Wyznaczanie obszaru widoczności punktu oraz sprawdzanie linii obserwacji pod kątem lasów potencjalnie zasłaniających widok za pomocą strony heywhatsthat.com.

 

Wyznaczanie obszarów widoczności

1. Otwieramy stronę heywhatsthat.com. Jest ona w języku angielskim. Wchodzimy na zakładkę „New Panorama”.

2. Wybieramy punkt, dla którego ma być wykonana analiza widoczności. Można to zrobić na jeden z 3 sposobów:

• zaznaczyć go na mapie – dla lepszej dokładności można przełączyć ją na widok satelitarny
• wpisać nazwę w polu „Or search for an address” i kliknąć przycisk „Find” – ta opcja działa, jeśli miejsce znajduje się w bazie Map Google
• podać współrzędne geograficzne w polach „Latitude” (szerokość) i „Longitude” (długość)

Dla przykładu wybierzmy Łomnicę w słowackich Tatrach. Szczyt został automatycznie znaleziony i zaznaczony na mapie.

3. Przełączamy system jednostek na metryczny – „Metric” pod mapą.
Jeśli znamy wysokość nad poziomem morza, warto ją podać (pole „Elevation” i zaznaczamy „above sea level”). Pozwoli to wyeliminować błąd modelu terenu – automatycznie podana wysokość może różnić się od rzeczywistej zazwyczaj o kilka metrów, ale w przypadku stromych górskich szczytów błąd może przekraczać kilkadziesiąt metrów. W przypadku obiektów wznoszących się powyżej poziomu gruntu możemy podać wysokość nad ziemią („above ground”).

Istnieje też opcja wyszukiwania najwyższego punktu w określonym promieniu wokół poprzednio wybranego miejsca – opcja może być czasem przydatna w celu znalezienia szczytu pobliskiego wzniesienia, jeśli nie znamy jego dokładnej lokalizacji („Move to highest point within” i wybieramy promień wyszukiwania).

4. Wpisujemy tytuł w polu „Enter a title” (bez znaków diakrytycznych), a następnie uruchamiamy program przyciskiem „Submit request”.

5. Po chwili otwiera się wykonana analiza – na dole znajduje się mapa z zaznaczonymi na czerwono obszarami widoczności. W prawym górnym rogu mapy znajduje się szereg przycisków, w naszych zastosowaniach przydatne są dwa z nich – „Visibility cloak” służy do wyłączenia oznaczenia obszarów widoczności (przydaje się, gdy czerwone plamy przesłaniają szczegóły na mapie satelitarnej), zaś „Horizon” włącza obrys widnokręgu – niebieską linię łączącą najdalsze punkty wyznaczonej widoczności w każdym kierunku.

Teoretycznie, gdyby używany przez program model terenu idealnie odpowiadał ukształtowaniu terenu, a widoku nie zasłaniałyby lasy, budynki ani inne przeszkody, z każdej czerwonej plamy można by było zobaczyć interesujący nas punkt. Do ogólnej orientacji, skąd mniej więcej może być widoczny dany obiekt, możemy poprzestać na tym etapie. Miejmy jednak na uwadze, że narzędzie to nie jest idealne.
Nie uwzględnia ono drzew – zawsze warto więc sprawdzić, czy wytypowane miejsce nie znajduje się w lesie – doskonale widać to na mapie satelitarnej.

Zwłaszcza najdalsze tereny, na granicy zasięgu widoczności, a szczególnie małe plamki na płaskim terenie, mogą okazać się w praktyce miejscami bez szans na widoki. Na granicy widoczności, gdzie według obliczeń obiekt minimalnie wystaje nad horyzontem, wystarczy niewielki błąd modelu terenu, las na horyzoncie, a czasem nawet pole uprawne, by skutecznie zasłonić widok.

 

Dokładna analiza terenu potencjalnie zasłaniającego widok

Jest jednak metoda umożliwiająca uwzględnienie lasów oraz innych przeszkód znajdujących się na linii obserwacji, zwiększenie dokładności i wyeliminowanie ewentualnych błędów modelu terenu. Mimo że nie daje 100% pewności, w wielu przypadkach pozwala uniknąć bezskutecznych prób obserwacji z miejsc, z których nie ma na to szans. Czasem też umożliwia znalezienie obiecujących punktów widokowych poza obszarami oznaczonymi na Heywhatsthat – wtedy, gdy model zawyża tereny na linii obserwacji lub zaniża wysokość punktu obserwacyjnego, a także na dystansach powyżej 400 km, dla których algorytm jest prawdopodobnie obarczony błędami.

