美国的建筑部门占能源使用的 39%，其中商业建筑约占一半。随着城市应对气候变化，提高商业建筑的效率是解决方案的关键部分。
匹兹堡大学斯旺森工程学院和 Mascaro 可持续创新中心的研究人员利用匹兹堡市创建了一个基于商业建筑的设计、材料和用途的模型，以估算其能源使用和排放。虽然其他模型可能会受到公共记录数据稀缺的阻碍，但研究人员的城市建筑能源模型 (UBEM) 使用街道级别的图像对商业建筑的能源使用进行分类和估计。他们的研究结果最近发表在能源与建筑杂志上。
“我们发现，在现有文献中，商业建筑的规模一直是挑战之一。斯旺森学院土木与环境工程系的主要作者和研究生 Rezvan Mohammadiziazi 说，在城市环境中查找和处理有关成百上千座建筑物的详细信息是很麻烦的，甚至是不可能的。“研究人员需要依靠基于建筑物建造时间或机械和电气系统外观的假设。我们希望通过使用图像处理，我们可以构建一个减少一些假设的框架。”
研究人员使用公开可用的地理信息系统 (GIS) 数据和街道级图像来开发他们的 UBEM，然后创建了 20 种建筑原型，其中包括 8 种商业用途类型。 这些建筑根据用途类型和建筑类别进行分类时期。
借助用于确定建筑材料、窗墙比和楼层数的街道图像，以及用于确定建筑高度的美国地质调查局的 LiDAR 数据，研究人员能够模拟和绘制每年的能源使用强度匹兹堡的 209 座建筑物。当他们使用其他公开数据验证他们的发现时，他们的错误率只有 7%。虽然目前主要由研究人员查看图像，但研究人员希望这种建模框架最终可以利用机器学习来更快地分析和分类建筑图像。
对商业建筑的关注也是对研究领域的重要补充。
“在这个领域已经做了很多很好的工作，但关注商业建筑的研究较少，因为关于它们的数据比住宅建筑更难获取。它们更大，用途更广泛，”Mohammadiziazi 解释道。“我们想根据可接受的误差确定商业建筑的城市模型是否准确，结果确实如此。”
一个目标是创建一个其他研究人员可以复制和构建的框架，另一个目标是帮助匹兹堡市实现其雄心勃勃的能源目标。匹兹堡已加入美国其他 22 个城市，成为 2030 地区，承诺到 2030 年将能源使用、水消耗和交通排放减少 50%。通过创建估计当前使用情况的工具，该研究可以帮助政策制定者制定能源目标和效率法规。匹兹堡大学是 2030 区的成员，并承诺到 2037 年实现碳中和，以纪念匹兹堡大学成立 250 周年。自匹兹堡 2030 区成立以来，匹兹堡助理教授 Melissa Bilec 一直参与其中。
“我们很幸运——并且努力工作——与匹兹堡市以及我们自己的匹兹堡大学的设施管理部门建立了牢固的合作伙伴关系。Mascaro 可持续创新中心重视并培养我们的内部和外部合作伙伴，”Bilec 说，他也是土木与环境工程系的 Roberta A. Luxbacher 教员，以及 Mascaro 可持续创新中心的副主任。“如果没有在建筑领域采取积极的行动和可靠的规划，我们就不会达到或超过我们的气候和能源目标。模型，例如我们创建的模型，旨在帮助规划过程以实现我们的目标。”
