شبیه سازی سایه‌اندازی در محلات شهری با استفاده از GIS (نمونه موردی: محله ادب سنندج)

نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی

نویسندگان

1 گروه نقشه‌برداری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

2 گروه معماری، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تبریز

چکیده

در سال‌های اخیر به ­دلایل مختلف از جمله محدود بودن منابع سوخت فسیلی و اثرات نامطلوب آن­ها بر محیط‌زیست، بهره‌گیری از انرژی‌های پاک همچون انرژی خورشیدی مورد توجّه قرار گرفته؛ از طرفی، با افزایش جمعیت و توسعه شهرنشینی، بلند‌مرتبه‌سازی به‌عنوان یکی از راهکارهای مناسب جهت توسعه شهرها مطرح گردیده است. لکن با افزایش ارتفاع ساختمان‌ها، ممکن است بهره‌گیری از انرژی خورشیدی به­ دلیل ایجاد سایه، محدود گردد. درحالی ­که این انرژی، به­ خصوص در فصول سرد و مناطق سردسیر، می‌تواند نقش مهمی در بهبود دمای ساختمان و همچنین ذوب طبیعی برف داشته باشد. هدف از این پژوهش، شبیه‌سازی سه‌بعدی سایه‌ها در یک محله شهری با تراکم ساختمانی بالا می‌باشد. برای این منظور، از داده‌های توپوگرافی منطقه و همچنین اطلاعات مربوط به ساختمان‌های یکی از محلات شهر سنندج استفاده شد و در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی، سا‌یه‌های ساختمان‌ها شبیه‌سازی گردیدند. نتایج تحقیق نشان داد که در منطقه موردمطالعه، به ­دلیل موقعیت جغرافیایی و وضعیت توپوگرافی منطقه و تراکم و ارتفاع ساختمان­ها، واحدهای مسکونی اغلب از نور مستقیم خورشید محروم هستند؛ به‌طوری‌که در روز ابتدای زمستان، در یک ساعت به خصوص، 75 درصد از پلاک‌ها و در روز ابتدای تابستان، در همان ساعت، 56 درصد پلاک‌ها به­ طور کامل در سایه قرار می‌گیرند. در حالت کلی می‌توان گفت که با توجّه به موقعیت و ارتفاع ساختمان‌ها، قابلیت نورگیری در این محله مناسب نیست. نتایج مذکور، علاوه بر ارائه اطلاعات دقیق‌ و کمّی به ساکنین در خصوص نورگیری، می‌تواند تأکیدی بر نیاز به تأمین سوخت بیشتر در فصول سرد باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation of Shading in Urban Neighborhoods Using GIS (Case study: Sanandaj, Adab neighborhood)

نویسندگان [English]

  • Sara Beheshtifar 1
  • Romins Abdollahi 2
1 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz. Iran
2 Faculty of Civil Engineering, University of Tabriz, Tabriz. Iran
چکیده [English]

