Ditagis Website

Khai thác tiềm năng của những sân thượng ở đô thị

Bay Localize, nằm ở Oakland, California, nhìn những sân thượng đô thị như một nguồn thực phẩm, nước và năng lượng tiềm năng làm cho các thành phố phát triển lên và bền vững hơn. Đó chính là mục tiêu của dự án Những Tài Nguyên Sân thượng.

Một tổ chức phi lợi nhuận tại Oakland, Bay Localize tích cực tham gia vào các cộng đồng Bay Area, bồi dưỡng quan hệ đối tác và làm việc với rất nhiều thành phố và các cơ quan trong việc xây dựng công bằng, các cộng đồng bền vững bằng cách đối diện với những thách thức của sự bất ổn khí hậu, gia tăng chi phí năng lượng và suy thoái bằng cách trang bị cho các nhà lãnh đạo địa phương những công cụ, mô hình và chính sách linh hoạt.

Bay Localize liên lạc với Berkeley, California, văn phòng của PlaceWorks (trước đây là Thiết kế, Cộng đồng và Môi trường) để giúp đỡ trong việc phát triển một phương pháp đánh giá năng lực của những sân thượng đô thị để gia tăng lương thực, thu giữ nước mưa, và tạo ra năng lượng sạch, năng lượng tái tạo. PlaceWorks là một nhà tư vấn thiết kế và quy hoạch tư nhân với những văn phòng trên khắp California, làm việc với những khách hàng công chúng, tư nhân và phi lợi nhuận. PlaceWorks có một kinh nghiệm GIS mạnh mẽ và là một tầng lớp đối tác Bạc của Esri.

Vùng lân cận hồ Đông ở Oakland, California, đã được chọn hỗn hợp của các kiểu xây dựng với đa dạng dân số sắc tộc và kinh tế. Vùng lân cận đã có một tòa nhà với một mái nhà màu xanh lá cây hiện hữu sâu và năm tòa nhà với sân thượng máy nước nóng năng lượng mặt trời.

PlaceWorks sử dụng ArcGIS Desktop để phát triển một công cụ nghiên cứu, phân tích và lập kế hoạch tương tác nhằm đánh giá các cơ hội những tài nguyên sân thượng. Mô hình PlaceWorks đánh giá các sân thượng như những vị trí sân thượng màu xanh lá cây mà có thể lưu trữ các khu vườn thủy canh và các tấm quang điện và cho phép thu giữ nước mưa. Mô hình này ước tính khu vực có thể được dành cho mỗi lần sử dụng, cũng như nước, năng lượng, và thực phẩm có thể được sản xuất. Phương pháp cũng xác định tiềm năng cho nhiều việc sử dụng trên một sân thượng duy nhất.

Phương pháp dự trên ArcGIS được phát triển bởi PlaceWorks bao gồm một số các tiêu chuẩn. Bước đầu tiên là một phép phân tích trực quan tất cả các tòa nhà và sân thượng với ArcMap, Hình Ảnh Thế Giới dựa trên bản đồ của Esri, và sự nhìn thấy con đường trên bản đồ Google.  Mỗi hình dạng mái của tòa nhà đã được xác định ( ví dụ bằng phẳng, đầu hồi, dốc…). Diện mạo của tất cả các mái nhà dốc đã được ghi nhận, và công cụ Bức Xạ Năng Lượng Mặt Trời trong sự mở rộng Phân Tích Không Gian ArcGIS đã được dùng để đánh giá lợi ích năng lượng mặt trời sẵn có.

Tiếp theo, một thư viện các lớp dữ liệu được tạo ra cho thấy việc sử dụng tòa nhà, kiểu kiến trúc, lối vào mái, vật liệu lợp nhà, toàn vẹn kết cấu và không gian sân có sẵn cho sư thuận tiện các bể chứa nước. Những thuộc tính này được đánh giá trong vùng bởi những tình nguyện viên hoặc nhân viên được đào tạo và nhập vào bằng các thiết bị cầm tay.

PlaceWorks chạy một mô hình GIS chuyên môn hóa xây dựng với ModelBuilder trong ArcMap điều đó thúc đẩy một tập hợp các thuật toán tương quan các đặc tính gia tăng năng lượng mặt trời vào tòa nhà và đặc điểm vị trí của từng tòa nhà để phân loại các tiềm lực trên sân thượng của nó. Sau khi phân loại, tải trọng kết cấu của mỗi tòa nhà là nội yếu tố để xác định những năng lực sử dụng mới có thể làm đặc trưng cho sân thượng đó.

Một khi những sân thượng được xác định, một mô hình thứ hai xác định số lượng hiệu suất nước, năng lượng, và thực phẩm có thể dự kiến. Phần mở rộng ArcGIS Spatial Analyst được sử dụng để tính toán trực tiếp số tấn nước, số kilowatt giờ điện, và số pounds rau có thể được sản xuất trên mỗi sân thượng.

Những nguyên mẫu đã được giao cho các tòa nhà dựa trên ba tiêu chí: năng lực tải trọng của mái, vật liệu mái, và các yêu cầu truy cập mã xây dựng.

Có bốn yếu tố loại mái chính, truy cập mái, trọng lượng, không gian cho các bể chứa, giới hạn tiềm năng sân thượng và được phản ánh trong phương pháp luận của mô hình.

• Loại mái nhà - mái dốc thường ngăn ngừa sản xuất thực phẩm mặc dù chúng vẫn cho phép việc thu mưa và phát điện (miễn là chúng có một tình trạng thích hợp.
• Truy cập mái – Phát triển sâu các mái nhà xanh lá cây và /hoặc những vườn thủy canh để trồng và thu hoạch sản phẩm đòi hỏi lối vào cầu thang hoặc thang máy.
• Trọng lượng - Hầu hết các sân thượng không thể hỗ trợ việc tải một mái nhà màu xanh lá cây để trồng sản vật hoặc thậm chí các loại thảo mộc. Những khu vườn thủy canh, tuy nhiên, có một hệ số trọng lượng thấp hơn và có thể được chứa trên nhiều mái hơn.
• Không gian cho các bể chứa nước - thu hoạch nước mưa chỉ có thể xảy ra nơi có không gian sân cân xứng có sẵn để chứa một bể nước. Mô hình giả định việc thu nước mưa chỉ có thể nếu một nơi có thể chứa một bể nước 1.000 tấn.

Làm việc với Bay Localize, PlaceWorks thử nghiệm phương pháp này trong các khu vực lân cận Eastlake ở Oakland. Khu vực này có chứa một sự pha trộn đa dạng của các loại tòa nhà và một dân số đa dạng về dân tộc và kinh tế của khoảng 7000 người. Khu vực lân cận, xấp xỉ một dặm vuông, có tổng cộng 748 tòa nhà.

PlaceWorks xác định 10 tòa nhà với tiềm năng chứa những vườn rau quả trên mái nhà xanh lá cây, 18 sân thượng có thể chứa những vườn thủy canh, 668 sân thượng có thể chứa những tấm pin năng lượng mặt trời lắp đặt, và 623 tòa nhà với những mái có thể được dùng để thu nước mưa. Bằng cách sử dụng các mái nhà có thể sản xuất.

1,9 triệu tấn nước tưới/năm từ việc thu nước mưa có thể cung cấp những nhu cầu tưới nước ngoài trời của khoảng 212 hộ dân.

11,6 triệu kilowatt-giờ (kWh) mỗi năm của điện năng sản xuất bởi năng lượng mặt trời với công suất 8,5 MW [đo lường của hệ thống hoạt động hết công suất], mà có thể cung cấp xấp xỉ 25 % nhu cầu năng lượng của khu vực.

124 tấn rau quả xanh lá cây và vàng hàng năm từ những khu vườn trên sân thượng. Sản phẩm này có thể cung cấp cho khuyến cáo của Bộ Nông Nghiệp Hoa Kỳ điểm lấy nước vào của các loại rau này cho khoảng 8.500 người, nhiều hơn số người sống quanh khu vực này.

Loại nhà mái bằng thay đổi trong thiết kế và sử dụng và bao gồm các cửa hàng bán lẻ, các tòa nhà chung cư, và những địa điểm big-box bán lẻ.

Đối với phân tích này của các nguồn tài nguyên sân thượng, ArcGIS là một công cụ mạnh mẽ để quản lý dữ liệu, lập bản đồ và phân tích. Nếu không có ArcGIS, thật sẽ rất khó để tính toán các mối tương quan phức tạp giữa nhiều biến, và kết quả là, một số điều phức tạp của dự án sẽ bị mất.

Các PlaceWorks nghiên cứu nhận được nhiều giải thưởng từ các tổ chức lập kế hoạch và thiết kế bao gồm Hội Kiến trúc sư cảnh quan (ASLA) Northern California Chapter; Hiệp Hội Quy hoạch Hoa Kỳ (APA), California Chapter APA for Outstanding Grassroots Achievement; và Hiệp Hội các nhà Quy Hoạch Môi Trường trong sự nhìn nhận của quá trình độc đáo, nghiên cứu kỹ lưỡng, và mô hình bản sao.

Bay Localize theo nghiên cứu này với một báo cáo thứ hai được phép Sử Dụng Mái Nhà Của Bạn, xây dựng từ thông tin được phát triển trong việc nghiên cứu những sân thượng, và khởi đầu sáng kiến Thành Phố Xanh của bạn để chứng minh làm thế nào các thành phố có thể đáp ứng nhu cầu cơ bản về thực phẩm, nước và năng lượng, một cách cục bộ và bền vững .

Về các tác giả

David Early, AICP, giám đốc người sáng lập tại PlaceWorks, đã có hơn 25 năm kinh nghiệm trong việc lập kế hoạch và thiết kế. Ông có bằng thạc sĩ trong kiến trúc và quy hoạch thành phố và có kiến thức sâu rộng về khái niệm quy hoạch GIS. Ông đã giám sát các ứng dụng của GIS trong một số dự án lớn.

Sarah Sutton, ASLA, LEED AP, là một giám đốc về kiến trúc cảnh quan và thiết kế bền vững ở PlaceWorks. Cô là giám đốc phụ trách nghiên cứu, khai thác các tiềm năng của những sân thượng đô thị, cho Bay Localize và hiện đang giám sát một số nghiên cứu đô thị xanh và các dự án thiết kế trên khắp California.

 nguồn: esri.com