闲聊来的方案居然入围了WLA学生奖？| 竞赛作品

XIN的景观图志

2024-08-30

The following article is from 环球设计联盟 Author 孙策

ASLA+IFLA竞赛公开课将于明晚开始~点击上图了解

本文转自：环球设计联盟

来自浙江大学艺术与考古学院＆计算机学院

作者：孙策

物联网视角下城市扩张地区应对森林火灾解决方案

——以新南威尔士州霍克斯伯里河为例

来认识下作者及团队吧

负责人：孙策

浙江大学环境设计

2020WLA入围、浙江大学建筑学会VR学社创始人之一

指导老师：陈健

成员：高瞻宬、黄樾、吴玥阳、徐超颖

这个方案完成于大三下学期，最初起源于一个小问题的解疑，在制作过程中便考虑了投递竞赛的可能，并在陈健老师的指导下完成了这个方案。

方案讲述的是来自环境设计、产品设计、农业资源与环境共三个专业的学生合作讲述自己对于物联网影响以新南威尔士州霍克斯伯里河流域为例的森林火灾防治的思考。

成果展示：

兴趣起源

一直在不经意间听到过“物联网（IoT）”这个概念，去年年初正赶上与交互的同学交流，问他物联网到底是什么？有什么影响？他含糊其辞与我解释一番，大概意思是他也不知道。

也许我们最初仅仅想知道这个答案，然后资料找得一发不可收拾，不肝个方案可惜了。

一个例子便能讲明白：冰箱贮藏食物，吃完便需要去菜场超市。如果在冰箱加一个计重器，当食物重量少了，便提醒你去买东西，甚至是直接与超市发送信息送货上门。这就是一个物联网流程，原本一次性的买卖便成了持续的物流服务。

由于物联网如今在家居方面应用广泛，在景观中用之寥寥，我提议用物联网做个方案，一拍即合。

当时澳洲火灾出镜率异常之高，那就挑了澳洲新南威尔士州。

不过澳洲时常来一下火灾，也不仅仅当年。澳洲人民一直把他们所处的自然环境放在一个很高的位置上，对于森林火灾，在他们普遍认知里，山火每年都会发生，这无可厚非。通常消防系统不会过多干预，他们相信：山火是大自然自我调节的机制。燎原之后，树木会重新生长，生命会重新孕育。

对于人类来说，“适应”灾害变成了防灾能力的多种表现之一，最关键的内涵是尊重自然灾害客观规律和发挥人类主观能动性之间的权衡。当灾害影响可以避免或影响可控时，“适应”灾害即为“抵御”灾害；当无可避免或影响不可控时，“适应”灾害即为“规避”灾害。

所以我们要提升人类对于山火更好的适应性。

场地探究

巧合的是，这个地方挺适合做物联网。

场地位于澳大利亚温莎——悉尼城市带东北边缘的郊区，霍克斯伯里河于此蜿蜒而过。它是城市扩张的前沿，道路在此建设、农场在此开发。如果在周围走走，时常能闻到桉树林的清香。

但这些因素在干旱时期存在巨大的火灾隐患。此外，森林火灾蔓延迅速，将严重威胁周边城市的安全。许多研究已经证明，灭火的最佳时间是它第一次发生。作为城市和森林之间的过渡区，防火工作在这一地区的重要性是不言而喻的。

我们发现周边城市消防设施建设比较完备，但针对重大火灾人员不足。有限的消防人员无法应付广袤土地上可能发生的森林火灾。面对人缺乏的问题，我们非常自然地想到物联网的优势——实现人工智能解放人类劳动。

整个物联网过程是：传感器——云端——AI 分析——反馈行为。其关键是对象对某些问题的行为反馈，澳大利亚现有的设施足以完全完成前两部分的过程，在许多现有的研究分析中，我们能通过 AI 分析得到结论，但随后仍需要大量的人员参与火灾。我们在这里思考的是：我们能否为不需要大量人工干预的对象建立反馈机制？

