A Geodesign Method of Human-Energy-Water Interactive Systems for Urban Infrastructure Design： 10KM2 Near-Zero District Project in Shanghai

摘要

日益显著的气候变化对新的城市设计模式提出了巨大的挑战,我们需将如能源、水资源的使用效率等城市系统的性能元素纳入考虑范围。传统的城市设计模式注重形式的设计过程,却缺乏性能维度的考量。地理设计是一种新兴的方法,该方法更加强调系统性思维、数字技术与地理环境之间的联系。本文介绍了该领域大规模合作研究第一阶段的研究成果,并进一步提出了一种用于区域规模城市设计的地理设计方案,以整合可再生能源生产系统、能源消耗系统及雨水管理系统等,并兼顾了人类的城市生活体验。该方案结合了地理信息系统(GIS)、参数化建模技术和多学科设计优化(MDO)工具,可实现协同设计决策。为了实现近零能耗城市实验区的设计,该方案通过了测试案例的反复推演与调整。我们最终的方案有如下3个特点:(1)集成的地理设计和参数化设计:方案采用参数化设计方法,通过自定义程序算法生成焦点尺度的原型,并应用地理设计来评估设计方案的性能;(2)关注设计流程:方案阐述了设计过程中的问题定义标准、信息的选择标准以及设计决策的制定标准;(3)多目标优化:测试案例通过性能建模生成指标,并通过多目标计算实验得出原理,从中我们可以得知如何改进该设计。本文总结了基于多学科设计优化(MDO)工具的城市设计方案和基础设施系统建模方案,并描述了随后的实施步骤。