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look_for_shade

yrarchi
June 18, 2019

 look_for_shade

yrarchi

June 18, 2019
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Transcript

  1. look for shade
    Pythonを用いた日影の計算
    PyData.Fukuoka Meetup #4
    2019/06/18
    yrarchi

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  2. 今回のテーマ
    もうすぐ、暑い夏がやってくる!
    少しでも、日陰を歩きたい…
    どの道を通ると
    日陰が多いんだろう?
    何時に出かけると
    日陰が多いんだろう?
    道路の何%が日陰になるか、Pythonで計算してみよう!

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  3. 日影のできかたを決める要素は何か?
    - 緯度・経度:福岡市

          (福岡県庁の緯度経度を

           使用)


    - 日付:夏至(2019/6/22)


    - 時間:日の出〜日の入まで15分ごと

    に変えて計算


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  4. 道路にかかる影の割合を決める要素は何か?
    - 建物形状・高さ:6.0m * 6.0m * 6.0m


    - 道路幅員:4.0m


    - 道路からの離れ・隣棟間隔:1.0m


    - 道路の方位角:22.5°ずつ変えて計算


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  5. 道路にかかる影の割合を決める要素は何か?
    - 建物形状・高さ:6.0m * 6.0m * 6.0m


    - 道路幅員:4.0m


    - 道路からの離れ・隣棟間隔:1.0m


    - 道路の方位角:22.5°ずつ変えて計算


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  6. 計算過程_1
    ①モデル建物画像
     読込み
    ②モデル画像回転
    ③建物の輪郭を検出
        ↓
     コーナーの座標を
     求める
    import cv2
    model = cv2.imread("img/model.png")

    for angle in [angle/10 for angle in range(0, 1800, 225)]:
    img = rotate_img(angle, model)

    contours = find_contours()
    approx_contours = approximate_contours()

    画像処理を行うライブラリ OpenCVを利用

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  7. ⑥道路のうち、影と
    重なる割合を求める
    ⑤影の座標を求める
    計算過程_2
    ④諸条件より太陽の
    方位角・高度を出す
    def calc_coordinate_of_shade():
    h = calc_solar_altitude()
    A = calc_azimuth()
    shade_longth = bldg_h_pixel / math.tan(h)
    shade_x = shade_longth * math.sin(A) * -1
    shade_y = shade_longth * math.cos(A) * -1
    return shade_x, shade_y

    for time in [i / 100 for i in range(500, 2000, 25)]:

    shade_x, shade_y = calc_coordinate_of_shade()
    shade_msk, hull_points = make_shade_mask()
    road_shade_per = calc_per_of_shade_on_road()

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  8. 結果
    日の出 日の入り
    南中時刻

    45°
    90°

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  9. 実際の道路で求めてみる_1
    天神駅
    福岡県庁
    道路の方位角を取得して、経路上の影の割合を出してみる
    import osmnx as ox
    import networkx as nx
    G = ox.graph_from_point((latitude, longitude), distance=1800,
    network_type="walk")

    origin_node = ox.get_nearest_node(G, origin_point)
    destination_node = ox.get_nearest_node(G, destination_point)
    route = nx.shortest_path(G, origin_node, destination_node, weight="length")

    G = ox.add_edge_bearings(G)
    bearings = pd.Series(ox.get_route_edge_attributes(G, route, "bearing"))

    OpenStreetMapのデータを利用して街路網の計算を行えるOSMnxを
    利用

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  10. 実際の道路で求めてみる_2
    例えば、16時に出かければ
    道路の80%超は日陰に
    なっている
    (※ 経路上の建物が全て
       モデル通りならば!)

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  11. まとめ
    今回できたこと:
     - モデル建物における道路を占める影の割合 の算出
    課題:
     - 実際の建物の形状・高さを用いた計算
    資料:  https://github.com/yrarchi/look_for_shade
           https://yrarchi.net/look_for_shade/

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