Каталог Данных Каталог Организаций Каталог Оборудования Каталог Программного Обеспечения Написать письмо Наши координаты Главная страница
RSS Реклама Карта сайта Архив новостей Форумы Опросы 
Здравствуйте! Ваш уровень доступа: Гостевой
Навигатор: Публикации/Наши издания/Управление развитием территории/№3_2008/
 
Rus/Eng
Поиск по сайту    
 ГИС-Ассоциация
 Аналитика и обзоры
 Нормы и право
 Конкурсы
 Дискуссии
 Наши авторы
 Публикации
 Календарь
 Биржа труда
 Словарь терминов
Проект поддерживают  










Авторизация    
Логин
Пароль

Забыли пароль?
Проблемы с авторизацией?
Зарегистрироваться


width=1 Rambler_Top100

наша статистика
статистика по mail.ru
статистика по rambler.ru

Реклама на сайте
Новостные ленты

Математические модели городской среды

Повышение эффективности территориального планирования


А.В. Чернов (НП «Поволжский центр космической геоинформатики», Самара)

Массовый характер разработки документов территориального планирования обусловил большое количество публикаций и выступлений, описывающих требования градостроителей к функциональному составу информационных систем обеспечения градостроительной деятельности (ИСОГД), муниципальных геоинформационных систем (МГИС) и виду предоставляемой ими информации. Не вдаваясь в частности, общий смысл этих заявлений можно выразить фразой: «дайте нам всю информацию в удобном цифровом виде и получите качественную градостроительную документацию». В статье приводится мнение «другой стороны» рассматриваются требования к процессу и результатам разработки генеральных планов городов с точки зрения специалиста по МГИС.

Любая информационная система имеет три иерархических уровня. Нижний (учетный) уровень мониторинг, применительно к МГИС подразумевающий ведение реестров различных объектов (зданий и сооружений, инженерных сетей, тематических объектов). Средний уровень анализ (как правило, статический), верхний динамическое моделирование и прогноз. От МГИС руководство города в конечном итоге ждет решения аналитических задач (в системах поддержки принятия решений), а также моделирования и прогнозирования («если , то ») для эффективного управления городом.

Результаты моделирования и прогноза должны непосредственно отражаться в документах территориального планирования. Поэтому справедливо мнение о том, что в области территориального планирования МГИС должна использоваться «на полную мощь». Да и где же ей выступать во всей красе, как не в градостроительстве? Не в кадастре же недвижимости с его ограниченными законодательством задачами учета и не в отраслевых системах (инженерных коммуникаций, транспортных систем), где рассматриваются частные модели предметных областей.

Существующая практика разработки генерального плана

К сожалению, как видится автору, в существующей практике это, за редким исключением, не так. Перечислим основные возможности ГИС, используемые в настоящее время при градостроительном планировании:
сбор и представление данных в соответствии с едиными классификаторами;
интеграция растровых и векторных данных в общем хранилище;
совместная работа над проектом;
создание цифровой модели с возможностью различных тематических представлений;
использование простейших средств пространственного анализа (буферные зоны, подсчет статистики по территориям и пр.).

Из перечисленного следует вывод: в большинстве случаев при разработке генеральных планов ГИС используется только как интегрированный «поставщик данных», как средство для отрисовки проектных решений («продвинутый карандаш») и быстрого формирования выходных тематических схем (рис. 1). Математические модели функционирования городской среды не разрабатываются или создаются на уровне частных моделей (определение уровня шума, транспортных перемещений и пр.). Благодаря использованию ГИС сложность разработки генеральных планов снижается, но качественных изменений не происходит. Интересно, что рассуждая о функциях ИСОГД, кто-то рассматривает ее «в узком смысле», т. е. как информационное хранилище документов территориального планирования и сведений об объектах местности, кто-то «в широком смысле» как систему автоматизации деятельности управлений архитектуры, но практически никто не воспринимает ИСОГД как систему моделирования и принятия решений для устойчивого развития среды.
Рис. 1. Существующая схема разработки генеральных планов с использованием ГИС-технологий


Сначала нужно понять, что город может получить от качественно иного подхода к разработке генеральных планов, каким может быть результат градостроительного планирования (не так давно было модно использовать термин «компьютерный генеральный план»)?