     The issue of energy crisis is considered as one of the main problems of this century. This has led to increased attention to renewable energy. In this regard, several solutions have been proposed to decrease the use of fuel and make more use of clean energy, including solar energy in various fields. On the other hand, in recent decades, most of the cities have expanded unprecedentedly. In many cases, physical expansion has resulted in high congestion, environmental pollution, and waste of time, fuel, and energy. Therefore, experts have proposed high-rise construction as one of the appropriate solutions for the development of cities (Cheng et al. 2006). While tall buildings, especially in large cities, due to shading, affect the amount of sunlight to their surroundings (Andreou, 2014; Jose et.al, 2011; Hayati and Sayadi, 2012). Therefore, high-rise construction should be done in a way that does not reduce the use of solar energy as much as possible. In addition to lowering the temperature of the building, the shade also makes it difficult for snow to melt naturally and rainwater to evaporate. With proper design of buildings in order to benefit from sunlight, the consumption of fossil fuels in buildings, especially in cold seasons and cold regions, is reduced to some extent. The effect of shading on the surrounding environment depends on various factors such as the height of the buildings and the distance between them. The taller a building is, the longer its shadow. In addition, the length of the shadow varies in different seasons; The longest shade occurs on the first day of winter. In this research, shading with real three-dimensional data of Adab 2 neighborhood of Sanandaj city, which includes several buildings, has been investigated. Sanandaj is the capital of Kurdistan Province in Iran, with a population of 412767 (in 1395). The selected study area is one of the areas where the rate of density and construction is relatively high and the issue of shading has not been given enough attention. In addition, the mountainous nature of the region and its cold climate have increased the need for sunlight, especially in cold seasons. This area has a latitude of 35 degrees and 17 minutes to 35 degrees and 18 minutes and a longitude of 46 degrees and 59 minutes to 47 degrees and 00 minutes east of the Greenwich meridian. Until the present study, no article on the practical use of GIS for shading in the country had been published in the relevant journals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Shading
  • Geographical Information System (GIS)
  • 3D Analysis
  • Urban design
  • Adab neighborhood in Sanandaj
بمانیان م، "بررسی عوامل مؤثر بر شکل­ گیری ساختمان‌های بلند در ایران"، پایان­نامه دکتری در گرایش معماری، دانشگاه تهران، 1377.
پریزادی ط، روشنگر ث، "کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) در برنامه­ ریزی شهری"، اطلاعات جغرافیایی (سپهر)، 1391، 21 (83)، 51-57.
رهنمایی م، "مجموعه مباحث و روش ­های شهرسازی (جغرافیا)"، مرکز مطالعات و تحقیقات معماری و شهرسازی ایران، 1382.
شیعه ا، وحید آ، صارمی ح، "عوامل مؤثر در مکان‌یابی ساختمان‌های بلندمرتبه با تأکید بر پایداری محیط‌زیست (مطالعۀ موردی: شهر قزوین)"، پژوهش­ های جغرافیای انسانی، 1397، 50 (4)، 873-890.
کریمی مشاور م، حسینی علمداری آ، احمدی م، "بررسی تطبیقی نمونه‌هایی از بافت شهری سنندج با استفاده از آنالیزهای ایزوویست و تحلیل گراف دید"، مطالعات شهری، 1394، 13، 42-33.
لبافان س، میرانی محلاتی. آ، نصرالهی ف، "بررسی تأثیر سایه‌اندازی ساختمان‌های بلندمرتبه تهران بر همسایگی‌ها در بهره‌گیری از تابش خورشیدی و بار مصرفی سرمایشی و گرمایشی"، معماری سبز، 1397، 11، 85-94.
محمدی ع، حسینی س م، ارژنگی ح، "شناسایی پهنه‌‌های مناسب احداث ساختمان‌‌های بلندمرتبة شهری مطالعة موردی: شهر اردبیل"، برنامه‌ریزی فضایی جغرافیا، 1396، 7 (4)، 19-40.
مسعود م، یزدانی ش، بهزادفر م، "گونه‌شناسی شیوه‌های پهنه‌بندی و تعیین تراکم ساختمانی مسکونی در طرح‌های جامع شهری ایران"، فصلنامه مطالعات شهری، 1399، 34، 118-105.
Andreou E, “The effect of urban layout, street geometry and orientation on shading conditions in urban canyons in the Mediterranean”, Renewable Energy, 2014, 63, 587-596.
Bronin S, “Solar rights, boston university law review”, 89 (4), 1217, 2009.
Chen Y, Wu J, Yu K, Wang D,” Evaluating the impact of the building density and height on the block surface temperature”, Building and Environment, 2020, 168, 106493.
Cheng V, Steemers K, Montavon M, Compagnon R, “Urban form, density and solar potential”, The 23rd Conference on Passive and Low Energy Architecture, Geneva, Switzerland,1-6, 2006.
Chow A, Fung AS, Li S, “GIS modeling of solar neighborhood potential at a fine spatiotemporal resolution”, Buildings, 2014, 4, 195-206.
Hayati H, Sayadi MH, “Impact of tall buildings in environmental pollution”, Environmental Skeptics and Critics, 2012, 1 (1), 1-8.
Jaillot V, Pedrinis F, Servigne S, Gesquière G, “A generic approach for sunlight and shadow impact computation on large city models”, 25th International Conference on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision 2017, Pilsen, Czech Republic, May, 2017.
Jensen RE, “Generating shadows for urban design”, Master’s thesis, University of Redlands, 2017.
Jose RS, Perez JL, Gonzalez RM, “Sensitivity analysis of two different shadow models implemented into EULAG CFD model: Madrid experiment”, Research Journal of Chemistry and Environment, 2011, 2 (2), 1-5.
Lau KL, E Ng, He ZJ, “Residents’ preference of solar access in high-density sub-tropical cities”, Solar Energy, 2011, 85 (9), 1878-1890.
Lau KL, E Ng, Z J He, “Residents’ preference of solar access in high-density sub-tropical cities”, Solar Energy, 2011, 85 (9), 1878-1890.
Li Y, Wang D, Li S, Gao W, “Impact analysis of urban morphology on residential district heat energy demand and microclimate based on field measurement data”, Sustainability, 2021, 13 (4), 2070.
Lobaccaro G, Frontini F, “Solar energy in urban environment: how urban densification affects existing buildings”, Energy Procedia, 2014, 48, 1559-1569.
Nielsen A, Bolding K, Trolle D, “A GIS-based framework for quantifying potential shadow casts on lakes applied to a Danish lake experimental facility”, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, 2018, 73, 746-751.
Peeters A, “A GIS-based method for modeling urban-climate parameters using automated recognition of shadows cast by buildings”, Computers, Environment and Urban Systems, 2016, 59, 107-115.
Pellegrino M, Caiaffa E, Grassi A, Pollino M, “GIS as a tool for solar urban planning”, 3rd International Solar Energy Society Conference- Asia Pacific Region (ISES-AP-08) Incorporating the 46th ANZSES Conference, 2008.
Shiroki D, Masaharu H, “Shadow analysis of buildings over urban express way by using three-dimensional GIS- To study the distribution of long remained snow cover that made express way close for five days”, Abstracts of the International Cartographic Association, 2019, 1, 336.
Wang M, Xu H, “The impact of building height on urban thermal environment in summer: A case study of Chinese megacities”, Plos one, 2021, 16 (4), e0247786.
Yang J, Menenti M, Wu Z, Wong MS, Abbas S, Xu Y, Shi Q, “Assessing the impact of urban geometry on surface urban heat island using complete and nadir temperatures”, International Journal of Climatology, 2021, 41, E3219-E3238.
Yu K, Chen Y, Wang D, Chen Z, Gong A, Li J, “Study of the seasonal effect of building shadows on urban land surface temperatures based on remote sensing data”, Remote Sensing, 2019, 11 (5), 497.