אודות | צור קשר | עיתונות | ידידים | מגזין | ניוזלטר | ספריית החומרים | العربية | English  
מידע למבקר תערוכות אוספים לוח ארועים חינוך
גליון 13#
יולי - נובמבר 2015
כתבות
ניתוח דפוסי צל עירוניים
אביבה פיטרס 05 נובמבר, 2015 /

מאמר זה, התפרסם לראשונה בספר התערוכה "צל ערים" שננעלה בסוף אוקטובר 2015. (לרכישת הספר לחץ כאן)

ד"ר אביבה פיטרס, חוקרת ומרצה באוניברסיטת בן-גוריון בנגב ובמרכז מדע ים המלח והערבה. מתמחה בפיתוח כלים אנליטיים לניתוח של סביבות מורכבות בדגש על סביבות עירוניות.



למעלה ממחצית מתושבי העולם מתגוררים כיום בערים. לפי התחזיות, עד שנת 2030 שני שלישים מאוכלוסיית העולם תתגורר בסביבות עירוניות. בישראל, כ־ 85% מהאוכלוסייה מתגוררת ביישובים עירוניים. תופעת העיור תמשיך להגדיר את דפוסי ההתיישבות של האנושות, עם כל ההשלכות הנלוות לכך. כיום, אנחנו מודעים יותר מאי פעם לאופן שבו העיר משפיעה על איכות החיים של התושבים ועל איכות הסביבה. את מקומה של התכסית הטבעית שכיסתה את פני השטח תופסת התכסית העירונית והאלמנטים העירוניים המשפיעים על מאזן האנרגיה של העיר (1) ומייצרים תופעה מקומית הידועה בשם "אקלים עירוני". (2)

ל"אקלים העירוני" יש השפעה ניכרת על חייהם של תושבי הערים ועל רווחתם הגופנית והנפשית בתוך הבית ומחוצה לו. לטמפרטורת האוויר לדוגמה, השפעה מכרעת על הנוחות התרמית של בני האדם בייחוד באזורים צחיחים, שבהם יש צורך בהצללה ובקירור פאסיבי בקיץ ובחימום פאסיבי בחורף. הנוחות התרמית משפיעה גם על כמות האנרגיה שאנשים צורכים בקירור ובחימום החללים שבהם הם נמצאים, על אופן השימוש שלהם בכלי-רכב ובתחבורה ציבורית על מנת להגיע ממקום למקום ועל כלל פעילויותיהם מחוץ לבית. שטחי חוץ שאינם נוחים מבחינה אקלימית יהפכו, ללא ספק, לשטחים לא־פונקציונאליים שבקושי ייעשה בהם שימוש ואשר יעודדו אנשים לבלות זמן רב יותר בחללים סגורים ויגדילו את צריכת האנרגיה הנדרשת על מנת לחמם ולקרר חללים אלו. לכן, אם נהפוך את הערים שלנו למקומות שנעים יותר לחיות בהם, מבחינת תנאי האקלים המקומיים, נשפר בצורה ניכרת את איכות החיים של התושבים ואת בריאותם. מחקרים קיימים מציינים את קרינת השמש כאחד הגורמים החשובים ביותר בקביעת מאפייני ה"אקלים העירוני". (4) 

למורפולוגיה של הסביבה העירונית, המורכבתמהגיאומטריה של האלמנטים העירוניים (כגון בניינים ועצים) ופיזורם במרחב, השפעה רבה על מידת החשיפה של שטחי החוץ וחזיתות המבנים לקרינת השמש. החשיבות של החשיפה לקרינת השמש של הרחובות והבניינים מתועדת היטב במחקר המדעי. (5)


תמונה 1: חילוץ צללים, המיוצגים באדום (פלט),מתוך הדמאת לוויין (קלט) (7)    