Разработка генерального плана как решение задачи динамической оптимизации

Формально разработку генерального плана можно представить как математическую задачу динамической оптимизации: достичь максимума целевых функций (стоимость земли, комфортность обитания и др.) при наличии экономических, территориальных, экологических и иных видов ограничений и выработать оптимальный план (стратегию). При этом стоимость земли основная целевая функция. Во-первых, она агрегирует ценность территории, во-вторых, наиболее формализуема и просчитываема, в-третьих, связана с окупаемостью проекта за счет повышения земельного налога, арендной платы и стоимости земли под строительство при продаже на аукционах.

Почему это не делается, хотя бы в укрупненном виде (за исключением различных балансов)? Ведь существуют (экономисты их давно используют) факторные модели, модели индикативного планирования, модели типа «регулятор индикатор», которые позволяют получать значения выходных целевых индикаторов, меняя входные регуляторы. Возможно, из-за отсутствия моделей градостроители и городские управленцы так плохо понимают друг друга (а фактически читают и утверждают генплан именно управленцы и экономисты)? Конечно, на это можно возразить: во-первых, такие модели чаще всего непространственные, во-вторых, город слишком сложная система, под него многокритериальную модель не создашь. Так ли это? Математические модели используются, например, при кадастровой оценке земель. Набор исходных данных для нее во многом совпадает с набором исходных данных для составления генеральных планов городов. Однако кадастровая оценка является статической, заложенная в ней методика плохо работает при построении прогноза кадастровой стоимости после изменения значений факторов, суть которых планируемые решения по развитию городской среды (новые транспортные магистрали, кварталы и пр.). Поэтому для прогноза стоимости необходимо использовать иные подходы, наиболее приемлемый из которых рентная оценка земель.

Модели оптимизации

Модели оптимизации используют регулярное разбиение территории на ячейки одинакового размера или нерегулярное разбиение на учетные территориальные единицы типа кварталов, как правило, с постоянным видом функционального использования. К регулярному разбиению проще применять вычислительные методы, для нерегулярного легче собирать исходные данные и интерпретировать результаты. Исходными данными для моделей являются следующие значения факторов для элементов разбиения:
транспортная доступность;
инженерная обеспеченность и комфортность;
стоимость расселения (в общем случае изменение вида функционального использования) на основе данных кадастра недвижимости, стоимости земли, числа прописанных людей и др.;
наличие локусов и их влияние на соседние районы;
факторы, влияющие на стоимость освоения территории под данный вид использования.

Суть моделирования построение функции зависимости целевой переменной от значений факторов:

c (t)/ij = f (t)/j [(p (t)/1, ... , p (t)/N)],


где t квантованный период времени (год или несколько лет); i номер ячейки разбиения; j вид функционального использования.

Градостроительные решения меняют значения факторов в ячейках, например, строительство дороги меняет транспортную доступность в близлежащих (и не только) ячейках и, соответственно, значение целевой переменной. Стоимость градостроительного решения сравнивается с расчетным изменением стоимости земли, его окупаемость обосновывается изменением земельного налога и иными поступлениями. Как правило, оптимизационные модели применяются для оценки набора градостроительных решений, полученных экспертным путем.

Результатами моделирования являются:
модель, максимизирующая стоимость земли в зависимости от выбора варианта освоения территории;
альтернативные варианты освоения территории по каждой из ячеек и оценка окупаемости по каждому из них;
оптимальные планы под различные варианты освоения;
расчет ориентировочной стоимости строительства и измененной стоимости земли.