分析了火灾传播方式及影响其传播的因素，我们在现有状况下构想了 3S（RS,GIS,GPS）技术和输电线路对于火情的预测，并设计隔离带使其兼具主动与被动隔离大火的功能。关于隔离带，我们根据研究中发现的坡度因素进行了分析和利用，提出了一种新的防火形式，其中包括我们的物联网反馈机制概念。

考虑到未来的城市扩张，我们希望提前为潜在的城市地区制定物联网，并有计划地提高未来的城市消防能力。物联网系统可以集成到未来的城市防灾系统中。

规划手段

1. 输电线路森林火灾监测预警系统

根据场地丘陵地形与高等级风力的现状，我们把风力资源作为接下来城市发展中的主力资源。它在建设初期可以为物联网反馈动作提供动力支持（严重火灾时往往伴随大风），同时在未来满足人们日常生活的需要。

但风力资源仍需要转化为电力传输，如今越来越多的输电线路穿过高山峻岭地带，这些地区独特的地形地貌、气候条件极易引发山火，包括澳大利亚在内的许多国家都发生过因山火引发线路跳闸的事故。那么我们在此考虑赋予输电线路监测火情的功能，使人们可以更好地对其进行维护，同时它将承载着山火预警的作用。

输电路线识别火电的原理是检测其亮度与温度值。根据适用于绝对黑体的普朗克公式，可推导亮度温度计算公式：

式中：c为真空中的光速，k 是玻尔兹曼常数，k= 1.38×10^-23J/K， h为普朗克常数，h= 6.63×10^-34 J· S，ωλ为辐射出射度。而辐射出射度ωλ计算公式：

ω_λ=( D_N-offset)*scales

其中： D_N 为影像的灰度值；offset 和 scales 分别为波段的偏移值和增益值。将结果代入亮度温度计算公式，即可计算出山火监测相关通道的亮度温度值。

2. 隔离带路线

由于当时迷恋于麦克哈格的千层饼的规划方式，这次正好有这样的机会。

我们鉴别影响隔离带建设的诸多关键因素并将这些因素按最小至最大的代价加以分级。其中可以区分为社会价值和自然地理因素，并把它们由高到低分级。我们能将这些因素加以区分并表示出来。在这里，定义色调越黑则表示价值越大，即不适宜隔离带建设。当这些图片被制成透明并把这些因素重叠在一起时，花费代价最小的地区也就是图上色调显得最淡的地方。

3. 基本单元

当坡度为10°时，火势的移动速度明显翻倍，当坡度为20°时，火势的移动速度明显翻倍。当坡度达到25°时，火焰形成垂直火焰。这是我们设计的基础。因此，防火设计为10度和80度的梯子组合。

由于夏季当地气候干燥，防火效果全年收集雨水。冬季和春季的降雨确保有足够的地下水。当紧急情况到来时，水可以很容易地从含水层获得。服务器分析从所有位置接收的火灾信息。当命令收到时，洒水器将立即启动。洒水器的取水管与含水层相连。在泵的帮助下，水从喷口喷出。

此外，它还有对人和动物的照顾，安排动物通道，景观走廊和休憩空间。出于生态和成本考虑，土壤、石粒和混凝土预制形成最终的防火隔离区，汲水管和洒水喷口集成到混凝土预制件中。

小记

首先要感谢一下陈健老师对于这个方案的关注与指导。

对于整个项目来说，这个对概念探求的起点令自己满意，在过程中也是把之前各种碎片化的设计方式串联起来，出图时也非常爽地应用了各种软件。

与一般的课程设计不同，在出图之前，我们一直是查到新资料、交流讨论的循环，氛围很是轻松，但也许是景观专业问题考虑之复杂，使交互的朋友断绝了将来转景观的念想。

在出图到一半的时候偶然看到了WLA2020的竞赛，便匆匆赶了图入了个围。不过在不断回顾这个方案的过程、结果、对此别人的方案，仍不时会发现自己的许多问题，比如规划手段的不足、当地文化的考虑缺乏，因此在后半年一直会不时地修改方案，增减图纸。

往期竞赛获奖作品：（点击下方文字进入链接）

1、最高奖作品——中国大学生对巴西贫民窟的更新之策

2、获奖作品 | 荣誉奖——Leverage Maré with art