מידת החשיפה קובעת אם שטח פתוח או רחוב יהיו מוצלים במהלך הקיץ, או חשופים לשמש במהלך החורף. הבנת דפוסי הצל המוטל בסביבההבנויה הכרחית לתכנון עירוני מודע־אקלים המתבסס על ארגון אופטימאלי של מבנים, צמחייה ושטחים פתוחים במרחב.ניתוח של דפוסי הצל בסביבה הבנויה יכול להיעשות בעזרת הדמיותשל הסביבה העירונית בתלת־ממד או בעזרת מידול של הצללים שמטיליםאלמנטים עירוניים בעלי גיאומטריה שונה. כדי לבצע הדמיה תלת־ממדית של המורפולוגיה העירונית יש צורך בנתוני תלת־ממד הכוללים את גובהםשל האלמנטים העירוניים. אפשרות אחת לבניית בסיס נתונים תלת־ממדי,במיוחד במקרים בהם אין גישה לנתונים הכוללים מדידות מדויקות מהשטח, היא להשתמש בנתוני חישה־מרחוק כגון הדמאות לווין ותצלומי אוויר. את האלמנטים העירוניים, כגון בניינים ועצים ואת הצללים שהם מטילים ניתן לחלץ מהתמונות באמצעות טכניקות לזיהוי אוטומטי של אובייקטים.


תמונה 2: זיהוי הקווים המייצגים את אורך הצל (קווים כחולים), שמשמש בחישוב גובה הבניינים ובשחזור המורפולוגיה העירונית בתלת-ממד

 

הרזולוציה המרחבית והעתית הגבוהה של הדמאות הלוויין ושל תצלומי האוויר נותנת לנו ייצוג מעודכן של הסביבה העירונית. עם זאת, אחת הבעיות המרכזיות בתהליך הזיהוי האוטומטי של אובייקטים עירוניים על בסיס צילומים דו־ממדיים היא שברוב המקרים, הפלט כולל רק היטלים דו־ממדיים של האלמנטים העירוניים ללא המידע הנדרש על גובהם. אחד הפתרונות לכך הוא להשתמש בצללים שמטילים אלמנטים שונים ואשר מופיעים בצילום, ובייחוד באורכם של הצללים, כדי לחלץ מידע תלת־ממדי. ניתן לחשב את גובהם של האובייקטים לפי אלגוריתמים קיימים, מיקום השמש (קרי התאריך והזמן המדויק של הצילום וקו הרוחב הגיאוגרפי) והשיפוע הטופוגרפי. ישנן מגוון שיטות לזיהוי של אזורים מוצלים מתוך צילומים דו־ממדיים (6). התמונה הראשונה מציגה פלט של מערכת לזיהוי צל מוטל שפותחה על ידי פיטרס ועציון (2012), שבה הזיהוי מתבסס על מקורות מידע חינמיים זמינים לכל, כגון Google Earth. הפלט משמש לקביעת אורכם של הצללים למטרת מידול תלת־ממדי של המורפולוגיה העירונית. 

שיחזור המורפולוגיה העירונית התלת־ממדית ובניית מודלים תלת־ממדיים של תוכניות בינוי מוצעות יוכלו לסייע במידול דפוסי צל במיקומים גיאוגרפיים שונים ובזמנים שונים. הערכה של תוכניות בינוי עירוניות היא בעלת חשיבות מכיוון שהאוריינטאציה של הקירות והחלונות ביחס לקרינת השמש מהווה גורם חשוב בתכנונם של חללים פנימיים וחיצוניים אשר יהיו בעלי נוחות תרמית. יש להביא בחשבון את מידת חשיפת קירות הבניין לשמש כבר בשלב התכנון של החלונות ושל מערכות ההצללה. תמונה 3 מציגה פלט של מערכת אוטומטית המחשבת את הצל המוטל מבניינים שונים בקנה מידה עירוני ובזמנים שונים. המערכת מבוססת על מיקומו של הבניין ביחס למיקומה של השמש בנקודת זמן נתונה (8). מערכות לניתוח ומידול דפוסי צל עירוניים יוכלו לתמוך בזיהוי אזורים החשופים לקרינת שמש ישירה במטרה לסייע בתכנון אקלימי נכון של שטחי חוץ ושילוב של שיקולים אקלימיים בתוכניות בניין־עיר; בייצור מפות־צללים וניתוח החשיפה לקרינת שמש של הצמחייה העירונית כך שתכנון הנוף יתאים לשיקולי חשיפה לאור/צל; ובזיהוי אזורים מתאימים להתקנת מערכות פוטו־וולטאיות וקולטים סולאריים על גגות בניינים. הבנת דפוסי הצל שמטילים אלמנטים עירוניים שונים היא חיונית לתכנון בן־קיימא ולפיתוח מדיניות תכנון אשר יגדילו באופן משמעותי את איכות החיים של בני האדם בסביבה העירונית.


