Parametric Modeling of Urban Coastal Areas: Visualizing Alternative Scenarios for Participatory Planning

Abstract

En las últimas décadas, la investigación sobre el uso de la visualización prospectiva como un medio para comunicarse e involucrar a la comunidad como actores en los procesos de planificación participativa ha madurado a través de la discusión metodológica, mientras explora e incorpora nuevas tecnologías en la representación y la comunicación. Los resultados publicados sobre la experimentación con diferentes niveles de abstracción / realismo, simplicidad / complejidad e interactividad pueden dar pistas a los planificadores que desarrollan actividades de planificación participativa hacia las herramientas y métodos más deseables para su situación particular. Este estudio informa sobre el uso de visualizaciones de paisajes urbanos generados paramétricamente en el contexto de la planificación participativa, ya que tuvo lugar durante las etapas de planificación participativa de la revisión de las regulaciones de planificación urbana en el municipio de Natal / RN, Brasil. Entre las definiciones más generales, las regulaciones de planificación para el municipio incluyen parámetros que rigen la morfología urbana, como las relaciones máximas de piso a área (FAR) definidas localmente, los retrocesos mínimos y la altura máxima del edificio, así como la zonificación especial que restringe el uso de la tierra como se considera necesario para fines de protección del medio ambiente, interés social o turístico. Además, existen casos específicos de regulaciones de protección del paisaje en distintos lugares a lo largo de la playa y zonas cercanas. La naturaleza abstracta de estas regulaciones puede limitar en gran medida la comprensión de los valores de los parámetros relacionados por parte de la población no experta. Si bien la ley requería que la revisión del plan municipal para Natal, que incluye las regulaciones de zonificación y construcción, programadas para el año 2019, incluyera etapas de planificación participativa, la metodología para esta participación seguía siendo poco clara. Mientras que los grupos de interés relacionados con la industria de la construcción se han dedicado intensamente a los esfuerzos para aflojar las restricciones de construcción en las zonas de protección del medio ambiente y el paisaje, el público en general ha tenido poco acceso a las discusiones sobre estas regulaciones. Como respuesta a la necesidad percibida de incluir mejor a los ciudadanos en este proceso, el grupo Fórum Direito à Cidade (Foro "Derecho a la ciudad") ha organizado talleres paralelos para discutir y aclarar los temas de planificación que se dirigen en la revisión del plan. A medida que se establecieron grupos temáticos relacionados con estos temas, surgió la necesidad de crear material visual que pudiera ayudar a los participantes no expertos a comprender mejor los mecanismos y los resultados de los cambios de regulación propuestos. Dada una evaluación de los recursos disponibles (tiempo, hardware y experiencia), los autores eligieron dos técnicas: modelado computacional 3D y manipulación fotográfica, para representar escenarios futuros. Como primer paso, los autores utilizaron un software habilitado paramétrico para desarrollar definiciones que representaran las regulaciones generales de construcción, así como representaciones paramétricas de reglas específicas de línea de visión como las contenidas en el plan actual de la ciudad. Posteriormente, se modelaron dos áreas costeras urbanas que cuentan con regulaciones de protección del paisaje, basadas en datos CAD. Las definiciones paramétricas desarrolladas previamente se aplicaron luego a los modelos 3D en una variedad de diferentes configuraciones de restricción de densidad, altura y línea de visión, generando visualizaciones aéreas y a nivel del suelo de estas áreas, ya que se materializarían bajo escenarios alternativos de regulación de edificios. Estas visualizaciones se presentaron como modelos de polígonos sombreados "planos" de baja fidelidad, que se podían ver en 3D en tiempo real, así como composiciones fotográficas sobre fondos reales, cuyo objetivo era representar el potencial de obstrucción de la línea de visión del paisaje en cada uno de los escenarios propuestos. Las visualizaciones, a pesar de estar restringidas a imágenes estáticas, fueron consideradas por los participantes del taller como ayudas invaluables para comprender la regulación de la construcción y la obstrucción del paisaje. Cuando se presentan en eventos, los resultados de la visualización han provocado fuertes reacciones de todos los lados en situaciones de planificación contenciosas, y se han compartido ampliamente en las redes sociales, incluso cuando están incompletos e incluso en contra de los deseos de los investigadores. Las técnicas elegidas permitieron al equipo de visualización representar visualmente escenarios dispares que abarcaban grandes áreas urbanas e incluían varios miles de edificios, completos con indicadores prospectivos de densidad urbana, con un esfuerzo de modelado comparativamente poco requerido y una precisión cuantitativa aceptable, incluso si no necesariamente representaban realismo morfológico. El método de modelado se ha considerado adecuado para el desarrollo de escenas de visualización adicionales basadas en otras áreas de la ciudad, y se pueden realizar más experimentos con la interacción directa de los participantes con los modelos.