1. Mając gotową mapę widoczności, klikamy na mapie punkt, który chcemy sprawdzić. W tym przypadku sprawdźmy widoczność Łomnicy z punktu w okolicy Zdziechowic w woj. lubelskim. Znajduje się on na obszarze teoretycznej widoczności Łomnicy.

Pod mapą widoczne są teraz następujące parametry – współrzędne zaznaczonego punktu, jego wysokość według modelu terenu, azymut oraz odległość od obserwowanego obiektu.

Powyżej mapy pojawia się profil terenu pomiędzy tym punktem a obserwowanym obiektem, na który jest naniesiona brązowa linia. Jest to linia przebiegu światła pomiędzy punktem obserwacji a obserwowanym obiektem. Jej wklęsły kształt wynika z krzywizny Ziemi – profil terenu jest domyślnie prezentowany w wyprostowanej formie, a krzywizna Ziemi jest oddana przez taki właśnie kształt linii. Ułatwia to dokładną analizę na dużych dystansach dzięki możliwości zastosowania powiększenia.
Widzimy, że punkt k. Zdziechowic jest na czerwonym polu, a linia na profilu biegnie poniżej poziomu terenu, więc widok powinien być zasłonięty. Czyżby był tu jakiś błąd? Tak by było, gdyby Ziemia nie miała atmosfery. Atmosfera jednak istnieje i ma ona taką właściwość, że jej współczynnik załamania światła zmienia się z wysokością. W rezultacie światło porusza się po linii krzywej dzięki zjawisku refrakcji atmosferycznej – standardowo przyjmuje się współczynnik refrakcji 0,13 oznaczający przebieg światła po łuku o promieniu równym ok. 7,7 promienia Ziemi.

2. W celu uwzględnienia refrakcji klikamy „Parameters” pod profilem. W polu „refraction” podajemy współczynnik refrakcji – standardowo wynosi on 0,13 (niektóre źródła przyjmują 0,14). Uwaga – zamiast przecinka wpisujemy te liczby z kropką, zgodnie z zasadami angielskiej pisowni. Aby poprawić czytelność profilu w kluczowych miejscach (tam, gdzie światło biegnie najbliżej terenu), możemy zawęzić zakres wysokości tak, żeby zmieściła się na nim linia światła i profil terenu – zostanie on rozciągnięty na całą wysokość okna z profilem. Tutaj dajmy przykładowo zakres od 150 do 260 m n.p.m. – wpisujemy obie wartości oddzielone przecinkiem w polu „y range”.

Widać teraz, że w żadnym punkcie światło nie napotyka na powierzchnię terenu – na całym dystansie biegnie powyżej powierzchni Ziemi.

3. Dla większej precyzji możemy podać rzeczywistą wysokość sprawdzanego punktu. Według modelu punkt w Zdziechowicach znajduje się na 244 m n.p.m. (wartość widoczna pod mapą) – ta wartość może być obarczona błędem modelu terenu. Na terenie Polski najdokładniejsze dane są dostępne na Geoportalu – pochodzą z lotniczych pomiarów laserowych.

• Wchodzimy na stronę https://mapy.geoportal.gov.pl/imap/Imgp_2.html
• Ustawiamy mapę na naszym punkcie – aby możliwie najdokładniej go zlokalizować, ustawiamy odpowiednią mapę na liście warstw mapy po prawej stronie i wyłączając zbędne jej elementy. Na ogół warto wyłączyć mapę topograficzną, ja najczęściej korzystam z ortofotomapy i archiwalnych map topograficznych WMTS, które mimo iż mają swoje lata, to dokładnie prezentują ukształtowanie terenu. Klikamy lewym przyciskiem myszy na nasz punkt i wybieramy „WMS, Wyznaczanie wysokości”.
• Odczytujemy wysokość – w tym przykładzie jest to 249,5 m n.p.m. Oznacza to, że model terenu pomylił się o 4,5 metra.
• Wracamy do Heywhatsthat i wpisujemy wysokość w polu „far end elevation” pod profilem

4. Na profilu terenu sprawdzamy teraz miejsca, w których las mógłby zasłonić widok. Wysokość drzew sięga przeważnie od kilkunastu do ok. 30 metrów – znajdujemy na profilu miejsca, w których światło przebiega poniżej 30 m nad poziomem gruntu. Pomocne bywa zmniejszenie zakresu wysokości profilu do kilkudziesięciu metrów. Klikamy w tych miejscach na profilu – mapa automatycznie ustawia się na klikniętym punkcie, który jest zaznaczony zielonym krzyżykiem. Włączamy satelitarną wersję mapy i sprawdzamy czy w tych miejscach rośnie las. Jeśli tak, to może on zasłaniać widok, zwłaszcza jeśli światło przebiega w tym miejscu bardzo nisko nad gruntem. Jeśli nie potrzebujemy bardzo precyzyjnej analizy, możemy poprzestać na tym etapie. Miejmy jednak na uwadze, że cyfrowe odwzorowanie ukształtowania terenu miewa błędy i czasem może zawyżać lub zaniżać wysokość gruntu, na którym rośnie las.

