Контрольная работа по "Программированию"

Вопрос № 65. ГИС в градостроительном проектировании управлении территориями?

Процесс градостроительного проектирования и  управления территориями крайне сложен и неоднозначен. Для того чтобы  принимать правильные решения, необходимо учитывать значительное количество факторов из разных отраслей знаний, причем не просто учитывать их, но рассматривать их в причинно-следственной взаимосвязи, которая зачастую бывает не очевидной. Не случайно в урбанистике работают не только архитекторы-планировщики, а в разработке градостроительной документации принимают участие специалисты различных специальностей: архитекторы, транспортники, инженеры по инженерным системам, географы, геологи, экономисты и т.д.

Подготовка  и обновление документации

Традиционная  градостроительная документация, создававшаяся в «докомпьютерную эру», имела ряд существенных недостатков, главные из которых:

• Недостаточная информационная обеспеченность проектов;
• Большой формат чертежей, выполненных, как правило, в одном экземпляре;
• Сложность для восприятия некоторых чертежей Генерального плана, вызванная перенасыщенностью графических изображений условными обозначениями;
• Ограничительный гриф, связанный, главным образом, с использованием закрытой картографической информации в качестве подосновы;
• Практическая невозможность оперативной корректуры проектных предложений, необходимых из-за достаточно быстро меняющихся ситуаций, что особенно наглядно проявилось в 1990-е годы в Российской Федерации.

Эти негативные моменты настолько затрудняли эффективное использование градостроительной проектной документации, что она фактически не использовалась службами города (района, области) в повседневной работе. Это, в свою очередь, приводило к многочисленным градостроительным ошибкам, результаты которых мы пожинаем практически во всех городах страны. 
Появление компьютерных технологий и, в частности, геоинформационных систем, качественно изменило ситуацию в градостроительном проектировании. Появилась реальная возможность создания градостроительной документации нового поколения. Более того, в корне изменился сам подход к проектированию. При этом, ГИС-технологии могут быть эффектно применены для всего иерархического ряда градостроительной проектной документации: от схем расселения до проектов застройки. В данной статье мы рассмотрим уровень Генерального плана города и частично коснемся вопросов Схем районных планировок - то есть тех градостроительных документов, в которых у нас есть реальный опыт использования ГИС-технологий.

Градостроительная ГИС

Сам процесс создания и само структурное построение градостроительной проектной документации очевидно свидетельствует об эффективности использования ГИС-технологий. 
Во-первых, поскольку исходные данные множества организаций, в том числе графические документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. В-четвертых, базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории (Проектный план) и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным (рис.1).

 
Рис.1. Блок-схема «Упрощенная схема разработки Генерального плана города с использованием ГИС-технологий».

Результатом такой работы становится создание полноценной  градостроительной геоинформационной  системы, которая вполне может рассматриваться  как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку  градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории.

ГИС «Генеральный план»

Прежде  чем перейти к изложению содержания ГИС «Генеральный план», хотелось бы остановиться на принципиальном вопросе  использования в градостроительном  проектировании и в управлении территориями материалов космических съемок. 
Методика использования космических изображений в градостроительном и территориальном проектировании разрабатывается НПФ ЭНКО с момента ее образования в 1992 году. Она обеспечила безусловный прогресс в развитии современных методов градостроительного проектирования, в том числе с применением ГИС-технологий. Резюмируя свой опыт в этом вопросе, хотелось бы отметить следующее.

