Szorstkosc miasto-grass

Obliczanie szorstkości
w warunkach miejskich

Paweł Netzel
Jacek Ślopek

Szorstkość terenu

Co to jest szorstkość terenu?
Wpływ szorstkości na jakość życia
Profil pionowy wiatru
Przewietrzanie
Transport zanieczyszczeń
Parametr modeli transportu
Problemy przy ocenie szorstkości

2

Specyfika warunków miejskich

Mozaika budynków
Kaniony ulic
Złożony kształt budynku
Wysokie wartości szorstkości
Przeszkody

3

Dane wejściowe

Model terenu (płaski)
Wysokości budynków
Skan lidarowy
Wysokości średnie dla budynków
Kompleksy budynków

4

Metoda obliczeniowa
Wyznaczanie obszarów przypisywanych do
budynków (lub ich grup), zgodne z podejściem Gala,
Sümeghy i Ungera oraz Grimmonda i Oke'a
(ilustracje na podstawie rycin z prac Gala i Ungera
(Gal, Unger, 2009))

5

Metoda obliczeniowa cd

6

Współczynnik z0 – długość szorstkości definiuje się
następująco:


z 0= h−z d  exp
−

 0,5 C dh  F   
=h−z d  exp −
0,4
F
gdzie
– κ - stała von Karmana wynosząca 0,4;
– Cdh - współczynnik oporu dla odosobnionych przeszkód
wynoszący 0,8;
– h – uśredniona wysokość;
– λF - stosunek bocznej powierzchni budynków normalnej
do kierunku napływu;
– zd – wysokość nowej płaszczyzny zerowej dla danego
obszaru;
7

n

∑ V i hi A F  AP
h= i=1
 F  = z d =h  P 0,6  P=
n AT AT
∑Vi
i=1

gdzie
– AF(Θ) – suma pól rzutów powierzchni bocznych
budynków;
– AT – pole powierzchni obszaru przypisanego do danego
obiektu;
– AP – pole powierzchni rzutu budynków (lub grupy) na
płaszczyznę poziomą;

8

Uproszczenie modelu

Średnia wysokość
Napływy z 8 kierunków
Łatwość w obliczaniu powierzchni poprzecznej
Możliwość użycia funkcji x() i y() z r.mapcalc
Skrypt w GRASS

9

Identyfikacja budynków

Przypisanie każdemu budynkowi/kompleksowi
budynków unikalnego identyfikatora

r.clump input=bud output=bud.clump

10

Obliczanie powierzchni oddz.
Obliczanie powierzchni oddziaływania
warstwa=$1
d=$2
r=$3
max=$4

while [ $d -lt $max ]
do
echo "$d / $max"
d1=$(($d+$r))
r.grow input=$warstwa$d output=$warstwa$d1
radius=$r
d=$d1
done
11

Obliczanie pow. pionowej

Powierzchnia prostopadła do kierunku napływu:

Pk =h⋅l
gdzie:
h – wysokośc budynku
l – długość rzutu budynku w kierunku napływu

12

Obliczanie pow. pionowej cd.


r.mapcalc 'Y=round(100*(y()-232617.5))'
r.mapcalc 'X=round(100*(x()-553717.5))'
r.mapcalc 'XY=round((Y-X)/sqrt(2))'
r.mapcalc 'YX=round((Y+X)/sqrt(2))'

13

Obliczanie pow. pionowej cd.


r.statistics base=bud.clump cover=X method=min
output=bud.clump.Xmin
r.statistics base=bud.clump cover=X method=max
output=bud.clump.Xmax

......

14

Zestawienie statystyk

Składanie wynikowych plików tekstowych w tabelę
statystyk układ wynikowy: clump, H, S_budynku,
S_łatki, minX, maxX, minY, maxY, minXY, maxXY,
minYX, maxYX
pr -tm J bud.clump.H bud.clump.S bud.clump.grow.S
bud.clump.Xmin bud.clump.Xmax bud.clump.Ymin
bud.clump.Ymax bud.clump.XYmin bud.clump.XYmax
bud.clump.YXmin bud.clump.YXmax | awk '{print $1"
"$2" "$4" "$6" "$8" "$10" "$12" "$14" "$16" "$18"
"$20" "$22}' > bud.stats

15

Obliczanie Z0 i Zd

Wyliczanie zd i z0, kład wynikowy: clump,zd,z0

awk '{dX=($6-$5)/100; dY=($8-$7)/100; dXY=($10-
$9)/100; dYX=($12-$11)/100; if((dX>0) && (dY>0)
&& (dXY>0) && (dYX>0) && ($4>0)) {h=$2;
lp=$3/$4; zd=h*lp^0.6; lfX=h*dX/$4; z0X=(h-
zd)*exp(-sqrt(0.4/lfX)); lfY=h*dY/$4; z0Y=(h-zd)*exp(-
sqrt(0.4/lfY)); lfXY=h*dXY/$4; z0XY=(h-zd)*exp(-
sqrt(0.4/lfXY)); lfYX=h*dYX/$4; z0YX=(h-zd)*exp(-
sqrt(0.4/lfYX)); print $1" "zd"
"(z0X+z0Y+z0XY+z0YX)/4;}}' bud.stats >bud.zdz0

16

Obliczanie Z0 i Zd cd.

Reklasyfikacja

awk '{print $1"="int($2*1000000)}' bud.zdz0
>bud.zd.rules
awk '{print $1"="int($3*1000000)}' bud.zdz0
>bud.z0.rules
r.mapcalc
'bud.grow250.zd=bud.grow250.reclass.zd/1000000.0'
r.mapcalc
'bud.grow250.z0=bud.grow250.reclass.z0/1000000.0'

17

Tereny niezabudowane

Łączenie wynikowej szorstkości w jedną warstwę -
dodatkowe wartości zgodnie z klasyfikacja
Davenporta (2000):
– woda (pokr=1) - z0=0.0002
– zieleń srednia (pokr=3) - z0=0.5
– zieleń wysoka (pokr=2) - z0=1.5
– budynki (bud_z0) - z0=bud.z0
– pozostałe tereny (trawa) - z0=0.01

r.mapcalc
'z0=if(pokr==1,0.0002,if(pokr==3,0.5,if(pokr==2,1.5
,if(!isnull(bud.grow250.z0),bud.grow250.z0,0.01))))'

18

Mapa wynikowa Zd

19

Mapa wynikowa Z0

20

Wykorzystane polecenia

System GRASS
– r.clump
– r.grow
– r.mapcalc
– r.statistics
– r.reclass
System operacyjny
– pr
– Awk
Potokowanie wyników
bash

21

Szorstkosc miasto-grass

Recommended

Recommended

More Related Content

More from WGUG

More from WGUG (16)

Szorstkosc miasto-grass