Комплекс градостроительных задач и методы их решения с использованием ГИС-технологий


Комплекс градостроительных задач и методы их решения с использованием ГИС-технологий
Работа подготовлена
Лузяниной Валерией Александровной
НЧОУ «Дельта»
Санкт-Петербург
2016
Процесс градостроительного проектирования и управления территориями достаточно сложен. Проектирование территорий касается не только различных проблем, связанных с территориальными ресурсами. Это еще и подытоживание перспектив дальнейшего развития в среде экономики, социальной сферы, истории, культуры т.д. Мировая строительная практика доказала, что нецелесообразное пространственное освоение территорий является проблемой, которая относится к разряду трудноразрешимых. Не случайно в урбанистике работают не только архитекторы-планировщики. В разработке документов градостроения принимают участие геологи, инженеры, географы, экономисты, экологи — специалисты разных отраслей. Важным фактом является правовая основа градостроения. В России она на современном мировом уровне, чему способствовал новый Градостроительный кодекс РФ. Он обязал исполнительную власть любого радиуса воздействия иметь документы утвержденного планирования территории. С этого момента градостроительная документация становится важным ключом в управлении городскими территориями, содействуя принятию актуальных решений, которые нацелены на стабильное развитие муниципальных образований и возникновение новых городских территорий в субъектах страны.
Обычная градостроительная документация, которую составляли до возникновения компьютеров, отличалась серьезными недостатками: неполной информационной обеспеченностью строительных программ; существенную сложность создавал и ограничительный гриф на использование закрытой картографической информации в качестве подосновы; чертежи имели достаточно большой формат и к тому же часто создавались в одном комплекте. Иногда чертежи генерального плана было трудно воспринимать из-за сверхнасыщенности условными обозначениями. Недостатком была и низкая возможность внесения оперативных изменений проектных нововведений, которые могли возникать в связи с какими-либо корректировками. Все перечисленные выше существенные недочеты значительно затрудняли оперативное использование градостроительных проектных документов. Поэтому они фактически не использовались градостроительными службами в работе, что приводило ко многим градостроительным искажениям и неточностям.
С возникновением компьютерных технологий, а позже и ГИС, градостроительное проектирование получило широкие возможности к развитию и созданию документов в совершенно новом облике. И позже это изменило сам подход к конструированию. Оно было несколько усовершенствовано одной немаловажной чертой ГИС-технологий: они давали возможность широкого применения от создания плана расселения и до проектов застройки территорий.
Рассмотрим степень участия ГИС в современном градостроении.
Начальные данные строительных организаций (в том числе графические документы) часто представляются на различных картографических основах или в виде инженерных схем. И технологии ГИС дают возможность приводить их к единой картографической основе. Происходит сопряженный анализ информации, создается синтетическая схема "Комплексный градостроительный анализ территории", где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. Базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным. В ГИС создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по необходимым направлениям, которые представляют собой тематические картографические и семантические базы системы. На основе анализа разрабатывается проектный план, проектные перспективы по градостроительному развитию территории. Специализированные инженерные проектные схемы, детализируют и подкрепляют проектные предложения генерального плана. Здесь использование ГИС-технологий также оказывается достаточно действенным. Ядро территориальной ГИС - градостроительная геоинформационная система.
Возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии изучаемой территории в виде разнообразных тематических карт, в виде цифровых картографических слоев ГИС, получаемых путем ландшафтно-индикационного дешифрирования одного и того же снимка, — очень важное преимущество космических изображений, которые активно применяют в градостроительных ГИС. Учитывая, что природные факторы во многом определяют размещение промышленно-коммунальных зон, объектов инженерной инфраструктуры, рекреационных объектов, значение материалов космических съемок для этих целей трудно переоценить. Даже одно космическое изображение хранит в себе информацию об отдельных компонентах природы: ландшафтах, о растительности, гидрографии, о направлении использования земель, рельефе, почве, геологии. Для архитектора-проектировщика становится возможным увидеть предмет своей деятельности в деталях будь то город, район или область. Общая картина исследуемой территории не обедняется как на карте.
Важно, что цифровые космические изображения позволяют совмещать на экране компьютера картографические слои и космическое изображение: оно делает картографические материалы более конкретными и точными. Появляется возможность изучения отведенной под градостроительство территории в целом, отдельными частями, конкретными участками, чему способствует разрешение космических изображений: оно может составляет от 1 до 10 м на местности.
Одной из тематических технологий, созданных специально для градостроения, является ГИС «Генеральный план», которая позволяет решать множество задач.