En les últimes dècades, la investigació sobre l'ús de la visualització prospectiva com un mitjà per comunicar-se i involucrar la comunitat com a actors en els processos de planificació participativa ha madurat a través de la discussió metodològica, mentre explora i incorpora noves tecnologies en la representació i la comunicació. Els resultats publicats sobre l'experimentació amb diferents nivells d'abstracció / realisme, simplicitat / complexitat i interactivitat poden donar pistes als planificadors que desenvolupen activitats de planificació participativa cap a les eines i mètodes més desitjables per a la seva situació particular. Aquest estudi informa sobre l'ús de visualitzacions de paisatges urbans generats paramètricament en el context de la planificació participativa, ja que va tenir lloc durant les etapes de planificació participativa de la revisió de les regulacions de planificació urbana al municipi de Natal / RN, Brasil. Entre les definicions més generals, les regulacions de planificació per al municipi inclouen paràmetres que regeixen la morfologia urbana, com les relacions màximes de pis a àrea (FAR) definides localment, els retrocessos mínims i l'alçada màxima de l'edifici, així com la zonificació especial que restringeix l'ús de la terra com es considera necessari per a fins de protecció de l'entorn, interès social o turístic. A més, hi ha casos específics de regulacions de protecció de l'paisatge en diferents llocs al llarg de la platja i zones properes. La naturalesa abstracta d'aquestes regulacions pot limitar en gran mesura la comprensió dels valors dels paràmetres relacionats per part de la població no experta. Si bé la llei requeria que la revisió de el pla municipal per a Natal, que inclou les regulacions de zonificació i construcció, programades per a l'any 2019, inclogués etapes de planificació participativa, la metodologia per a aquesta participació seguia sent poc clara. Mentre que els grups d'interès relacionats amb la indústria de la construcció s'han dedicat intensament als esforços per afluixar les restriccions de construcció en les zones de protecció de l'entorn i el paisatge, el públic en general ha tingut poc accés a les discussions sobre aquestes regulacions. Com a resposta a la necessitat percebuda d'incloure millor als ciutadans en aquest procés, el grup Fòrum Direito à Cidade (Fòrum "Dret a la ciutat") ha organitzat tallers paral·lels per discutir i aclarir els temes de planificació que es dirigeixen a la revisió de l' pla. A mesura que es van establir grups temàtics relacionats amb aquests temes, va sorgir la necessitat de crear material visual que pogués ajudar els participants no experts a comprendre millor els mecanismes i els resultats dels canvis de regulació proposats. Donada una avaluació dels recursos disponibles (temps, maquinari i experiència), els autors van triar dues tècniques: modelat computacional 3D i manipulació fotogràfica, per representar escenaris futurs. Com a primer pas, els autors van utilitzar un programari habilitat paramètric per desenvolupar definicions que representessin les regulacions generals de construcció, així com representacions paramètriques de regles específiques de línia de visió com les contingudes en el pla actual de la ciutat. Posteriorment, es van modelar dues àrees costaneres urbanes que compten amb regulacions de protecció de l'paisatge, basades en dades CAD. Les definicions paramètriques desenvolupades prèviament es van aplicar després als models 3D en una varietat de diferents configuracions de restricció de densitat, alçada i línia de visió, generant visualitzacions aèries ia nivell de terra d'aquestes àrees, ja que es materialitzarien sota escenaris alternatius de regulació de edificis. Aquestes visualitzacions es van presentar com a models de polígons ombrejats "plans" de baixa fidelitat, que es podien veure en 3D en temps real, així com composicions fotogràfiques sobre fons reals, l'objectiu era representar el potencial d'obstrucció de la línia de visió de el paisatge en cadascun dels escenaris proposats. Les visualitzacions, tot i estar restringides a imatges estàtiques, van ser considerades pels participants del taller com ajudes inavaluables per comprendre la regulació de la construcció i l'obstrucció de l'paisatge. Quan es presenten en esdeveniments, els resultats de la visualització han provocat fortes reaccions de tots els costats en situacions de planificació contencioses, i s'han compartit àmpliament en les xarxes socials, fins i tot quan estan incomplets i fins i tot en contra dels desitjos dels investigadors. Les tècniques triades van permetre a l'equip de visualització representar visualment escenaris dispars que abastaven grans àrees urbanes i incloïen diversos milers d'edificis, complets amb indicadors prospectius de densitat urbana, amb un esforç de modelatge comparativament poc requerit i una precisió quantitativa acceptable, encara que no necessàriament representaven realisme morfològic. El mètode de modelatge s'ha considerat adequat per al desenvolupament d'escenes de visualització addicionals basades en altres àrees de la ciutat, i es poden realitzar més experiments amb la interacció directa dels participants amb els models.

