ГИС в системе территориального планирования и управления территорией

Ольга Красовская, Сергей Скатерщиков, Светлана Тясто, Дарья Хмелёва, Научно-проектный институт пространственного планирования «ЭНКО», Санкт-Петербург, e-mail: enko@enko.spb.ru, Web: www.enko.spb.ru

Правовая основа градостроительной деятельности в России выходит на современный мировой уровень. Основным побудительным мотивом является новый Градостроительный кодекс РФ (2004), законодательно обязавший исполнительную власть всех уровней иметь утвержденную документацию территориального планирования. С его принятием территориальные администрации усилили внимание к разработке прогнозных документов. Градостроительная документация становится важным инструментом в управлении городскими территориями, инициируя принятие своевременных и оптимальных решений, ориентированных на устойчивое развитие муниципальных образований, в том числе городских поселений, муниципальных районов и территорий субъектов Федерации в целом.

Территориальное планирование

Учитывая разноплановые интересы и сферы деятельности читателей ArcReview, представляется необходимым, хотя бы кратко, остановиться на общей идее территориального планирования.

Прежде всего, следует отметить, что территориальное планирование отнюдь не является «ноу-хау» централизованного планового хозяйства. Это общепризнанная практика всех цивилизованных стран, в том числе и с самыми либеральными экономическими системами. Дело в том, что факторы экономической выгоды при территориальном планировании не могут рассматриваться в качестве превалирующих, поскольку основная его задача – создание комфортных условий проживания населения. Это понятие подразумевает такую пространственную организацию территории, которая должна отвечать многим требованиям: предоставление удобных площадок для жилья, производства, торговли, науки, управления, отдыха и т.д. Планируемая территория должна также отвечать критериям экологической безопасности, быть эстетически привлекательной, с надежной и безопасной инженерной и транспортной инфраструктурой.

Соответственно, документация территориального планирования должна обеспечить возможность реализации этих потребностей и дать предложения по формированию пространственной оболочки для устойчивого поэтапного развития городской среды.

Следует отчетливо понимать, что если бы не было законодательно утвержденных документов территориального планирования, то в городах не было бы парков, территорий для постройки дорог, музеев, больниц, театров… – всего того, что необходимо для полноценной жизни общества, но, с точки зрения застройщиков, экономически не выгодно. Ведь земельные участки под эти объекты не дают того экономического эффекта, который могло бы дать жилищное строительство или строительство коммерческих объектов. С другой стороны, там, где деловая активность менее интенсивна, где земли много или доступ к участкам не так удобен, они значительно дешевле. В таких случаях рынок пренебрегает землей, растрачивает ее.

Последствия же нерационального пространственного освоения, как показывает мировая практика, трудно преодолимы.

Территориальное планирование затрагивает не только проблемы рационального освоения территориальных ресурсов, оно также обозначает перспективы развития в экономической, социальной, историко-культурной и многих других сферах. Ужесточаются экологические стандарты, повышается уровень жизни людей. Все эти и многие другие аспекты должны быть учтены в пакете документов территориального планирования. Именно поэтому при разработке такой документации необходимо использовать комплексный подход, осуществлению которого идеально помогают геоинформационные технологии.

Важность ГИС – наш многолетний опыт

Основанный в 1992 г. НПИ «ЭНКО» вот уже 14 лет использует ГИС в градостроительном проектировании и территориальном планировании. Именно наша компания первой на пространстве бывшего СССР разработала и внедрила в практику территориального планирования использование ГИС-технологий и материалов космических съемок. Разработано множество территориальных проектов – Генеральных планов столиц субъектов федерации и других городских поселений, Зон охраны объектов культурного наследия исторических городов, Правил землепользования и застройки городских поселений, Проектов планировки отдельных городских районов, Схем территориального планирования субъектов федерации. Все они реализованы именно в виде полноценных геоинформационных систем, которые успешно используются Заказчиками при управлении территориями. Во многом благодаря нашим усилиям, за 14 лет коренным образом изменился подход к разработке генеральных планов и других документов территориального планирования – практически во всех проводящихся теперь конкурсах на разработку документации территориального планирования содержится требование разработки в виде ГИС.

Внедрение ГИС в градостроительство происходило постепенно. В начале работы нашего института, естественно, не существовало методик использования ГИС в территориальном планировании (реально, их нет и сейчас![1]). В то время это направление и в развитых странах, в общем-то, находилось на зачаточном уровне, а имевшиеся разработки мало подходили к российским условиям. Большой проблемой было то, что в России не было (и нет!) градостроительных ГИС-стандартов, и нашему институту приходилось их разрабатывать в процессе выполнения реальных проектов.

Вначале в ГИС-оболочке выполнялись отдельные элементы проектов или проект по небольшому объекту. И только спустя какое-то время стало возможным полностью выполнить в ГИС градостроительный документ уровня Генерального плана, а затем и другие крупные проекты. Первым Генеральным планом страны, выполненным полностью в ГИС-оболочке, стал Генеральный план Ижевска (1998 год). Однако вся технология разработки, все приемы и методы были разработаны и апробированы НПИ «ЭНКО», благодаря Администрации г. Перми, в период с 1993 по 1996 гг. при разработке различных градостроительных проектов для этого города.

В настоящее время проектные материалы представляются заказчику в среде ГИС, состоящей из картографических слоев и соответствующих им семантических баз данных. Основными преимуществами использования геоинформационных технологий и цифровых космических изображений в территориальном планировании являются:

• возможность постоянной актуализации цифровых картографических материалов и семантических баз данных
• научная обоснованность проектных предложений за счет более достоверной информационной базы
• возможность моделирования и «проигрывания» большого количества вариантов развития территорий, а также их наглядного представления
• использование материалов проекта для организации градостроительного и экологического мониторингов
• создание картографического и семантического ядра многофункциональной территориальной ГИС.

Пакет документации территориального планирования

Настоящая статья посвящена опыту разработки пакета документации территориального планирования для г. Перми: Генеральный план – Проект зон охраны объектов культурного наследия – ГИС транспортного комплекса – Правила землепользования и застройки – Проекты планировки. Основное внимание уделено последнему проекту, поскольку, во-первых, разработке Генерального плана Перми, Проекта зон охраны, Правил землепользования и застройки был посвящен ряд статей НПИ «ЭНКО» в разных изданиях [1-7 и др.], а, во-вторых, представляемые Проекты планировки – это первый в нашей стране опыт создания подобных проектов в виде полноценной ГИС.

Если говорить о Перми, то это, как понятно из вышесказанного, особый для нас город. В 2000-2001 гг. наш институт разработал Генеральный план города, а также два дополняющих его документа: Проект зон охраны объектов культурного наследия и ГИС транспортного комплекса города. Документы разработаны на единой концептуальной и технологической основе с применением программного обеспечения ESRI и, что немаловажно, утверждены городской Думой и Администрацией города.

«Генеральный план» – основной вид документации о территориальном планировании города, определяющий градостроительную стратегию и условия формирования среды жизнедеятельности. В нем в соответствии с проектными периодами определены основные параметры развития города, предложена планировочная концепция, разработаны мероприятия по основным функциональным зонам, транспортному и инфраструктурному развитию территории (рис. 1).

Рис. 1. Пермь. Генеральный план (фрагмент).

«Проект зон охраны объектов культурного наследия» – обязательный документ для любого исторического поселения. Основная цель проекта – обеспечение охраны недвижимых памятников истории и культуры, ценных историко-культурных территорий и ландшафтов при проведении работ по реконструкции, застройке и планировке города.

Границы и режимы градостроительной и хозяйственной деятельности (рис. 2), установленные Проектом зон охраны, учитываются при разработке Правил застройки и землепользования отдельных городских территорий.

Рис. 2. Проект зон охраны объектов культурного наследия г. Перми.

Проект зон охраны памятников истории и культуры г. Перми впервые в России выполнен в виде компьютерной геоинформационной системы. Это позволяет использовать его не только в повседневной практической деятельности органов архитектуры и градостроительства, землеустройства и охраны памятников, но и вести постоянный мониторинг состояния и использования памятников, а также облегчает внесение периодических изменений и дополнений в различные базы данных. Для каждого памятника истории и культуры создана соответствующая картографическая и семантическая базы данных. То есть все памятники отражены в графическом виде на электронной карте города, снабжены цифровыми фотографиями и полной имеющейся по каждому из них информацией, совпадающей с содержанием «Аннотированного списка памятников». Вследствие этого, возможно быстрое ранжирование памятников по времени постройки, адресу, форме собственности, состоянию, материалу стен и т. д., и поиск определенного памятника в общей базе данных с определением его местоположения на плане. То же касается непосредственно зон охраны памятников и градостроительных регламентов: они также представлены на электронной карте и содержат соответствующую описательную информацию.

«ГИС транспортного комплекса» – проект, комплексно анализирующий современное состояние транспортной системы и условия транспортного обслуживания населения города. Задача документа – создание электронной геоинформационной системы, отражающей состояние и поэтапное формирование конфигурации и параметров городской улично-дорожной сети и искусственных транспортных сооружений на период, предусмотренный Генеральным планом города (рис. 3).

Рис. 3. ГИС Транспортного комплекса Перми.

Следующим этапом в работе над документацией территориального планирования Перми явилась разработка Правил землепользования и застройки. Тендер на выполнение этого проекта был выигран нашим институтом. Информационная база, накопленная в процессе работы над Генеральным планом города и Проектом зон охраны, позволила нам в этом нормативно-правовом документе наилучшим и наиболее обоснованным образом выделить на территории города зоны различного функционального назначения и территории с нормированным режимом градостроительной деятельности. Далее по этим зонам разрабатывались градостроительные регламенты использования земельных участков.

Рис. 4. Правила землепользования и застройки г. Перми. Правовое зонирование.

С технологической точки зрения использование программного пакета ArcGIS позволило сделать эту работу максимально эффективной. Реализация проектных предложений по Правилам землепользования и застройки заключается в разработке Схемы зонирования на основе электронной версии Генерального плана (рис. 4). Согласно градостроительному кодексу, каждый последующий градостроительный уровень должен не противоречить утвержденному Генеральному плану, а дополнять его и уточнять по тематическим аспектам. Подобная схема разработки позволяет обеспечить взаимосвязанность не только этих двух важных для города документов, но и интегрировать их с набором тематических блоков и отдельных картографических слоев:

• цифровое космическое изображение высокого разрешения
• современное состояние и использование территории
• транспортная и инженерная инфраструктура
• инженерно-строительные условия
• полезные ископаемые
• экологическая обстановка
• охраняемые природные территории
• планировочные ограничения.

Последующей стадией градостроительного планирования является разработка Проектов планировки территории. В 2005 г. по заказу Департамента планирования и развития территории г.Перми институт «ЭНКО» приступил к выполнению проектов планировки площадок нового жилищного строительства на территории города.

Проект планировки территории осуществляется в целях обеспечения устойчивого развития территории в соответствии с заложенными в Генеральном плане и Правилах землепользования и застройки принципами, установленными в них элементами планировочной структуры и градостроительными регламентами. Графические материалы проекта разрабатываются в масштабах 1:2000, 1:1000 (рис. 5).

Рис. 5. Бахаревка. Современное использование территории.

Градостроительная концепция Проектов планировки

В проектах планировки заложен принцип, являющийся главным при осуществлении градостроительной деятельности любого уровня, — создание безопасной, благоприятной для жизни, комфортной и эстетически привлекательной жилой среды, обеспечение рационального использования территориальных ресурсов в интересах настоящего и будущих поколений.

В проектах планировки решаются задачи по установлению проектной емкости территории районов. Определяется базовый показатель расчетов – население. Согласно ему устанавливаются объемы и структура нового жилищного строительства и другие базовые параметры: объекты социального и культурно-бытового обслуживания населения, параметры и объекты транспортной и инженерной инфраструктуры.

