МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА имени А. Н. БЕКЕТОВА
И. М. Патракеев
ГЕОПРОСТРАНСТВЕННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ В МОДЕЛИРОВАНИИ
ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
МОНОГРАФИЯ
Харьков
ХНУГХ
2014
УДК [528:004.4′2/′6:519.854](477.54) ББК [26.1+32.973.2+22.174](4Укр–4 Хар)
П20
Автор
Патракеев И. М., доцент кафедры геоинформационных систем, оценки земли и недвижимости
Рецензенты:
Палеха Ю. Н., доктор географических наук, профессор; Омельяненко М. В., доктор технических наук, профессор.
Рекомендовано к печати Ученым советом Харьковского национального университета
городского хозяйства имени А. Н. Бекетова, протокол № 8 от 4 апреля 2014 г.
Патракеев И. М.
П20 Геопространственные технологии в моделировании градостроительных систем: монография / И. М. Патракеев. Харк. нац. ун-т гор. хоз-ва им. А. Н. Бекетова. – Х. : ХНУГХ, 2014. – 208 с.
ISBN 978-966-695-339-4
В монографии развивается методология системного анализа процессов развития крупных городов в условиях неопределенности. Неопределенность, сопровождающая развитие городов меняет традиционные представления о моделях города и процедурах подготовки и принятия решений о направлениях его развития. Методы и модели, экспериментальные данные, приведенные в настоящей работе, убедительно показывают преимущество технологии геопространственного моделирования развития градостроительных систем на основе классических однородных структур.
Монография рассчитана на широкий круг читателей, профессионально интересующихся проблемами городского развития, а также студентов и аспирантов кафедр геоинформатики, экономики, управления городским строительством, системных исследований и др.
УДК [528:004.4′2/′6:519.854](477.54) ББК [26.1+32.973.2+22.174](4Укр–4 Хар)
|
© |
И. М. Патракеев, 2014 |
ISBN 978-966-695-339-4 |
© |
ХНУГХ им. А. Н. Бекетова, 2014 |
2
ПОСВЯЩАЕТСЯ ПАМЯТИ МОЕГО ОТЦА – СИБИРЯКА, ОФИЦЕРА, НАСТОЯЩЕГО ПОЛКОВНИКА,
ТОМУ, КТО СФОРМИРОВАЛ МОЕ МИРОВОЗРЕНИЕ И МОЮ ЖИЗНЕННУЮ ПОЗИЦИЮ.
3
СОДЕРЖАНИЕ
Список принятых cокращений……………………………………………………… |
6 |
||
Тезаурус исследуемой предметной области………………………………............... 7 |
|
||
ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………………………. |
17 |
||
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….. |
20 |
|
|
1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ РАЗВИТИЯ |
|
||
ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ……………………………………............ |
30 |
||
1.1 |
Городская среда и ее особенности………………………………………. 32 |
|
|
1.2 |
Определение городской системы………………………………………… |
36 |
|
1.3 |
Эволюция города и развитие пространственной среды………………... |
39 |
|
Выводы……………………………………………………………………………... |
48 |
|
|
2. НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ В УПРАВЛЕНИИ РАЗВИТИЕМ |
|
||
ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ……………………………………………. |
49 |
||
2.1 Источники неопределенности в процессе развития |
|
||
градостроительной системы………………………………………………………… |
50 |
||
2.2Три основные модели неопределенности………………………………... 52
2.3Особенности городской системы как объекта моделирования………... 54
2.4Формальное описание класса городских систем……………………….. 58
Выводы……………………………………………………………………….......... 60 |
|
3. КЛАССИЧЕСКИЕ ОДНОРОДНЫЕ СТРУКТУРЫ В |
|
МОДЕЛИРОВАНИИ ГОРОДСКОЙ ДИНАМИКИ……………………............. |
61 |
3.1 Базовая концепция моделирования на основе классических |
|
однородных структур……………………………………………………………….. |
62 |
3.2 Типы классических однородных струкрур и отношений между |
|
ними. Понятие мелкозернистого параллелизма…………………………………… |
69 |
3.3 Моделирование на основе классических однородных структур: |
|
игра Дж. Конвея «Life»………………………………………………………............. |
70 |
3.4 Классические однородные структуры в моделировании |
|
пространственного развития градостроительной системы.………………………. |
72 |
3.4.1 Городское пространство как совокупность однородных |
|
структур………………………………………………………………………............ |
73 |
3.4.2 Преимущество однородных структур для моделирования |
|