Over the past decades, research on the use of prospective visualization as a means to communicate with and engage the community as actors in participatory planning processes has matured through methodological discussion, all the while exploring and incorporating new technology in representation and communication. The published results on experimentation with varying levels of abstraction/realism, simplicity/complexity and interactivity can clue planners developing participatory planning activities towards the most desirable tools and methods for their particular situation. This study reports on the use of parametrically generated urban landscape visualizations in the context of participatory planning as it took place during the participatory planning stages of the revision of city planning regulations in the municipality of Natal/RN, Brazil. Amongst more general definitions, planning regulations for the municipality include parameters that govern urban morphology, such as locally-defined maximum floor-to-area ratios (FAR), minimum setbacks and maximum building height, as well as special zoning that restricts land use as deemed necessary for the purposes of environmental protection, social or touristic interest. Additionally, specific cases of landscape-protecting regulations are in place on distinct locations along the beachfront and nearby zones. The abstract nature of these regulations can greatly limit the understanding of the related parameters’ values by non-expert population. While the revision of the municipal plan for Natal, which includes zoning and building regulations, scheduled for the year 2019, was required by law to include participatory planning stages, the methodology for this participation remained unclear. Whereas the construction industry-related interest groups have been intensely engaged in efforts to loosen building restrictions in environment and landscape protection zones, the general public has had little access to discussions pertaining these regulations. As a response to the perceived need to better include citizens in this process, the Fórum Direito à Cidade (“Right to the City” Forum) group has organized parallel workshops, to discuss and clarify planning topics being targeted in the plan’s revision. As thematic groups pertaining to these topics have been set up, the need has arisen to build visual material that might help non-expert participants to better grasp the mechanisms and results of proposed regulation changes. Given an evaluation of the available resources (time, hardware, and expertise), the authors chose two techniques – 3D computational modeling and photographic manipulation – in order to represent future scenarios. As a first step, the authors used parametric-enabled software to develop definitions representing general building regulations, as well as parametric representations of specific line-of-sight rules as contained in the current city plan. Subsequently, two urban coastal areas that feature landscape protection regulations were modeled, based on CAD data. The previously developed parametric definitions were then applied to the 3D models in a variety of different density, height and line-of-sight restriction configurations, generating aerial and ground level visualizations of these areas, as they would be materialized under alternative building regulation scenarios. These visualizations were presented both as low-fidelity “flat” shaded polygon models, which could be viewed in real-time 3D, as well as photo compositions onto real backgrounds, which aimed to represent the potential for landscape line-of-sight obstruction in each of the proposed scenarios. The visualizations, despite being restricted to static images, were regarded by workshop participants as invaluable aids to comprehending building regulation and landscape obstruction. When presented in events, the visualization results have elicited strong reactions from all sides in contentious planning situations, and have been widely shared in social media, even when incomplete and even against the researchers’ wishes. The chosen techniques allowed the visualization team to visually render disparate scenarios encompassing large urban areas and including several thousands of buildings, complete with prospective urban density indicators, with comparatively little required modeling effort and acceptable quantitative accuracy, even if not necessarily representing morphological realism. The modeling method has been deemed adequate for the development of additional visualization scenes based on other areas of the city, and further experiments may be done with direct participant interaction with the models.