Unikatowa metoda analiz krajobrazowych opracowana przez naukowców PK

To wielkie, interdyscyplinarne przedsięwzięcie, którego efektem jest autorska technologia, unikatowa w skali Polski – mówi dr hab. inż. Paweł Ozimek, lider zespołu badawczego, który pracował nad rozwiązaniem. Już korzystają z niego polskie samorządy i instytucje, by planować nowe inwestycje (osiedla, farmy wiatrowe, parki rozrywki, drogi czy mosty), a przy tym chronić cenne widokowo przestrzenie miast i regionów.

Metody analiz krajobrazowych przeprowadzanych na modelach cyfrowych przestrzeni, opracowane przez dr hab. inż. arch. Pawła Ozimka, prof. PK i współpracujący z nim zespół, wspomagają ekspertów we wnioskowaniu na pozornie niewymierne i subiektywne tematy. Czy nowy obiekt wzbogaci przestrzeń? A może obniży jej wartość? Zakłóci odbiór chronionych przyrodniczo i kulturowo przestrzeni? A może wręcz przeciwnie  – otworzy nowe perspektywy widokowe, wydobędzie piękno i podkreśli tożsamość miejsca?  

 

 

– Rozwój narzędzi cyfrowych bez wątpienia usprawnił projektowanie architektoniczno-krajobrazowe, wcześniej dysponowaliśmy szkicami, wizualizacjami na fotografiach. Teraz przygotowanie oceny skutków wizualnych planowanej inwestycji dla krajobrazu jest obowiązkowe, np. w ramach oceny oddziaływania na środowisko. Doskonalsze narzędzia i metody pozwalają przygotować dla projektowanych obiektów warianty i porównywać je. Umożliwiają w sposób zobiektywizowany pokazanie zmian i oddziaływania w czasie rzeczywistym oraz ocenę wpływu z różnych dystansów i pozycji, wspomagając podejmowanie trudnych decyzji – mówi prof. dr hab. inż. arch. Agata Zachariasz, kierowniczka Katedry Architektury Krajobrazu na Wydziale Architektury Politechniki Krakowskiej.

 

 

Metoda modelowania, opracowana na Politechnice Krakowskiej, daje możliwość liczbowego porównywania stanów istniejących i planowanych. Porównania takie pozwalają na sformułowanie twardych argumentów w odniesieniu do miękkich racji dotyczących wartości piękna, ochrony przyrody i dziedzictwa kulturowego czy użyteczności rozwiązań. To szczególnie cenne w przypadku regionów i miast zabytkowych, takich jak np. Kraków, bo daje szanse na dokładną, wymierną odpowiedź np. na pytanie w jakim stopniu obiekt w przestrzeni zabytkowej ją zmieni.

 

Ekspertyzy w służbie mieszkańców miast zabytkowych

 

Technologia opracowana na Politechnice Krakowskiej to zaawansowany system cyfrowej analizy krajobrazu, który operuje na trzech głównych warstwach: danych wejściowych, algorytmach przetwarzania oraz wizualizacji wyników wspierających decyzje przestrzenne. System wykorzystuje cyfrowe modele terenu (DTM/DSM) oraz gęste chmury punktów z lotniczego skanowania laserowego (LIDAR), gdzie każdy punkt ma przypisane współrzędne geodezyjne i kolor. W przypadku szczegółowych analiz sięga po wysokorozdzielcze fotografie cyfrowe. Sercem technologii jest algorytm śledzenia promienia opracowany do wizualizacji obiektów trójwymiarowych przez Arthura Appela w 1968 r. (ray tracing). Algorytm ten został zoptymalizowany przez naszych ekspertów dla danych przestrzennych. Aby przetwarzać ogromne zbiory punktów (~12 pkt/m²), zastosowano szereg zaawansowanych technik obliczeniowych.

W wyniku obliczeń system generuje dwa fundamentalne typy danych:

• wykresy i mapy widoczności – określają, które części przestrzeni są widoczne z danego punktu (ekspozycja czynna) lub z ilu miejsc dany obiekt jest widoczny (ekspozycja bierna)
   
• mapy równowagi krajobrazowej – powstają poprzez nałożenie na siebie map widoczności z różnych perspektyw i skalkulowanie ich z tzw. równaniem równowagi (uwzględniającym m.in. walory przyrodnicze i presję inwestycyjną). Mapy te w jednoznaczny sposób różnicują obszary wymagające ochrony krajobrazowej od tych, które mogą być przeznaczone pod rozwój.

 

– Przygotowujemy cyfrowe modele obiektów, które mają być poddane analizie. To mogą być budynki, mosty, ciągi komunikacyjne, ale też góry czy jeziora. Wstawiamy te obiekty w trójwymiarowy model obszaru będącego przedmiotem analizy i… “świecimy” nim, jak żarówką w pokoju. Tzn. sprawdzamy w jakim stopniu obiekt jest widoczny, co tę widoczność ogranicza albo jak nowy obiekt ogranicza widok na te, które są już w przestrzeni – mówi dr hab. inż. arch. Paweł Ozimek, prof. PK, z Wydziału Informatyki i Matematyki, kierujący zespołem, badawczym, który opracował nowatorską metodę analizy krajobrazu.