Для эксплуатации этой ГИС необходима лишь четкая организация процесса работ и минимальная подготовка специалистов. Базы данных не являются статичными: их можно обновлять, вводя новые характеристики. Картографические слои можно совершенствовать, есть все необходимые условия для создания новых тематических слоев. «Генеральный план» делает возможным совмещение цифровых картографических слоев в любом сочетании, что позволяет создавать исключительные картографические документы под определенные задачи. ГИС-технологии позволяют создавать карты с таким содержанием, которое будет полностью отвечать требованиям пользователя. Например, можно поставить следующие задачи к выбору территории: «с возможностью подключения к инженерным сетям» «вне нахождения лесного массива в радиусе 300 м», «исключая ареалы загрязнения почв», «с уровнем подземных вод выше пяти метров». Есть примеры решения и более сложных задач: ГИС используют проектировщики при выборе качественных площадок для постройки аэропортов. В этом случае анализируются тематические слои вплоть до маршрутов пролета птиц. Применение технологий ГИС в проектной градостроительной документации дает возможность принятия научно доказанных, обоснованных проектных предложений, которые опираются на всесторонний компьютерный анализ современного состояния и возможного использования территории города, инженерных систем, уличной и дорожной сетей.
Еще одно направление, где ГИС наиболее эффективны, - это создание схемы планировочных ограничений, когда на одну схему нужно нанести информацию из разных отраслей, влияющую на решения по планировке Генерального плана. Сюда относятся и инженерно-строительные ограничения, и водоохранные зоны различных водоемов, санитарно-защитные зоны предприятий, охраняемые природные территории, зоны от магистральных трубопроводов. Таким образом, создается единое территориальное информационное пространство: проектная градостроительная документация становится доступной для всех служб города. Ведомство, решая какой-либо вопрос по своему кругу задач, может по электронной версии уточнить решения «Генерального плана» по этой территории, избежать градостроительных ошибок. Городские службы могут оповещать друг друга по сети обновлениями в информации, что очень важно для таких сложных механизмов как градостроение и управление. На основе планов районных застроек необходимо решать проблемы, касающиеся застройки и землепользования, которые дали бы людям право на достойную среду обитания. С развитием общества и его деятельности экологические требования становятся все жестче, что, безусловно, делает уровень жизни населения выше. Многосторонние отношения при создании планов территорий должны быть рассмотрены комплексно. И современные геоинформационные технологии способны помочь в этом.
В проектах планировки основной является идея архитектора, которую он реализует в авторском эскизе. Этот эскиз является базой для дальнейшего проектирования и наполняется различными тематическими схемами. Современные технологии позволяют представить бумажный эскиз в качестве растровых изображений в заданной системе координат и проекций и визуализировать его в слоях ГИС. При разработке проектов планировки меньших по площади территорий архитекторы используют технологии трехмерного моделирования. Создается ряд контекстуальных изображений, которые наилучшим образом выявляют все стороны объемно-пространственной композиции и архитектурно-планировочных решений проекта.
При составлении различных планировочных проектов в необходимом масштабе обязательна подробнейшая проработка единиц градостроения. Эти необходимые условия может выполнить унифицированное семейство программных продуктов нового поколения ArcGIS 9.Х. В частности необходимым при градостроительстве может стать дополнительный модуль ArcGIS 3D Analyst. С его помощью можно осуществить просмотр данных в планиметрическом 3D виде с помощью ArcScene;
сделать запросы к ГИС данным с использованием 3D расстояний;

решить задачи 3D анализа, например « каково влияние предполагаемого здания на городской пейзаж?»;
построить и проанализировать какие-либо поверхности (например, изучить направление уклонов, различные экспозиции).
.
Основой планировочной структуры района, находящегося в разработке, может стать транспортная схема, выполняемая с помощью программы AutoCAD. Схема улично-дорожной сети и план красных линий в формате AutoCAD (dwg-, dxf-файлы) конвертируются в формат ArcGIS 9 (Shape-файлы, классы базы геоданных). Главным преимуществом ArcGIS 9 является возможность редактирования схем в системе уже существующих картографических слоев, к которым создается база данных с атрибутивной информацией. Итогами разработки проектов планировки территории являются определение планировочных и инфраструктурных мероприятий по подготовке и многоплановому освоению площадок, что в свою очередь является основой для разработки четкой программы реализации и финансирования нового строительства. Созданные материалы - каркас для осуществления дальнейших этапов планирования территорий проектов межевания, планировки отдельных кварталов и градостроительных планов земельных участков.
