ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ
Однородные
структуры
(Cellular
Генетические Automata)
алгоритмы
Нечеткие
Нейронные
системы
сети
ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 1 – Взаимосвязи между нейронными сетями, однородными структурами, генетическими алгоритмами и нечеткими системами
Вплоть до окончания «холодной войны» ДЗЗ были недоступны не только для коммерческого использования, но и для подавляющего большинства научных исследований. Основным источником данных в ДЗЗ была и остается фотограмметрическая информация, дополняемая другими видами съемок. Благодаря цифровым многоканальным снимкам, можно получать ценную информацию для нужд администраций муниципальных образований для создания и корректировки градостроительной документации, а также информацию экономического, социальнокультурного и стратегического характера. Однако главной особенностью снимков является предоставление первичной информации о местности в «неискаженной» форме.
Сейчас геоинформационные технологии и технологии ДЗЗ становятся неотъемлемой частью современных систем управления территориями развитых стран, они становятся универсальным методом решения многих управленческих задач. Сугубо прагматической целью системы управления территориальными локализациями и земельными ресурсами является повышение эффективности использования земли на основе создания
26
условий для увеличения производительного, инвестиционного и социального потенциала земли как важнейшего экономического ресурса.
В моделировании управления территориями понятие «геопространство» приобретает фундаментальное значение. Оно формируется на основе баз данных компьютерной среды с использованием геоинформации и моделей изучаемого геопространства на основе геодезических, картографических и географических данных.
Интеграция современных вычислительных технологий с технологиями геоинформационных систем и средств дистанционного зондирования Земли на современном этапе развития информационных технологий позволяет создать интеллектуальную среду геопространственного моделирования (ИНСГЕМ) для моделирования, решения пространственных задач, выработки пространственных решений и визуализации процессов развития градостроительных систем (рис. 2). Очевидно, что для управления территориями нужны программные среды еще более высокого уровня и адаптированные к решению новых задач.
технологии ДЗЗ
|
интеллектуальная среда |
|
|
геопространственного |
|
|
моделирования |
геоинформационные |
|
( ИНСГЕМ ) |
|
|
технологии |
|
|
динамических |
|
|
социо-технических систем |
|
|
|
|
вычислительные
технологии
Рис. 2 – Интеллектуальная среда геопространственного моделирования (ИНСГЕМ), как интеграция современных технологий обработки пространственных данных
27
В настоящее время как в Западной Европе, США, других высокоразвитых странах усиливаются исследования теоретических проблем в градостроительстве, которые потом реализуются в сфере практической деятельности. К сожалению, в Украине ничего подобного не происходит. Имеют место высказывания отдельных ученых о необходимости моделирования и прогнозирования городского развития, но они вытекают из представлений 30–45- летней давности.
Теоретико-методологические проблемы геопространственного моделирования градостроительных систем изучены недостаточно полно. Нерешенными остаются проблемы построения пространственновременных прогностических моделей развития урбанистических пространств, слабо разработаны инструментарии анализа характера современных процессов формирования урбанистических пространств, а также социо-экономических изменений, происходящих в ходе пространственного развития в границах территориальных сообществ.
При оценке качества приходится учитывать как количественные, так и качественные ее характеристики. С одной стороны, существует набор критериев для количественной оценки, а с другой стороны, множество неформализуемых показателей, состав и содержание которых в значительной степени зависит от лиц принимающих решения. В таких условиях процедура поиска оптимального градостроительного решения неизбежно становится субъективной, а модель градостроительной системы исполняет роль генератора вариантов.
Таким образом, сформировался вполне логически завершенный метод системного исследования проблем градостроительного развития, последовательному изложению которого посвящена настоящая монография.
Материал монографии распределен по пяти разделам.
Первый из них посвящен содержательному описанию города, выявлению его особенностей как функционально-пространственной системы. Рассмотрен механизм развития градостроительной системы в пространстве и времени, дана характеристика понятию геопространства и описаны основные его атрибуты.
Во втором разделе излагаются вопросы, связанные с одним из центральных понятий в современной теории и практике управления – неопределенностью. Рассмотрены основные источники неопределенности в управлении градостроительными системами.
28
Третий раздел посвящен исследованию применения базовой концепции моделирования развития градостроительных систем на основе классических однородных структур. Определены основные элементы ОС- пространства, показаны преимущества моделирования градостроительных систем с использованием однородных структур. Городское пространство рассматривается как совокупность однородных структур (клеточных автоматов). На примере решения практической задачи сделан вывод о возможности применения ОС-концепции как основы для практического моделирования городской динамики.
Четвертый раздел монографии посвящен совершенствованию концепции ОС-подхода на основе нечетких множеств, которые позволяют усилить возможности классических однородных структур и тем самым повысить эффективность разрабатываемой интеллектуальной среды геопространственного моделирования функционально-пространственного развития градостроительной системы. Территория населенных пунктов представлена на основе нечетко-множественного подхода.
И наконец, в пятый раздел вошел материал, связанный с конкретными прикладными задачами, решенными с использованием рассмотренных методов, изложенных в первых разделах.
Здесь рассмотрены две задачи. Первая связана с разработкой модели поиска пригодной территории для размещения промышленного предприятия в пределах городской черты и вторая задача связана с размещением новых градостроительных объектов на сложившейся территории на примере Коминтерновского административного района города Харькова.
Несмотря на то, что большая часть монографии посвящена обсуждению различных математических проблем городского развития, она рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся проблемами геопространственного анализа градостроительных систем.
29
1. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К АНАЛИЗУ РАЗВИТИЯ ГОРОДОВ
Город – это сила…, а большой город – большая сила…
из фильма «Брат»
Город – специфическая, особая пространственная среда, которая формируется в процессе развития общества и становится оболочкой для множества проявлений общественной жизни. Город в целом можно представить как единый объект, который подобно сооружению, создается человеком для определенных целей и отражает уровень технических возможностей и социально-экономических потребностей общества.
Однако в отличие от отдельного дома или автомобиля, город имеет значительно больший физический размер и более сложную организацию. Даже в современных условиях часто оказывается весьма сложно, а то и невозможно, полностью решить задачу прогнозирования его развития.
Формирование города, как правило, представляет длительный, растянутый во времени процесс, а точнее – совокупность огромного множества похожих по характеру, стереотипных, единичных процессов, которые регулируются множеством проектов, идей, волевых актов, наконец, стихийных явлений и случайностей (строительство отдельных зданий, участков магистралей, коммунальных объектов и т. п.). В этом смысле город можно сравнить с естественным образованием типа кристаллической структуры, кораллового рифа или колонии бактерий, форма которых отражает в первую очередь специфические свойства, среды их обитания [7].
Город характеризуется высокой степенью дифференциации и интеграции составляющих его частей, иерархически соподчиненных в рамках единого функционального целого.
Вразвитии и формировании города часто приходится сталкиваться
сявлениями количественного роста и структурными преобразованиями. Вместе с тем город обладает высокой «живучестью» и «устойчивостью» по отношению к внешним «возмущениям» и изменению различных
30