תמונה 3: פוליגונים המייצגים צללים. המערכת מייצרת את הצל המוטל מבניינים בהתאם להגדרות משתנות של תאריך וזמן (9)

הערות ובבליוגרפיה:

1. Grimmond, C. S. B. 1 and C. Souch (1994), Surface description for urban climate studies: A GIS based methodology, Geocarto International 9: 47-59
2.
Oke, T. R. (1987), Boundary Layer Climates, London, Routledge, Taylor and Francis Group

3. Nikolopoulou, M., N. Baker and K. Steemers (2001), Thermal comfort in outdoor urban spaces: understanding the human parameter, Solar Energy 70(3): 227-235
4.

Szokolay, S. V. (1996), Solar Geometry, PLEA Design Tools and Techniques, Queensland, PLEA: Passive and Low Energy Architecture International

5. Knowles, R. L. 5 (1981), Sun Rhythm Form, Cambridge, MA, The MIT Press
6. Irvin, R. B. and D. M. McKeown (1989), Methods for exploiting the relationship between buildings and their shadows in aerial imagery, IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics 19(6): 1564-1575

Al-Najdawi, N. Bez, H.E. Singhai, J. and Edirisinghe, E.A. (2012), A survey of cast shadow detection algorithms, Pattern Recognition Letters 33:6:752-764

Adeline, K.R.M. Chen, M. Briottet, X. Pang, S.K. and Paparoditis, N. (2013), Shadow detection in very high spatial resolution aerial images: A comparative study, ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 80:0:21-38

7. iImage: ©2008 DigitalGlobe ©2008 Europa Technologies ©2008 Google   
8. Weisthal, M. (2014) Assessment of potential energy savings in Israel through climate-aware residential building design, Master Thesis, Ben-Gurion University of the Negev, Be'er- Sheva
9. מתוך התזה של מוראל וייסטל בהנחיית דוד פרלמוטר ואביבה פיטרס

 

צל ערים
עיצוב אורבני וסביבתי
כתבות
לונדון שלי
מיה דבש
בצל המהומות של החודש האחרון ייפתח בשבוע הבא פסטיבל העיצוב בלונדון ויחגוג את ייחודה של העיר ומרכזיותה בעולם העיצוב בשלל אירועים, מופעים ותערוכות. בחרנו חמישה מוקדים שלא כדאי לכם להחמיץ.
להמשך »
כתבות
איינדהובן - הדבר האמיתי | מילנו 2012
מיה דבש
השנה קיימה האקדמיה לעיצוב של איינדהובן שלוש ארוחות בוקר בשיתוף Premsela ובהן לצד מגשי פירות ומאפים התקיימו דיונים של מעצבים, מבקרים, עיתונאים ואוצרים בשאלות כמו: איך יכולים מעצבים ליישם את האידיאלים שלהם בימים אלה של משבר? ואיך ניתן לעשות שימוש במשבר כדי לעשות דברים אחרת?
להמשך »
הכול אישי
מיה דבש
הן ממספרות את העבודות שלהן ומצמידות להן הנחיות, הן דוגלות בחירות יצירתית מוחלטת ומאמצות גישה חדשה בכל עונה. בלס (BLESS) הוא אחד ממותגי העיצוב האינטליגנטיים ביותר שאת התרומה שלהן לעולם העיצוב מציבים מבקרי עיצוב נחשבים כמו אליס רוסתורן מהניו יורק טיימס בשורה אחת עם התרומה של אנזו מארי וברונו מונארי בימים שלאחר מלחמת העולם השנייה.
להמשך »
© כל הזכויות שמורות למוזיאון העיצוב חולון, 2010   |   ניוזלטר   |   יצירת קשר   |   תנאי שימוש   |   הקמת האתר: סייברסרב   |   עיצוב: ™wuwa   |   צילומים: יעל פינקוס