1. Самая очевидная функция материалов космических съемок - это получение объективной и актуальной информации о современном состоянии и использовании территории города. 
   Не секрет, что традиционные картографические документы устаревают достаточно быстро, обновляются редко и, фактически, целостной актуальной картины современного состояния и использования территории города обычно нет. Ведущийся в управлении архитектуры Дежурный план города, а также аналогичные планы других служб не дают общей картины происходящих в городе изменений. А эти изменения, как правило, весьма значительны: рост оврагов, изменения береговой линии, новое жилищное строительство, новые дороги, садоводства, гаражи, свалки и многое другое - все это может быть опознано и закартировано с помощью дешифрирования космических изображений. Более того, как показывает наш опыт, во многих случаях на топографических картах изначально бывают существенные ошибки и неточности, которые не связаны с произошедшими изменениями.
2. Не менее важное преимущество космических изображений - это возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии природы и хозяйства изучаемой территории в виде разнообразных тематических карт (цифровых картографических слоев ГИС), получаемых путем ландшафтно-индикационного дешифрирования одного и того же снимка. Другими словами, одно космическое изображение хранит в себе информацию и о ландшафтах, и об отдельных компонентах природы (растительность, гидрография, рельеф, почвы и пр.), и о направлении использования земель и т.д. Учитывая, что природные факторы во многом определяют размещение селитебных территорий, промышленно-коммунальных зон, рекреационных объектов, объектов инженерной инфраструктуры и имея в виду, что в России не ведется планомерное государственное создание тематических карт необходимых для проектирования масштабов, значение материалов космических съемок для этих целей трудно переоценить.
3. Третья уникальная функция космических изображений заключается в том, что космический снимок представляет собой, по существу, фотопортрет территории. Архитектор-проектировщик получает возможность воочию, в натуре, увидеть предмет своей деятельности (город, район, область), что дает совершенно уникальный эффект, не сравнимый с изучением картографических материалов. Дело в том, что при составлении карт, в результате генерализации, многие, не существенные на взгляд картографа, детали пропадают, что обедняет общую картину территории.

Важно и то, что в настоящее время  мы применяем цифровые космические  изображения, которые позволяют:

• Совмещать на экране компьютера картографические слои и космическое изображение, что позволяет обновлять картографические материалы (рис.2);
• Использовать масштабирование космического изображения - изучение территории от общего к частному и наоборот. Другим словами, имеется возможность изучения города в целом, отдельными частями, конкретными участками, так как разрешение ряда космических изображений составляет от 1 до 10 м на местности (рис.3 - 5);
• Вести реальный мониторинг с использованием вновь поступающих космических изображений (рис. 6). Методика совмещения разновременных космических изображений, разработанная НПФ ЭНКО, позволяет в автоматическом режиме проводить выделение всех участков, на которых произошли какие-либо изменения за период между космическими съемками.

Возвращаясь к содержанию ГИС «Генеральный план»  отметим, что собственно цифровое космическое изображение составляет один из картографических слоев территориальной ГИС, а материалы дешифрирования космического изображения ложатся в основу многих тематических слоев ГИС.

Итак, ГИС «Генеральный план» состоит  из следующих блоков (рис. 7):

1. Вспомогательный блок:

- 1а - Цифровая топографическая  основа 
- 1б - Цифровое космическое изображение

2. Архитектурно-планировочный блок:

- 2а - архитектурно-планировочная  организация территории 
- 2б - градостроительная экономика

3. Природно-экологический блок:

- 3а - природные и инженерно-геологические  условия 
- 3б - загрязнение окружающей среды 
- 3в - охрана окружающей среды

4. Инженерно-инфраструктурный блок:

- 4а - транспортное обслуживание 
- 4б - инженерная инфраструктура 
- 4в - инженерная подготовка территории

Каждый  из указанных блоков системы содержит определенное количество тем, каждая из которых, в свою очередь, состоит  из значительного числа тематических картографических слоев с более  или менее обширной семантической  базой данных. Например, блок 2а - архитектурно-планировочная организация территории - содержит следующие темы:

• Опорный план (план существующего города);
• Зоны охраны и собственно памятники истории и культуры;
• Структура землепользования;
• Концепция планировочной модели города;
• Планировочные мероприятия по основным функциональным зонам города;
• Проектный план и проектное зонирование.

 
Рис. 8. Градостроительное зонирование территории г. Пермь.

Как сказано выше, каждая из тем содержит большое количество тематических картографических слоев с соответствующей семантической  базой данных. Например, тема «Опорный план», как правило, содержит десятки тематических слоев (рис. 8):

• промышленные предприятия, с базой данных характеризующих его название, адрес, размер участка, класс санитарной вредности, размер нормативной санитарно-защитной зоны и т.п.;
• жилые образования с соответствующей базой данных;
• объекты обслуживания с соответствующей базой данных;
• зеленые насаждения с соответствующей базой данных;
• и так далее.