Development of thermal radiation modules utilizing a drone and change of a system on design of thermal environment

利用无人机开发热辐射模块并改变热环境设计系统

• 批准号: 21K18758
• 负责人: 石田 泰之
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18758/
• 关键词: ドローン; 熱画像; 3Dモデリング; 可視画像; 長波放射量; 表面温度; 温熱環境設計; 熱放射環境計測; 機械学習

1.長波放射の高速推定のための基礎理論の拡張：昨年度までで、当初予定していた長波長放射推定のための基礎理論確立を完了させた。今年度はさらに、長波長放射の受熱点に対して複数の都市構成要素(建物や樹木)が半球上投影面上で重なる（ある要素からの長波長放射が、別の要素により遮蔽される、もしくは透過減衰が発生する）条件にも適用可能な理論の拡張を行った。2.ドローンを用いた都市構成要素の長波放射特性の計測：昨年度に引き続き、宮城県仙台市東北大学構内で、夏季と秋季に10m高さの樹木及び2m高さの小型建築物を対象とし、可視画像と熱画像を同時撮影可能なデュアルカメラを搭載したドローンを用いて、表面温度の面分布情報を1時間間隔で取得した。長波長放射の方向特性の時間変化と、季節変化を分析した。3.計測結果に基づく3Dモデル及び長波長放射モジュールの作成：昨年度整備した、撮影した可視画像と熱画像を用いた、樹木及び小規模建築物の可視画像3Dモデル（3次元点群モデル）と熱画像3Dモデル（三角メッシュで構成される3次元モデル）の作成手法に則り、それぞれ3Dモデルを作成した。さらに、小規模建物の3Dモデルを用いて、基礎理論に則るかたちで長波長放射モジュール（建物から各方向に発される長波長放射の放射強度をレーダーチャートにプロットした、長波長放射強度分布）を作成した。また、当該モジュールを用いて予測される長波長放射環境について、非定常熱収支解析の結果と比較することによる精度検証を進めている。

1. Development of the basic theory of the high speed estimation of long wavelength radiation: the establishment of the basic theory of the high speed estimation of long wavelength radiation has been completed. This year, the long-wavelength radiation is affected by hot spots, and a plurality of urban constituent elements (buildings and trees) are heavily projected on the hemispherical plane. 2. Measurement of long-wave emission characteristics of urban components: In the past year, the city of Miyagi, Sendai, Tohoku University, summer and autumn, trees 10 meters high and small buildings 2 meters high were imaged, visual images and thermal images were simultaneously imaged, and surface temperature distribution information was obtained at 1 time interval. Analysis of temporal and seasonal variations of directional characteristics of long-wavelength radiation 3. The measurement results show that the basic 3D images and long-wavelength emission images are prepared in the past year, and the visual images of trees and small-scale buildings are prepared in the past year. In addition, the 3D radiation intensity distribution of small-scale buildings is calculated according to the basic theory. When the model is used to predict the long-wavelength radiation environment, the results of unsteady thermal analysis are compared and the accuracy is improved.

项目成果

DEVELOPMENT OF RAPID-ESTIMATION METHOD FOR LONG-WAVE RADIATION DISTRIBUTION WITHIN URBAN SPACE

城市空间长波辐射分布快速估算方法的研制

• DOI: 10.3130/aijt.29.898
• 发表时间: 2023
• 期刊: AIJ Journal of Technology and Design
• 作者: 石田泰之;小林光;藤山真美子;持田灯
• 通讯作者: 持田灯

実大樹木を対象とする葉温の空間分布の予測に関する研究

大树叶温空间分布预测研究

• 发表时间: 2023
• 期刊: 2023年度日本建築学会大会(近畿)学術講演梗概集
• 作者: 出牛すずか;橋本悠実;石田泰之;持田灯
• 通讯作者: 持田灯

ドローンを利用した都市構成要素が発する長波放射量推定法の開発(その2)ドローンを利用した小規模建築物の3D モデリング及び長波長放射強度の算出

开发使用无人机估算城市构件发出的长波辐射量的方法（第 2 部分） 使用无人机对小型建筑物进行 3D 建模并计算长波辐射强度

• 发表时间: 2023
• 期刊: 2023年度日本建築学会大会(近畿)学術講演梗概集
• 作者: 石田泰之;藤山真美子;小林光;持田灯
• 通讯作者: 持田灯

ドローンを利用した都市構成要素が発する長波放射量推定法の開発（その1）長波放射量推定法の提案及びドローンで取得した可視・赤外線画像に基づく小規模建築物の3D モデリング

开发利用无人机估算城市构件发出的长波辐射量的方法（第1部分）提出基于无人机获得的可见光和红外图像的小型建筑物的长波辐射量估算方法和3D建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuke Duan;Kai Ye;and Fuminobu Ozaki;Qiang Lin;山口卓巳，尾崎文宣;Yonghang Xie;Zhang Wang;松本英樹,葉凱,尾崎文宣;Yumi Hashimoto;佐藤禄郎,尾崎文宣;Erina Chiba;松本英樹;石田泰之
• 通讯作者: 石田泰之