пространственной организации градостроительной системы……………............. |
76 |
3.4.3 Представление знаний о пространственной динамике |
|
градостроительной системы с использованием продукций……………………… |
79 |
3.4.4 Определение понятия индекса соседства однородных |
|
структур………………………………………………………………………............ |
85 |
3.4.5 Многообразие подходов к определению локальных |
|
функций переходов для моделирования пространственной динамики |
|
градостроительных систем………………………………………………………….. |
86 |
3.5 Современная концепция однородных структур как основа для |
|
практического моделирования градостроительной динамики………………….. |
86 |
3.5.1 Моделирование развития агломерации на основе теории |
|
однородных структур………………………………………………………………… |
86 |
4
3.5.2 |
Моделирование движения пешеходов в городских |
|
||
условиях………………………………………………………………………............. |
|
95 |
||
Выводы………………………………………………………………………………. |
100 |
|
|
|
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНЦЕПЦИИ ОДНОРОДНЫХ |
|
|||
СТРУКТУР НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ…………………………. |
101 |
|||
4.1 Процесс городского развития и формализмы теории нечетких |
|
|||
множеств……………………………………………………………………………… |
|
|
102 |
|
4.1.1 |
Нечетко множественное моделирование пространственных |
|
||
границ урбанизированных территорий…………………………………………….. |
103 |
|||
4.1.2 |
Некоторые понятия нечетких множеств…………………………. |
106 |
||
4.1.3 |
Функционально-пространственное развитие градострои- |
|
||
тельной системы как нечеткий пространственно-временной процесс…………… |
117 |
|||
4.2 Нечеткая логика в моделировании функционально-пространственного |
|
|||
развития градостроительных систем, основаное на однородных |
|
|||
структурах……………...……………………………………………………………... |
|
122 |
||
4.2.1 |
Общие понятия о лингвистической переменной и |
|
||
нечеткой логике………………………………………………………………………. |
|
123 |
||
4.2.2 Основные понятия нечеткого управления………………………… 138 |
|
|||
4.2.3 Нечеткое управление в моделях развития градостроительных систем, |
|
|||
основанных на однородных структурах………………….......................................... |
142 |
|||
4.3 Совершенствование моделей развития градостроительных |
|
|||
систем на основе нечеткой логики.............................................................................. |
146 |
|||
4.3.1 |
Временной аспект процесса градостроительного развития |
|
||
городской территории………………………………………………………............... |
146 |
|||
4.3.2 |
Развитие градостроительной системы как нечеткий |
|
||
процесс………………………………………………………………………………… |
|
|
149 |
|
4.3.3 |
Локальные функции перехода z-автомата и логический |
|
||
вывод………................................................ |
................................................................... |
153 |
||
4.3.4 |
Процесс дефаззификации…………………..................................... 162 |
|
||
Выводы………………………………………………………………………………. |
165 |
|
|
|
5. ПРИКЛАДНЫЕ ЗАДАЧИ ГЕОПРОСТРАНСТВЕННОГО |
|
|||
МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННО-ПЛАНИРОВОЧНЫХ |
|
|||
РЕШЕНИЙ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ……………….. |
166 |
|||
5.1 Модель поиска пригодной территории для размещения |
|
|||
промышленного предприятия в пределах городской границы…………….. |
167 |
|||
5.1.1 Разработка концептуальной модели поиска пригодной |
|
|||
территории на основе применения геоинформационных технологий………… |
167 |
|||
5.1.2 Моделирование неопределенности средствами |
|
|||
геоинформационных технологий………………………………………………….. |
170 |
|||
5.2 Современная практика размещения новых градостроительных |
|
|||
объектов на сложившейся территории……………………………………………. |
176 |
|||
5.2.1 Пространственно-планировочное решение по размещению |
|
|||
АЗС на сложившейся территории (на примере Коминтерновского |
|
|||
административного района города Харькова)…………………………………….. |
178 |
|||
Выводы……………………………………………………………………………… |
191 |
|
|
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………. |
|
192 |
||
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ……………………..……….. |
194 |
|||
5