Η μοντελοποίηση με νέφη σημείων ως σύνδεσμος του τοπιακού σχεδιασμού και της οργάνωσης-προγραμματισμού του τοπίου
Από RemoteSensing Wiki
Η μοντελοποίηση με νέφη σημείων ως σύνδεσμος του τοπιακού σχεδιασμού και της οργάνωσης-προγραμματισμού του τοπίου
Πρωτότυπος Τίτλος: Point cloud modeling as a bridge between landscape design and planning
Συγγραφέας: Philipp R.W. Urech – Maria Angela Dissegna – Christophe Girot – Adrienne Gret Regamey
Πηγή: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169204619316536
Εισαγωγή
Το εν λόγω άρθρο, αντιμετωπίζει ένα υπάρχον κενό στον τομέα της ταυτόχρονης ενασχόλησης με τις αναλυτικές και τις χωρο-οπτικές ιδιότητες του τοπίου και προτείνει μια μέθοδο που ενσωματώνει τις προσεγγίσεις οργάνωσης/προγραμματισμού του τοπίου και του τοπιακού σχεδιασμού χρησιμοποιώντας μοντέλα με νέφη σημείων ως κοινό εργαλείο.
Μεθοδολογία
Τα σαρωμένα με λέιζερ δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τους σχεδιαστές για να αποκτήσουν πρόσβαση στις επίσημες ιδιότητες του τοπίου. Αναφερόμαστε σε αυτήν τη μέθοδο επεξεργασίας ως «μοντελοποίηση με νέφη σημείων» και τη χρησιμοποιούμε για να μελετήσουμε θέματα σχεδιασμού και οργάνωσης αλλάζοντας ψηφιακά το σχήμα του τοπίου. Παρακάτω, περιγράφεται πώς η μοντελοποίηση με νέφη σημείων επιτρέπει την ανάπτυξη μορφολογιών και την ενσωμάτωση πληροφοριών για την υποστήριξη της τοπιακής παρέμβασης.
Μια εφαρμογή της σάρωσης με λέιζερ στον τοπιακό σχεδιασμό
Η προτεινόμενη μέθοδος βασίζεται στο σχήμα των σαρωμένων με λέιζερ μοντέλων με νέφη σημείων για τη διαμόρφωση του τοπίου. Τα αρχικά βήματα συνίστανται στην απόκτηση δεδομένων με χρήση σαρωτών λέιζερ και στην προετοιμασία δεδομένων χρησιμοποιώντας λογισμικό επεξεργασίας νεφών σημείων. Ο στόχος είναι να παραχθεί ένα γεοαναφερόμενο μοντέλο νέφους σημείων που να τεκμηριώνει τον τόπο και να χρησιμεύει ως πηγή για σχεδιαστική επέμβαση. Τα τρία βήματα της μοντελοποίησης με νέφη σημείων διασφαλίζουν ότι το μοντέλο τροποποιείται μόνο στις προβλεπόμενες θέσεις, ενώ τα αμετάβλητα μέρη διατηρούνται από το αρχικό μοντέλο. Ένας τέτοιος συγκεκριμένος χειρισμός είναι δυνατός χάρη στη λεπτομερή και ακριβή τεκμηρίωση των μορφών τοπίου που παρέχονται από μοντέλα με νέφη σημείων. Η ανάλυση του μοντέλου υποστηρίζει τη διερεύνηση των μορφωμάτων του τοπίου και τους επιτρέπει να αντιμετωπιστούν μεμονωμένα στη διαδικασία παρέμβασης που ακολουθεί. Ο μετασχηματισμός κατά την παρέμβαση μεταλλάσσει μόνιμα την αισθητική του τόπου. Η σύνθεση οδηγεί σε ένα μετασχηματισμένο μοντέλο με νέες χωρικές και οπτικές σχέσεις μεταξύ του σχεδιασμού και του περιβάλλοντός του.