 

Porównując ze sobą wykresy widoczności różnych obiektów i zestawiając je z wykresami dla innych obiektów na mapie można np. wybrać optymalną lokalizację planowanej inwestycji, uwzględniając to czy ma być mniej czy bardziej widoczna. Zespół pod kierownictwem prof. Ozimka, składający się też z ekspertów Katedry Architektury Krajobrazu Politechniki Krakowskiej, przygotował  już kilkanaście ekspertyz, które analizują wpływ różnego typu obiektów na widoczność innych budynków i przestrzeni w bliższym i dalszym sąsiedztwie. Przykładowo: Studium krajobrazowe obiektów przy ul. Łowieckiej we Wrocławiu, analizę krajobrazową budowy elektrowni fotowoltaicznej PV w Wysoczanach czy opracowanie dotyczące kładki pieszo-rowerowej łączącej Kazimierz z Ludwinowem w Krakowie.

 

– Nasze ekspertyzy wskazały obszary wrażliwe krajobrazowo konieczne do objęcia ochroną krajobrazową w studiach i planach zagospodarowania przestrzennego. Ocenialiśmy też oddziaływanie obiektów na strefę UNESCO – wymienia prof. Paweł Ozimek. – Analiza urbanistyczno-historyczna robiona przez architektów krajobrazu pokazuje nam wszystkie istotne kulturowo i społecznie punkty w danym obszarze, pod warunkiem, że obiekt analizy jest z tych miejsc faktycznie widoczny. Nasza analiza cyfrowa pozwala pokazać te wszystkie istotne miejsca i otrzymać wyrażony liczbowo wynik analiz, który jasno mówi jak te punkty oddziaływają na siebie pod kątem widoczności – dodaje.

 

Dane cyfrowe niezbędne do wykonywania takich modeli są dostępne na krajowym geoportalu, który pełni rolę centralnego węzła Infrastruktury Informacji Przestrzennej pośrednicząc w dostępie do danych przestrzennych i związanych z nimi usług. Portal zawiera m.in. dane geodezyjne, kartograficzne, planistyczne, rolnicze, turystyczne, gospodarcze oraz - właśnie - trójwymiarowe modele 97% obszaru geograficznego Polski.

 

Od wykresów widoczności do map równowagi krajobrazowej

 

W skali makro wykresy widoczności stanowią materiał do generowania map modelujących odbiór wizualny dużych obiektów, wrażenia widokowe z drogi czy powierzchni terenu. – Kalkulacje te pozwalają w efekcie na opracowanie mapy równowagi krajobrazowej, która wskazuje w sposób jednoznaczny obszary i elementy przestrzeni, które winny być chronione i obszary niewymagające ochrony – podkreśla prof. Paweł Ozimek. Pozwala to na przykład w prosty sposób wyznaczyć obszar nowego parku krajobrazowego, gdyż zasięg widoczności krajobrazów w danym obszarze da się cyfrowo odtworzyć na mapie.

 

Takich właśnie danych dostarczyło opracowanie przez zespół Politechniki Krajobrazowej analiz krajobrazowych dla obszaru województwa dolnośląskiego. Wykresy widoczności terenów przyrodniczych pozwoliły na precyzyjne wyznaczenie zakresu stref ochrony krajobrazu dla Karkonoszy, Kotliny Kłodzkiej czy masywu Ślęży oraz wskazanie w jaki sposób te krajobrazy wzajemnie na siebie oddziaływają.

 

– Musimy pamiętać, że obiekty w zasięgu wzroku są zarówno elementami krajobrazu jak i punktami, z których można dostrzegać inne krajobrazy. Górę można podziwiać z oddali, ale z jej szczytu możemy oglądać też inne góry. To samo tyczy się obiektów inżynierskich w miastach, które – choć mogą zasłaniać jakieś atrakcje – to często same w sobie są atrakcjami. Jeśli mówimy dodatkowo o obiektach, które stanowią ciągi komunikacyjne, to prócz bycia atrakcjami architektonicznymi jednocześnie tworzą punkty widokowe, z których można podziwiać nowe panoramy miejskie – mówi prof. Ozimek.

 

Interdyscyplinarna współpraca specjalistów, unikatowa technologia

 

Opracowanie metod analiz krajobrazowych przeprowadzanych na modelach cyfrowych przestrzeni to efekt trwających od wielu lat prac specjalistów Politechniki.  Dr hab. inż. arch. Paweł Ozimek, zajmuje się tym tematem od lat 90. W gronie specjalistów uczelni, którzy na przestrzeni lat brali udział w rozwoju analiz krajobrazowych przeprowadzanych na modelach cyfrowych przestrzeni byli także: prof. dr hab. inż. arch. Aleksander Böhm, dr hab. inż. arch. Agnieszka Ozimek, prof. PK, dr inż. Wiesław Wańkowicz, dr inż. Piotr Łabędź, dr inż. Krzysztof Skabek, mgr inż. Jerzy Orlof, mgr inż. Mateusz Nytko, mgr inż. Adrian Widłak oraz mgr inż. Dominika Rola.

 

– Nasza metoda to efekt wielu lat badań, na podstawie których powstawały kolejne projekty badawcze, przewody doktorskie, habilitacje. Kolejne osoby, które podejmowały się tej tematyki badawczej, dokładały do niej coś od siebie. To wielkie, interdyscyplinarne przedsięwzięcie, którego efektem jest wyjątkowa technologia – podkreśla dr hab. inż. arch. Paweł Ozimek, prof. PK.

 

 

« powrót