Proyección de sombras, reflexión de luz e impacto visual en entornos urbanos

MÁSTER EN SIG. GESTIÓN DE DATOS URBANOS MEDIANTE CITYENGINE
Ejercicio de Verificación. Asignatura 09.4. Curso 2016 - 2017 Carlos Sánchez-Castro Coy
PROYECCIÓN DE SOMBRAS, REFLEXIÓN DE LUZ E
IMPACTO VISUAL EN ENTORNOS URBANOS
Memoria del Ejercicio de Verificación

Memoria 2
ÍNDICE
I. Objetivo y enunciado del ejercicio............................. 3
II. Realización del ejercicio........................................... 3
1. Modelo urbano de CityEngine............................................. 3
1.1. Creación de un modelo de ciudad ........................................3
1.2. Exportación del modelo urbano a ArcMap ............................4
1.3. Carga del modelo urbano en ArcScene................................6
1.4. Creación de un punto 3D ......................................................7
1.5. Realización de los cálculos ...................................................8
1.5.1. Horizonte................................................................................. 8
1.5.2. Barrera de horizonte ............................................................... 9
1.5.3. Gráfico del horizonte............................................................. 10
2. Modelo urbano de Madrid ................................................. 11
2.1. Nuevo campo de alturas en los datos del Catastro ............11
2.2. Creación de la escena 3D en ArcScene y extrusión de los
datos del Catastro ......................................................................12
2.3. Creación de un punto 3D ....................................................13
2.4. Realización de los cálculos para los dos casos requeridos 14
2.5. Comparación de los resultados...........................................15
3. Exportación a la web de CityEngine ................................. 15

Memoria 3
I. Objetivo y enunciado del ejercicio
El objetivo del presente ejercicio es repasar algunas de las herramientas
estudiadas en la asignatura para verificar las competencias adquiridas.
El ejercicio se divide en tres partes:
• Primera parte. Se pide exportar un modelo urbano creado con
CityEngine a ArcGIS. Una vez importado, se deberá insertar un punto
a una cota de 1,75 metros de altura desde el suelo (preferiblemente en
una calle) y realizar los siguientes cálculos:
• Horizonte
• Barrera de horizonte
• Gráfico de horizonte
• Segunda parte. Con el modelo de Madrid aportado (u otro propuesto
como sustituto), se deberán realizar los mismos tres cálculos que en
el apartado anterior. Antes de ello, deberá realizarse un modelo 3D a
partir del Catastro empleando las técnicas ya vistas en asignaturas
anteriores del Máster.
Los tres cálculos se harán atendiendo a dos situaciones comparativas.
Para ello, deberá elegirse un edificio al que se provocará
intencionadamente una modificación en su altura y se compararán los
resultados de los cálculos.
• Tercera parte. Se pide exportar uno de los dos casos anteriores a la
web de CityEngine para mostrar las posibilidades de representación
libre que ésta ofrece.
II. Realización del ejercicio
1. Modelo urbano de CityEngine
1.1. Creación de un modelo de ciudad
Dentro de CityEngine, invocamos el asistente para la creación de ciudades. En
este caso, se usó la opción por defecto con un tamaño pequeño (recomendado
para ordenadores portátiles):
Captura 1. Opciones escogidas en el asistente para la creación del modelo de ciudad

Memoria 4
Captura 2. Modelo de ciudad tras la finalización del asistente
1.2. Exportación del modelo urbano a ArcMap
Una vez creado el modelo, vamos a File ® Export Models… para exportarlo
a una geodatabase.
Captura 3. Localización de la herramienta de exportación del modelo urbano
Seleccionamos Esri FileGDB y seguimos los pasos del asistente. Las
siguientes capturas detallan el procedimiento:
Captura 4. Elección del formato de exportación

Memoria 5
Captura 5. Indicamos dónde se guardará la geodatabase resultante e indicamos qué se exportará Captura 6. Revisamos las opciones para cada capa y finalizamos el asistente
Al terminar el proceso, podemos cargar las clases de entidad resultantes desde
la geodatabase a donde hemos exportado el modelo de ciudad. Como se
puede ver en la captura 7, la representación no es muy buena.

