【高大連携・豊島岡4】 最適配置数理最適化を⽤いた豊島区池袋の緑化

1.　はじめに

• 背景
  • • 近年、気温上昇を実感する機会が増えており、特に高層ビルが密集する都市部ではヒートアイランド現象が深刻化している[1]。
      このことから、都市部で推進されている緑化施策[2]について調査し最適な配置を研究したいと考えた。
• 研究目的
  • 数理最適化を用いて最適な緑地配置を導出し、人々が快適な暮らしを送れるような緑化計画を考える。

2.　問題設定

①緑化効果の定義

日射量が多いほど，緑化による蒸散効果が大きいと仮定

②都市モデルの設定

対象範囲：豊島区池袋

土地種別：道路 ・ ビル ・ 設置不可エリア

緑地の種類：街路樹 ・ 屋上緑化 ・ 壁面緑化

豊島区予算：500 万円[3]

区画サイズ：対象範囲を 5m×5m で分割

③緑化対象植物と設置条件の設定

④Voxcity[4]を用いたシミュレーションで日射分布図を生成

⑤最適化問題として数理モデルを定式化

⑥定式化した最適化問題をソフトウェアを用いて求解

⑦最適化した緑地配置図を作成

3.　実験結果 1

最適化の結果，壁面緑化のみ採用された。

➢　壁面緑化が他の緑化方法に比べ設置コストが低く、予算制約内で最大の緑化面積を確保できたためである。

4.　実験結果 2

壁面緑化を除いた場合の最適配置を実験した。

壁面緑化を除いた場合に大きく結果が変化した。

今回の実験設定で壁面緑化は、蒸散係数が高く、設置コストが低いため、蒸散量を最大化するのに最適だと分かる。

5.　おわりに

壁面緑化が最も適切であるという結論となった。

しかし、現実的には人々が気温低下を実感できなければヒートアイランド現象の緩和にはつながらないと考える。
そのため、緑化効果の定義や評価指標を再検討する必要がある。
今後は、これまでの問題点を踏まえてモデルの改善を行い、実際の都市緑化計画として提案可能な条件設定を検討したい。

参考文献

[1] 国土交通省.（2023）. 令和４年版 国土交通白書 第６節 大気汚染・騒音の防止等による生活環境の改善：4. ヒートアイランド対策. 国土交通省.
https://www.mlit.go.jp/hakusyo/mlit/r04/hakusho/r05/html/n2764000.html

[2] 鈴木，弘孝.（2023）. 壁面緑化の研究動向と普及に向けた諸課題.
https://www.jiu.ac.jp/files/user/education/books/pdf/836-46.pdf

[3] 豊島区.（2025）. 令和七年度 豊島区予算（p.283）. 豊島区.
https://www.city.toshima.lg.jp/documents/12068/r7_toshimaku_yosannsyo.pdf

[4] Fujiwara, K., Tsurumi, R., Kiyono, T., Fan, Z., Liang, X., Lei, B., Yap, W., Ito, K., & Biljecki, F. (2025). VoxCity: A seamless framework for open geospatial data integration, grid-based semantic 3D city model generation, and urban environment simulation. arXiv preprint arXiv:2504.13934.
https://doi.org/10.48550/arXiv.2504.13934