استفاده از مدل ترکیبی سامانه اطلاعات جغرافیایی سه بعدی و الگوریتم کلونی مورچگان در بهینه سازی پوشش سایه درختان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

2 استادیار، گروه سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران

3 استادیار دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست- دانشگاه شهید بهشتی، تهران

4 استادیار، گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهیدرجایی، تهران

5 دانشیار، گروه حمل و نقل، دانشکده عمران، آبومحیطزیست، دانشگاه شهیدبهشتی، تهران

چکیده

روند افزایش گرمایش زمین موضوع مهمی است که بر آینده حیات بر روی این کره خاکی تاثیرگذار است. افزایش جذب تشعشعات خورشیدی موجب تسریع این روند می شود. یکی از روش های کاهش جذب این تشعشعات، افزایش سایه توسط پوشش گیاهی است. بخصوص ایجاد سایه بر ساختمان ها موجب خنک شدن خانه ها، کاهش مصرف انرژی و هزینه ها، افزایش ارزش خانه ها، ایجاد جلوه بصری مناسب و حس خوبی و سرزندگی می شود. بنابراین بیشینه نمودن پوشش سایه درختان راهکار مهمی در ایجاد محیط شهری دوستدار محیط زیست است. کاشت درختان متعدد اطراف ساختمان ها، روشی ساده ولی غیرکاربردی در مناطقی با مشکلات کمبود آب است. ضمن اینکه کاشت درختان متعدد، موجب ایجاد سایه اضافی بر سطح بام ساختمان ها و کاهش سطح مناسب برای نصب و استفاده از پانل‌های خورشیدی بر روی بام با هدف تولید الکتریسیته میشود. لذا یافتن روشی که بتواند با کاشت تعداد کمی درخت اما در نقاط مناسب، پوشش سایه را بر سطح نما و درب/پنجره های ساختمان ها بیشینه و بر سطح بام ساختمان ها کمینه نماید، موضوع این پژوهش است. برای این منظور از مدل ترکیبی سامانه اطلاعات جغرافیایی سه بعدی و روش بهینه سازی فرا-ابتکاری کلونی مورچگان استفاده شده است. این پژوهش برای یک بلوک ساختمانی در شهر سمنان انجام شده است. هرچند سناریو کاشت تا 15 درخت بررسی شده، اما نتایج حاصل نشان می دهد که کاشت 5 درخت، در مکان مناسب، در سمت جنوب بلوک ساختمانی 88 درصد سطح نما و 99 درصد سطح درب و پنجرهها را سایه می نماید. با توجه به میزان انتقال گرمایی بیشتر از طریق درب/پنجره های ساختمان ها، موقعیت این اجزا در ساختمان، نقش بسزایی در تعیین مکان های مناسب کاشت درختان با هدف بهینه سازی پوشش سایه دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Using a hybrid model of 3D Geographic Information System and Ant Colony Optimization algorithm for optimizing tree shade coverage

نویسندگان [English]

  • Mohsen Ghods 1
  • Hossein Aghamohammadi Zanjiranad 2
  • Alireza Vafaeinezhad 3
  • Saeed Behzadi 4
  • Alireza Gharagozlo 5
1 Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Remote Sensing and GIS, Faculty of Natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 Assistant Professor, Faculty of Civi Engineeringl, Water and Environment , Shahid Beheshti University, Tehran
4 4. Assistant Professor, Faculty of Civil Engineering Shahid Rajaiee Teacher Training University, Tehran, Iran
5 Associate Professor, Faculty of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The trend of increasing global warming is an important issue that affects the future of life on this planet. Increasing the absorption of solar radiation accelerates this process. A method to reduce the absorption of this radiation is to increase shading by vegetation. A shadow creating on buildings, causes houses to cool down, reduces energy consumption and costs, increases the value of houses, and creates a proper visual effect and a sense of well-being and vitality. Therefore, maximizing the shade of trees is an important solution in creating an environmentally friendly urban environment. Planting plentiful trees around buildings is a simple but impractical method in areas with water shortage problems. While additional shadow on the rooftop, created by numerous trees, reduces the area of suitable surface for installation and use of solar panels on the rooftop in order to generate electricity. The subject of this study is finding a method to maximize shadow coverage on the facade and doors/windows of buildings and minimize on the rooftop by plant a few numbers of trees in appropriate places. For this purpose, a hybrid model of three-dimensional GIS and the Ant Colony Optimization method has been used. This research has been done for a building block in Semnan city. Although the planting scenario of up to 15 trees has been studied, the results show that planting 5 trees, in a suitable place, on the south side of the building block, shades 88% of the facade surface and 99% of the surface of doors and windows. Due to the higher heat transfer through the doors/windows of buildings, the location of these components in the building has a significant role in determining the appropriate places for planting trees in order to optimize shade coverage.

کلیدواژه‌ها [English]

  • tree shade coverage
  • 3D GIS
  • ACO

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 11 اسفند 1399
  • تاریخ دریافت: 21 دی 1399
  • تاریخ بازنگری: 06 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش: 11 اسفند 1399