Spróbujmy w naszych rozważaniach pójść o krok dalej i sprawdzić wysokość drzew n.p.m. – dzięki temu będziemy dokładniej wiedzieć, na jakieś wysokości musiałoby przechodzić światło, by nie zostało zatrzymane przez las, a przy okazji wyeliminujemy ewentualny błąd modelu terenu w tym miejscu.

5. Znajdujemy ten obszar lasu na Geoportalu. Wybieramy z menu na górze po lewej „analizy”, następnie „numeryczny model terenu” i klikamy „profil terenu”.

6. Po prawej stronie wybieramy model „NMPT 1 m” i klikamy „Rysuj”. Teraz musimy narysować linię przechodzącą przez obszar, dla którego mamy wyznaczyć wysokość drzew. Jej przebieg powinien być taki sam, jak linii obserwacji – na mapie satelitarnej na Heywhatsthat trzeba więc znaleźć początkowy i końcowy punkt odcinka tak, aby łatwo było je zaznaczyć na mapie. Najlepiej poszukać charakterystycznych układy drzew, budynków lub innych miejsc znajdujących się na linii obserwacji po obu stronach sprawdzanego terenu. Odnajdujemy te punkty na ortofotomapie na Geoportalu, klikamy na jeden z nich, a następnie dwukrotnie na drugi. Pomiędzy zaznaczonymi punktami pojawia się linia, a w okienku po prawej stronie ukazuje się profil terenu z uwzględnieniem drzew i budynków.

7. Na profilu odczytujemy wysokość punktu, który znajduje się najwyżej w stosunku do linii przebiegu światła wyznaczonej przez Heywhatsthat. Jeśli linia ta jest zbliżona do poziomej – będzie to najwyższy punkt profilu, natomiast jeśli biegnie na tym odcinku stromo, trzeba porównać ją z profilem NMPT i określić, gdzie różnica wysokości między linią a profilem jest najmniejsza. W tym przypadku jest to ok. 186 m n.p.m. Oznacza to, że drzewa uchwycone w tym miejscu przez pomiary mają taką wysokość. Po najechaniu kursorem na profil, odpowiadające mu miejsce na mapie jest zaznaczone czerwoną kropką. Możemy więc zobaczyć, gdzie dokładnie znajdują się te drzewa.

8. Porównujemy uzyskane dane z profilem na Heywhatsthat. W miejscu, gdzie las osiąga 186 m n.p.m., model terenu pokazuje ok. 167 m n.p.m. Światło od Łomnicy przy standardowej refrakcji przebiega tu na ok. 173 m n.p.m., czyli poniżej wierzchołków drzew – las zasłania widok.

9. Rozkład temperatury w powietrzu jest jednak zmienny i nierzadko zdarza się tak, że refrakcja atmosferyczna ulega zwiększeniu (np. przy inwersji temperatury). Heywhatsthat umożliwia symulacje takich warunków – w polu „refraction” możemy wpisać większą wartość, na przykład 0.15. Teraz światło biegnie wyżej, mniej więcej na poziomie wierzchołków drzew w sprawdzonej lokalizacji. Dalsze zwiększanie refrakcji sprawiłoby, że Łomnica byłaby widoczna ponad drzewami. Praktyka pokazuje, że dla obserwacji Tatr z Wyżyny Lubelskiej zdarza się refrakcja o współczynniku przekraczającym 0,2, a w górach w warunkach inwersyjnych jeszcze większa. Ze względu na ograniczone dane pomiarowe (sondowanie atmosfery odbywa się w niewielu miejscach, oddalonych od siebie o setki kilometrów) i prawdopodobnie duży wpływ warunków w przygruntowej warstwie powietrza, które bardzo trudno prognozować, możliwości przewidywania refrakcji są ograniczone.

10. W analogiczny sposób można sprawdzić kilka miejsc na linii obserwacji, w których lasy czy inne obiekty mogą uniemożliwić obserwację. Metoda ma istotne ograniczenia dla miejsc położonych w pobliżu punktu obserwacji – drzewa położone w odległości kilkuset metrów mogą być trudne do uwzględnienia ze względu na bardzo małą odległość w porównaniu z dystansem obserwacji – tak małe odległości mogą być mniejsze niż rozdzielczość wykresu. Najlepszą metodą nadal pozostaje tu wizja lokalna i sprawdzenie widoku w praktyce.