunas características importantes que pueden ser útiles para agregar al final o para mejorar el diseño ismo del mapa.

La inspección representa una forma de recopilar toda la información que se cree necesaria para preparar un mapa exacto en 3D de la zona. la clave de su éxito está en la riqueza de los detalles, muchos de los cuales no encontraremos en el conjuntos de datos 2D actuales de los que disponemos.

Una vez más, las técnicas de SIG se pueden utilizar para digitalizar directamente en una base de datos geográficos, o si se prefiere anotar copias en papel de los datos de la huella en 2D. También es útil tomar fotografías de referencia. El mapa en 3D será más realista si no son sólo los edificios sino también el mobiliario urbano (por ejemplo, bancos, papeleras, señales de tráfico), la vegetación, muros, vallas, y la información ambiental del sector.

Al igual que con cualquier conjunto de datos, es importante asegurarse de que los atributos de los mismos sean exactos. Por ejemplo, si tenemos un point feature class para los árboles, es necesario que cada punto tenga su altura y sus atributos relativos a las especies. Las paredes y las cercas pueden tener un atributo de altura; y si se cuenta con datos 2D de mobiliario urbano, se debe agregar un atributo para describir el tipo (bien sea banco, señales, etc.) Cuanto más detallada sea la atribución en esta etapa, habrá mayor flexibilidad al momento de diseñar la simbología en una etapa posterior.

Resumen de la primera parte

En la primera parte de esta entrada del blog, se ha aprendido sobre algunos de los requisitos de diseño a tener en cuenta al crear un mapa a gran escala en 3D estático. También se ha iniciado el proceso de crear un mapa en 3D mediante la preparación de datos 2D en ArcMap. 

Espere próximamente la segunda parte de esta entrada del blog donde aprenderemos cómo transferir los datos 2D en ArcScene y crear modelos 3D de las características del edificio.

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