Memoria 6
Captura 7. Carga de las clases de entidad resultantes de la exportación en ArcMap
Modificamos la simbología para hacer más entendible la representación desde
las propiedades de la capa:
Captura 8. Pestaña Simbología de las Propiedades de capa
Captura 9. Resultado del cambio de simbología
1.3. Carga del modelo urbano en ArcScene
ArcScene es más útil que ArcMap a la hora de visualizar información 3D.
Podemos cargar el modelo urbano desde la geodatabase que creamos en el
primer punto de manera similar:
Captura 10. Modelo urbano cargado en una escena de ArcScene

Memoria 7
1.4. Creación de un punto 3D
Se pide crear un punto a una altura de 1,75 metros sobre el suelo,
preferiblemente sobre una calle. El primer paso es crear un nuevo shapefile
desde ArcCatalog haciendo clic con el botón derecho del ratón sobre la carpeta
donde estamos trabajando y seleccionando Nuevo ® Shapefile
Captura 11. Creación de un nuevo shapefile desde ArcCatalog
Es importante dotar al shapefile de la capacidad de almacenar valores Z
activando la casilla correspondiente:
Captura 12. Creamos un nuevo shapefile de puntos. Es importante que tenga la capacidad de
almacenar valores Z
Iniciamos una sesión de edición haciendo clic con el botón derecho del ratón
sobre la capa de puntos que hemos creado en la tabla de contenidos de
ArcScene y seleccionamos Editar entidades ® Iniciar la Edición

Memoria 8
Captura 13. Comenzamos una sesión de edición para insertar el punto
Insertamos el punto en una calle y modificamos sus atributos para que tenga
una altura sobre el suelo de 1,75 metros. El campo Id sólo acepta valores
enteros, por lo que ha sido necesario crear un nuevo campo tipo Doble para
introducir la altura requerida:
Captura 14. El campo Id sólo acepta valores enteros
Captura 15. Nuevo campo altura tipo Doble con la altura introducida
Con el punto creado, cerramos la sesión de edición guardando los cambios. Ya
estamos preparados para iniciar los cálculos.
Captura 16. Modelo urbano con el punto 3D en un cruce de calles. Localización del geoproceso Horizonte
en la ventana de ArcToolbox
1.5. Realización de los cálculos
1.5.1. Horizonte
Para ejecutar la herramienta, vamos a ArcToolbox ® Herramientas de 3D
Analyst ® Visibilidad ® Horizonte (Captura 16) y configuramos la
herramienta como se muestra en la Captura 17.

Memoria 9
Captura 17. Cuadro de diálogo de configuración de la herramienta Horizonte
Tras aceptar y realizarse el cálculo, podemos apreciar los resultados en
amarillo en la siguiente captura:
Captura 18. Resultado de Horizonte. Localización de la herramienta Barrera de horizonte
1.5.2. Barrera de horizonte
Para calcular la barrera de horizonte vamos a ArcToolbox ® Herramientas
de 3D Analyst ® Visibilidad ® Barrera de horizonte (Captura 18).
Captura 19. Cuadro de diálogo de configuración de la herramienta Barrera de horizonte
Captura 20. Resultado de Barrera de horizonte. Localización de la herramienta Gráfico del horizonte

Memoria 10
1.5.3. Gráfico del horizonte
La herramienta Gráfico del horizonte se encuentra en la misma carpeta de
ArcToolbox que las dos anteriores: ArcToolbox ® Herramientas de 3D
Analyst ® Visibilidad ® Gráfico del horizonte (Captura 20).
Captura 21. Cuadro de diálogo de configuración de la herramienta Gráfico del horizonte
Captura 22. Ventana de ArcScene mostrando el resultado de todos los cálculos
Captura 23. Gráfico del horizonte desde el punto insertado en la escena 3D

Memoria 11
2. Modelo urbano de Madrid
2.1. Nuevo campo de alturas en los datos del Catastro
Cargamos la capa CONSTRU proporcionada en ArcMap y abrimos su tabla de
atributos para agregar un nuevo campo de alturas:
Captura 24. Carga de la capa CONSTRU en ArcMap. Agregamos un nuevo campo
Captura 25. El nuevo campo es de tipo Entero corto
Como en asignaturas anteriores, entramos en la Calculadora de campo y
cargamos el archivo .CAL proporcionado para traducir las alturas de números
romanos a números enteros:
Captura 26. Cargamos el archivo .CAL en la Calculadora de campo
Tras aceptar y finalizar el cálculo, ya tenemos la capa CONSTRU preparada
para extruir su geometría:

Memoria 12
Captura 27. Campo de alturas calculado
2.2. Creación de la escena 3D en ArcScene y extrusión de los datos del
Catastro
Con el campo de alturas creado, el siguiente paso es cargar la capa CONSTRU
en una nueva escena de ArcScene:
Captura 28. Capa CONSTRU cargada en una nueva escena de ArcScene
Accedemos a las Propiedades de capa haciendo clic con el botón derecho del
ratón sobre el nombre de la capa en la Tabla de contenidos y vamos a la
pestaña Extrusión para introducir la expresión necesaria. Se ha considerado
que las plantas tienen tres metros de altura:
Captura 29. Expresión introducida para extruir la geometría de la capa CONSTRU

Memoria 13
Captura 30. Modelo urbano de Madrid tras la extrusión de la capa CONSTRU
2.3. Creación de un punto 3D
Siguiendo los pasos del punto 1.4 de la presente memoria, insertamos un
punto 3D en una calle del modelo. Será el punto para el que se harán los
cálculos de visibilidad posteriores:
Captura 31. Creamos un nuevo shapefile que acepte valores Z
Captura 32. Iniciamos la edición para insertar el punto

Memoria 14
Captura 33. Una vez insertado el punto, calculamos la geometría
Captura 34. Indicamos que calcule la coordenada Z del punto insertado
2.4. Realización de los cálculos para los dos casos requeridos
La ejecución de los tres geoprocesos se realiza de manera análoga a como
se hizo en el punto 1.5 de esta memoria para el Modelo Urbano de
CityEngine. Por tanto, no se considera necesario detallar todo el
procedimiento de nuevo.
Sí es necesario indicar cuál ha sido el edificio modificado para la comparación
de los resultados. Se muestra en la siguiente captura:
Captura 35. Edificio que ha sido modificado para realizar la comparación de resultados
El edificio elegido tenía 5 alturas y se ha modificado para que tenga 20.
Captura 36. Modificación introducida en el edificio escogido

Memoria 15
Captura 37. Caso 1. Sin alterar ningún edificio
Captura 38. Caso 2. Resultados tras producir la alteración en un edificio
2.5. Comparación de los resultados
La modificación en la altura del edificio produce una clara alteración en los
resultados. El edificio pasa de no ser visible desde el punto de estudio a ser
claramente visible.
Captura 39. Vista con los resultados de ambos cálculos superpuestas
3. Exportación a la web de CityEngine
El enunciado pide exportar uno de los dos casos anteriores a la web de
CityEngine. Se ha elegido el modelo de Madrid por ser menos pesado para ser
visualizado desde un navegador web.
Para la exportación, en ArcScene vamos a ArcToolbox ® Herramientas de
3D Analyst ® CityEngine ® Exportar a escena web en 3D y configuramos
la herramienta como se muestra en las capturas siguientes:

Memoria 16
Captura 40. Accedemos a la herramienta Exportar a escena web en 3D desde ArcCatalog
Captura 41. La herramienta pide una escena como entrada y una ubicación para el archivo de salida
Una vez realizada la exportación hay que acceder al visualizador web de
CityEngine introduciendo en el navegador la siguiente URL:
https://www.arcgis.com/apps/CEWebViewer/viewer.html
Captura 42. Accedemos al visualizador web e introducimos al archivo .3ws resultante de la exportación
Captura 43. Escena de Madrid cargada en el visualizador web de CityEngine

Ejercicio de Verificación. Asignatura 09.4. Edición 2016/17 Carlos Sánchez-Castro Coy
PROYECCIÓN DE SOMBRAS, REFLEXIÓN DE LUZ E IMPACTO VISUAL EN ENTORNOS URBANOS
PARTE 1: MODELO URBANO GENERADO CON CITYENGINE

Ejercicio de Verificación. Asignatura 09.4. Edición 2016/17 Carlos Sánchez-Castro Coy
PROYECCIÓN DE SOMBRAS, REFLEXIÓN DE LUZ E IMPACTO VISUAL EN ENTORNOS URBANOS
PARTE 2: MODELO URBANO DE MADRID GENERADO CON ARCSCENE

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