Μια εφαρμογή της σάρωσης με λέιζερ στην οργάνωση/προγραμματισμό του τοπίου
Οι εκτιμήσεις της μορφής βλάστησης που ανακτώνται από δεδομένα που έχουν σαρωθεί με λέιζερ μπορούν να συμβάλουν σε αφαιρετικές μεθόδους μετασχηματισμού του τοπίου και να υποδείξουν σχετικές στρατηγικές. Είναι η περίπτωση του μοντέλου Discrete Anisotropic Radiative Transfer (DART) που υπολογίζει την τρισδιάστατη ποσότητα ακτινοβολίας αστικών και φυσικών τοπίων, που χρησιμοποιείται ως βάση για την κατανόηση του δροσισμού που παρέχει η βλάστηση σε δομημένα περιβάλλοντα. Προτείνεται μια προσέγγιση για την ανάλυση της τρισδιάστατης δομής τόσο της βλάστησης όσο και του δομημένου περιβάλλοντος και για τον ποσοτικό προσδιορισμό της συμβολής της βλάστησης στην ποσότητα ακτινοβολίας ενός αστικού τοπίου. Η προσέγγιση εφαρμόζεται σε κλίμακα γειτονιάς σε οποιαδήποτε τοποθεσία μιας πόλης και επιτρέπει τη δοκιμή σεναρίων με ποικίλα υλικά επιφάνειας και ιδιότητες βλάστησης. Παρατηρείται ότι η παρουσία δέντρων αντιστοιχεί σε σημαντική μείωση της απορροφούμενης ακτινοβολίας από τα κτίρια και το έδαφος.
Προς Μια Μεταβαλλόμενη Ροή Εργασίας
Η μελέτη περίπτωσης της συγκεκριμένης έρευνας περιλαμβάνει τοπιακό σχεδιασμό, ο οποίος στηρίζεται στα δεδομένα της σάρωσης με λέιζερ. Χρησιμοποιείται μια διαρκώς μεταβαλλόμενη ροή εργασίας, η οποία ελέγχεται από έναν επαναλαμβανόμενο βρόχο αξιολόγησης της συνεχούς ανταλλαγής πληροφοριών έτσι ώστε το τελικό αποτέλεσμα του σχεδιασμού να είναι εμπεριστατωμένο. Η μελέτη περίπτωσης συνδυάζει τον τοπιακό σχεδιασμό με την αξιολόγηση του υπάρχοντος αστικού τοπίου για τη βελτίωση της θερμικής άνεσης στο Tanjong Pagar, το νότιο άκρο της σιδηροδρομικής γραμμής της Σιγκαπούρης. Δύο διαφορετικά πανεπιστημιακά εργαστήρια σχεδιασμού, ένα στο ETH της Ζυρίχης και ένα στο SUTD της Σιγκαπούρης, επεξεργάζονταν ταυτόχρονα αυτό το θέμα μέσω προσομοίωσης με νέφη σημείων. Οι σχεδιαστικές προτάσεις τους στη συνέχεια αξιολογήθηκαν σύμφωνα με την απορροφούμενη ενέργεια της ηλιακής ακτινοβολίας. Ο επαναληπτικός βρόχος για την ανάπτυξη εμπεριστατωμένων σχεδιαστικών προτάσεων τοπιακής παρέμβασης παρουσιάζει μια σειρά από νέες ευκαιρίες, οι οποίες συνοψίζονται ως εξής:
α) Ανάπτυξη αισθητικής παρέμβασης σε μεταβαλλόμενη ροή εργασίας
β) Μορφολογική ανάλυση για αξιολόγηση του σχεδιασμού των σταθερών στοιχείων
γ) Συνδυασμός μορφολογίας και πληροφοριών για ταυτόχρονη αξιολόγηση του σχεδιασμού
Συζήτηση
Η μοντελοποίηση με νέφη σημείων συσχετίζει το αποτυπωμένο και το προτεινόμενο τοπίο και επιτρέπει την δυνατότητα σύνδεσης μιας ποικιλίας προσεγγίσεων με ένα κοινό σύνολο δεδομένων. Τα μειονεκτήματα αυτής της μοντελοποίησης (π.χ. υπεραπλούστευση τοπογραφίας, αδυναμία αναγνώρισης ομαδοποιημένης βλάστησης) μπορούν να περιοριστούν χρησιμοποιώντας και άλλες μεθόδους, όπως η σάρωση με λέιζερ, η μηχανική μάθηση και η σημασιολογική ταξινόμηση.
Συμπεράσματα
Η μοντελοποίηση με νέφη σημείων:
- αποκαλύπτει τη φυσική μορφή του περιβάλλοντος
- ωθεί τη δημιουργικότητα των σχεδιαστών που εργάζονται με χωρικές και αισθητικές πτυχές για την εναρμόνισή τους με τα ποσοτικά, ερμηνευτικά και εφευρετικά ενδιαφέροντα των χωροτακτών τοπίου.
- θα μπορούσε να ανοίξει το διάλογο ανάμεσα σε διαφορετικούς κλάδους με κοινά ενδιαφέροντα.
- ως μια διεπιστημονική βάση έρευνας παρουσιάζει την ευκαιρία να ενσωματωθούν ποιοτικά και ποσοτικά ερωτήματα.
- ως πηγή ανάπτυξης σχεδιασμού επιτρέπει την περιγραφή και ενσωμάτωση τοποειδικών χαρακτηριστικών.