При изменении условий в процессе реализации генерального плана или на этапе его согласования можно пересчитать модель и получить новую картину. На этапе защиты проекта не придется рассказывать, что гениальные идеи руководства города не ложатся в концепцию вашего генерального плана, а можно будет доказать это, оперируя цифрами. Еще лучше дать руководству самому «подвигать ручками управления». Вот это и есть качественное изменение в разработке генерального плана, это и есть механизм для устойчивого развития города (рис. 2).
Рис. 2. Предлагаемая схема разработки генеральных планов на основе инструментов пространственного анализа и моделирования


Примеры реализации моделей оптимизации

В настоящее время предлагается, по сути, единственный вариант генерального плана, основанный на экспертной балльной или кадастровой оценке территории. Формально развитие города на ближайшие 15 лет зависит от опыта и искусства градостроителей, их субъективных предпочтений и решений, которые нельзя проверить на устойчивость, подкорректировать в процессе реализации генплана. Кроме того, невозможно рассчитать стоимость реализации в совокупности с приобретаемой выгодой. После принятия такого плана вариативность развития территории сводится к локальному выбору разрешенных использований участков внутри зон измененной карты градостроительного зонирования. Неудивительно, что так низок процент выполнения генеральных планов (до сих пор градостроители списывали это на неэффективную политику городского руководства и экономические трудности).


Повторю, что технологически создание оптимизационных моделей вполне возможно, и они создаются. В качестве примера можно привести модель градостроительной оценки земель в системе LandUse ЦНИИП градостроительства (landuse.serif.ru) и разработанный на ее основе генеральный план г. Тольятти. При таком градостроительном моделировании и последующей передаче методик и программных средств в ИСОГД города последняя логично превращается из хранилища градостроительной документации в систему ее мониторинга, анализа выполнения и корректирования в связи с изменившимися условиями, т. е. систему управления городской средой, включая территориальное планирование, с существенно меньшими затратами.

Тематическое моделирование и ГИС-анализ при разработке генерального плана и ведении ИСОГД

Перечислим дополнительные инструменты тематического моделирования и ГИС-анализа, которые можно использовать на этапе создания генплана и ведения ИСОГД:
методики и алгоритмы для укрупненной оценки мероприятий по освоению территории под конкретный вид использования на основе ориентировочного расчета стоимости строительства;
методики и алгоритмы расчета ориентировочной стоимости квартир после окончания строительства на основе измененной стоимости земли и увязка ее со стоимостью строительства, что является мощным инструментом для привлечения инвесторов;
модели оценки корреспонденций (передвижений) между транспортными районами и объемов транспортных потоков, в том числе измененных после реализации варианта генплана. Основная сложность при их использовании состоит в составлении матриц корреспонденций в связи с изменением их структуры. Теоретически для оценки можно использовать почасовую информацию о количестве абонентов в пределах зон базовых станций, взятую у операторов сотовой связи;
укрупненные модели расчета магистральных инженерных сетей на основе их потребности в каждом квартале для определения необходимости строительства и реконструкции сетей;
модель расчета суммарной экологической нагрузки на ячейки территории;
отраслевые модели размещения объектов сервиса на основе модели расселения и транспортных моделей (используя их, можно окупить часть затрат, предоставляя коммерческим организациям маркетинговые услуги);
оценка текущих тенденций в развитии городской среды, например, на основе сравнения данных дистанционного зондирования за различные периоды.

К массовому использованию технологий пространственного моделирования при градостроительном планировании

Ниже перечислим причины, сдерживающие массовое использование технологий пространственного моделирования при градостроительном планировании.

1. Использование математических моделей при разработке градостроительной документации до сих пор нормативно не регулировалось и, насколько я могу судить, не поддерживается существующими методическими разработками.

2. Квалификация постановщиков задач и системных аналитиков, разработчиков градостроительной документации недостаточна высока.

3. Создание адекватных моделей требует более тщательной подготовки исходных данных. Целевой же функцией при выборе городским руководством подрядчиков работ является стоимость при соблюдении формальных требований к выходным материалам, а не качество результата.

4. Неполные исходные данные учетной части системы. Так, для расчета (даже укрупненного) стоимости затрат на расселение квартала частного сектора (в общем случае на изменение вида функционального использования) необходимы:
данные кадастра недвижимости (а там заявочная система );
данные о прописке, основанные на реестре населения (хотя для укрупненных расчетов с погрешностью 5 10% допустимо использовать неофициальные базы данных по населению);
адресный реестр (для установления связи между данными).

5. Ограниченная поддержка временной составляющей в архитектуре используемых ГИС. Некоторые исследователи (например, В.Г. Горбачев, директор ЦСИ «Интегро», Уфа) говорят о необходимости для целей моделирования строить ГИС, основанные на принципиально новой архитектуре.

Для инициации использования описанных систем моделирования при разработке генеральных планов и планов их реализации предлагается нормативно закрепить (или на первом этапе методически рекомендовать) выполнение следующих работ:
расчет измененной стоимости земли и других целевых переменных после каждого из этапов, а также формирование проектной комплексной оценки территории;
укрупненный расчет измененной транспортной доступности, инженерной обеспеченности, экологической нагрузки;
расчет ориентировочной стоимости реализации мероприятий генерального плана и взаимосвязей между мероприятиями генплана;
обязательная передача программного обеспечения и результатов моделирования в ИСОГД.

Дополнительно предлагается разработать методики обоснования начальной цены аукционов по предоставлению земельных участков под строительство с использованием математического моделирования, а также разработать порядок внесения изменений в градостроительную документацию на основе результатов мониторинга и моделирования в ИСОГД.

Заключение

В заключение приведу ассоциативные примеры, дающие ответы на вопросы: «почему надо делать больше, чем прописано в Градостроительном кодексе РФ» и «почему от системы периодической разработки (корректировки) градостроительной документации надо переходить к системе ее непрерывного мониторинга».

На первый вопрос отвечает история создания земельного кадастра, который тоже позиционировался как система управления городскими ресурсами. Как показала практика, реальная отдача идет только в тех городах, где делали больше, чем было прописано в изменяющемся законодательстве и нормативных документах.

На второй вопрос отвечает история создания и обновления топографических карт местности. Переход от периодического обновления (один раз в пять лет по всему масштабному ряду) к постоянному дежурству по результатам геодезических измерений и отражение результатов в цифровом виде привели к несомненному прогрессу отрасли.

Статья написана по материалам доклада на 6-й Всероссийской конференции «Градостроительство и планирование территориального развития России», прошедшей 22 25 июля 2008 г. в г. Набережные Челны. Основная задача публикации обратить внимание на необходимость использования пространственных математических моделей и повысить эффективность применения современного ГИС-инструментария при разработке документов градостроительного планирования.


См. также:
Каталог Программного обеспечения:
   - LandUse***
Каталог Организаций:
   - Геоинформспутник/Поволжский центр космической геоинформатики
Каталог Авторов:
   - Чернов А.В.

Разделы, к которым прикреплен документ:
Тематич. разделы / Технологии
Страны и регионы / Россия
Страны и регионы / Россия / Приволжский ФО / Самарская область
Тематич. разделы / Градоустройство
Публикации / Наши издания / Управление развитием территории / №3_2008
 
Комментарии (0) Для того, чтобы оставить комментарий Вам необходимо авторизоваться или зарегистрироваться




ОБСУДИТЬ В ФОРУМЕ
Оставлено сообщений: 0


Источник: УПР №3_2008
Цитирумость документа: 2
06:52:29 13.10 2008   

Версия для печати  

© ГИС-Ассоциация. 2002-2016 гг.
Time: 0.028694152832031 sec, Question: 100