look_for_shade

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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
   0°
   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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