При проектировании промышленных комплексов осуществляется вертикальная планировка рельефа места расположения объекта: определяются отметки всех сооружений и коммуникаций, имеющихся на генеральном плане. Для автоматизации этого процесса была создана программа VOPL. В ней активно используются алгоритмы, методы и ПО создания и графической визуализации цифровых моделей рельефа местности. VOPL целенаправленно перебирает имеющиеся варианты планировки, подсчитывая для каждого стоимость земляных работ, и выбирает представителя с минимальной стоимостью. На графопостроителе вычерчивается картографическая схема земельных работ.
Итак, ГИС в градостроении используют для решения следующего списка задач:
- выбор участка под застройку при учете абсолютно всех необходимых параметров (удаленность от промышленных зон, глубина залегания грунтовых вод, характеристика почвы, четкие и достоверные границы административных районов, состояние и характеристики рынка недвижимости на прилегающих территориях и т.д.);
- планировка распределения объектов социальной инфраструктуры в районе застройки с учетом созданной на данный момент инфраструктуры прилегающих территорий;
- проектирование инженерно-энергетических сетей территории застройки с обостренным вниманием на рельеф местности и характеристики грунта;
- планирование транспортной сети, основных и дополнительных маршрутов движения транспортных средств;
- определение и оптимизация необходимого количества техники, сил и материальных средств для выполнения строительных работ;
- определение близко расположенных поставщиков строительных и отделочных материалов, специализированных организаций, предоставляющих различные услуги, необходимые в процессе строительства;
- расчет максимально удобных маршрутов доставки строительных материалов с целью сокращения времени и минимизации стоимости доставки.
Для создания проектов сетей инженерных коммуникаций и управления ими из семейства ГИС постепенно выделился класс инженерных ГИС. Они обладают значительным набором специализированных функций:
- проектирование инженерных сооружений (строительство дорог, расчеты по гидрологии и гидравлике и т.д.);
- проектирование профилей наружных коммуникаций (сети водоснабжения, тепло- ,газопровода, канализации);
- управление системой инженерных коммуникаций — от точного месторасположения на карте с описаниями местности до группы материалов объектов сети, сроков их службы;
- сбор и анализ данных о нагрузке инженерных коммуникаций;
- подготовка и ведение графиков плановых ремонтов инженерной сети, анализ технического состояния;
- точное обнаружение мест неполадок и аварий на инженерных коммуникациях;
- автоматизация составления нарядов на ремонт, смет на приобретение необходимых частей на замену для осуществления различных работ.
И это лишь часть задач для строительной отрасли, которые эффективно помогают решать прикладные ГИС. Улучшить качество решения таких сложных и трудоемких при ручной или не полностью автоматизированной обработке информации задач, значительно уменьшить сроки на их выполнение помогают средства пространственного моделирования и анализа ГИС. Это стало возможным за счет автоматизации многоуровневой оценки показателей местности, по которой предполагается проведение трассы. Использование специализированных ГИС позволяет создавать несравненно большее количество вариаций маршрутов, сравнивать их показатели и выбирать действительно оптимальный вариант при минимальных затратах времени и трудовых ресурсов. Современные средства импорта данных дают возможность использовать в прикладных ГИС федеральные, муниципальные и отраслевые базы данных, информацию НИИ и других заинтересованных организаций в стандартных форматах. Это заметно сокращает расходы на получение начальной информации о характеристиках исследуемой области. Кроме того, пространственные данные, которые впервые получают при производстве инженерно-изыскательных работ, помещают в базу ГИС единожды, а используют впоследствии многократно для решения самых разнообразных задач.
Источники:
1. "Градостроительный кодекс Российской Федерации" от 29.12.2004 N 190-ФЗ (принят ГД ФС РФ 22.12.2004) (действующая редакция от 20.04.2014)
2. Сергей Скатерщиков «ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями», «ArcReview» №3 (18)/2001 http://dataplus.ru/news/arcreview/detail.php?ID=2620&SECTION_ID=653. Журкин И.Г. , Шайтура С.В. Геоинформационные системы. - М.:КУДИЦ-ПРЕСС,2009.-272с.
4. http://old.mosmap.ru5. http://www.gisa.ru6. http://giscity.ru/
7. http://www.radixtools.ru/publish-gis-tech#0.0.28. http://resources.arcgis.com/ru9. http://www.autodesk.ru

Приложенные файлы

  • docx State
    Размер файла: 721 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий