Дискретно-воксельна оптимізація параметричних моделей міської інфраструктури

Анотація

У статті розроблено та апробовано метод дискретно-воксельного моделювання для кількісної оцінки змін параметрів мікрорайону при інтеграції у його інфраструктуру нового житлового об’єкта. Міський простір формалізовано у вигляді регулярної тривимірної решітки з дискретним описом функціонального стану кожного елемента.

На прикладі інтеграції у сформовану забудову 108-квартирного житлового будинку виконано симуляцію зміни таких показників: об’ємна та площинна щільність забудови, інсоляційний режим і баланс сонячного надходження, транспортна доступність, забезпеченість озелененням. Модель реалізовано в середовищі MagicaVoxel: базовий крок решітки прийнято 3 м, а стан вокселя кодує тип простору (забудова, транспорт, зелена зона тощо), що дозволяє алгоритмічно обчислювати площі, об’єми та просторові відстані. Для щільності використано глобальні та локальні оцінки, для інсоляції – розрахунок енергетичного балансу для розрахункового зимового дня, для доступності – мінімальний час до транспортних вузлів.

Встановлено, що при інтеграції 10-поверхової будівлі: об’ємна щільність дискретної моделі існуючої забудови збільшується на 1,8%; інсоляційний потенціал зменшується на ~11%; середній час транспортної доступності зростає на 8–9%; показники озеленення знижуються на 2–3%, залишаючись у межах нормативів.

Проведено варіаційний аналіз поверховості (10–12–15 поверхів) та визначено граничні значення, при яких відбувається істотне погіршення інсоляційних та транспортних характеристик.

Отримані результати підтверджують ефективність запропонованого методу дискретно-воксельного моделювання для попередньої кількісної перевірки містобудівних рішень, швидкого порівняння альтернатив ущільнення та оцінки їх відповідності нормативним вимогам.