3D航拍技術與環境模擬的在地建置與應用
成大測量系與建築系於108年5月17日上午前往三股國小,將3D建模、航拍技術、氣候監測、環境模擬、建築與環境控制等專業融入三股國小五年級的自然課中,並提出熱環境調適策略。在大學社會責任計劃IMPACT團隊與三股國小許志彰校長的創新教育發想下,結合實測與學校風雨球場熱環境改善,讓學生在覺察問題、探索成因到擬定解決策略的學習過程中,將科學知識實際運用在生活場域的改善,培養孩子具有活用科學知識系統思考與解決問題的素養。
測量系饒見有教授的研究團隊,利用UAV航拍技術,建立濱海15個聚落的仿真3D立體模型,再將模型的圖像轉為具有高度資訊的DSM(數位表面模型Digital Surface Model)檔案,包括台南著名的北門水晶教堂、井仔腳聚落、台南南鯤鯓代天府、扇行鹽田及青鯤鯓漁港等。其中亦包含823風災淹水甚劇的新圍聚落、錦湖里與北門國中等。
建築系楊馨茹博士於建築微氣候模擬與調適策略課程中,帶領碩士班同學使用DSM檔案,匯入戶外氣候模擬軟體ENVI-met進行環境的模擬。楊馨茹指出,模擬時必須考慮到不同建成環境的元素會產生的限制。同時,更重要的是,電腦模擬與現場實測是相輔相成的。因此,特別安排該課程同學前往三股社區,進行一日的實測教學。
當日上午,分別於三股社區架設4個溫濕度監測儀器,以小組為單位記錄實測之資料。實測過程中,同學不僅可熟悉量測環境的標準程序,亦可學習到如何透過實測,將複雜的空間量化以利分析。
當天特別的是,透過將建築系建築微氣候模擬與調適策略的課程結合三股國小五年級之自然課課程,以課程參與及見習的方式,延伸自然課中的熱傳遞知識,也了解如何量測戶外環境的物理現象,包括風速、熱影像、輻射溫度、地表溫度等,用科學數據具體化環境的熱現象,甚至可學習到如何利用環境規劃的策略改善空間熱現象。
此外,當天課堂上, IMPACT團隊在三股國小許志彰的帶領下,與李佳涵、王文聖、陳昭河、黃賢宗等老師,使用縮尺模型與操作空間模擬,學生們透過觀察建築內部的流場環境動畫,可有效學習熱環境的物理原理。同時,由建築系吳宜庭助理先以Flow Designer數位模擬軟體建模,隨後讓學生動手改善模型,接著,吳宜庭再解說學生選擇的最佳調適情境之前後差異,讓學生體驗應用知識改善環境的成就感,觸發學生探尋知識與獨立思考的能力。
3D立體模型重建技術從資料的獲取、生產到應用,乃是跨領域的結合,可以幾乎全自動的方式完成,不需仰賴傳統的人工立體測繪及建模,即可精確的將建築物外型及各式地物的三維空間資訊,以不同解析度的仿真3D模型呈現。未來,透過建築系、都市計劃系、環境規劃系的專業,把模擬的工具發展至規劃設計之工具,讓大環境的氣候分析進一步落實至微氣候的模擬,能夠更具體的將環境知識應用的規劃設計層面。期許從大學社會責任中,發展未來建築與都市設計創新的就業市場,拓展國際化的智慧城市。
本計畫為教育部補助之 108 年大學社會責任USR實踐計畫「台南濱海地區環境變遷調適計畫」(Implementation plan adapted to environmental change in Tainan coastal area,簡稱IMPACT),由成大建築系林子平老師、水利系張懿老師、水工所江文山副所長、環工系張智華老師、建築系薛丞倫老師及都計系黃泰霖老師共同執行,並由測量系饒見有老師支援沿岸及社區的航拍與 3D模型的建置。IMPACT計畫目的是探索環境變遷下台南濱海區域面臨的問題,培育年輕學子對於在地環境及社會議題的關懷,帶領學生深入濱海社區協助在地調適氣候變遷,積極落實聯合國永續發展指標SDGs並與國際接軌,以善盡成功大學社會責任。