Рис. 6. Бахаревка. Проектный план района.

Приведем наглядный пример такой разработки. На рис. 6 представлена площадка нового жилого района г. Перми – Бахаревка. Район расположен в юго-западной части города на месте бывшего аэродрома и является частью Индустриального административного района. Территория практически свободна от застройки, расположена вне нормативных зон, регламентирующих режимы хозяйственной и природоохранной деятельности. При размещении нового жилого района были обеспечены условия доступности центральных районов города и мест приложения труда (Южного и Осенцовского промышленных узлов). По комплексу планировочных факторов Бахаревка имеет благоприятные условия для формирования нового крупного района Перми.

Функционально-планировочная и объемно пространственная концепции проектируемых жилых районов последовательно развивают идеи, заложенные Генеральным планом города.

На рис. 7 представлен проектный план жилого района Бахаревка. Основной широтной планировочной осью района является новая магистраль общегородского значения. В широтном направлении эта магистраль с севера и юга дублируется магистралями районного значения.

Рис. 7. Схема транспортной инфраструктуры.

Система общественных центров района формируется на пересечениях основных транспортных связей, образуя основные градостроительные узлы (площади) и объемно-пространственные акценты.

Основная широтная планировочная ось района – его коммуникационный, высотный и композиционный «хребет» – концентрирует основные объекты обслуживания района в сочетании с разноэтажными жилыми группами со встроенными объектами обслуживания. Вторая основная планировочная ось расположена перпендикулярно широтному направлению и представляет собой бульвар с расположенными вдоль него объектами преимущественно общественного назначения: торговля, объекты культуры, рестораны, кафе, спортивно-развлекательные комплексы и пр.

Территория района разделена на отдельные микрорайоны и кварталы с различными типами жилой застройки. К основным транспортным магистралям примыкают многоэтажные кварталы с более высокой плотностью, к югу к периферийной части района этажность и плотность снижаются. Это позволяет формировать многоярусную объемно-пространственную композицию, которая будет восприниматься с основных внешних транспортных направлений.

Одна из концепций проектного решения – использование инфраструктуры бывшего аэропорта Бахаревка. Часть продольной главной магистрали проложена с использованием бывшей взлетно-посадочной полосы. Рулежные дорожки и другие элементы аэропорта предлагается использовать для организации автостоянок, размещения выставочно-ярмарочного комплекса и пр.

Важным элементом структуры района является система озеленения. Обыгрываются местные особенности проектируемой территории. На склонах речных долин предлагается организация комплексов зимних видов спорта, прогулочных трасс и спортивных площадок.

Планировочное решение учитывает сложившуюся систему землепользования, в том числе произведенные отводы.

ГИС Проекта планировки. Технология разработки

При разработке проекта планировки в требуемом масштабе необходима очень детальная и точная проработка градостроительных элементов, которая не могла быть достигнута с помощью средств обработки геоданных программного продукта ArcView 3.2. Поэтому у проектировщиков нашего института возникла необходимость быстрого перехода на более высокий качественный уровень. Среди разработок ESRI таким требованиям могло отвечать только унифицированное семейство программных продуктов нового поколения ArcGIS 9.

На стадии сбора исходных данных нам было предоставлено большое количество материалов. Сложность состояла в том, что картографические материалы были выполнены в разных форматах как по времени, так и по масштабу или проекции. Часть материалов была передана в виде внемасштабных схем.

Для топографической основы в М 1:2000 с привязкой на местности в формате ГИС-Вега (разработка пермских программистов) был написан конвертер для перевода файлов в формат ArcGIS и собрана мозаика. Проведена работа по уточнению привязки топографической основы в систему проекта с учетом масштаба проектирования и совмещения топографической основы с предыдущими картографическими данными (адресный план, отводы, предварительные красные линии).

В связи с неточностью топографических карт, вызванной нерегулярной периодичностью их обновления, актуальным стало применение материалов космической съемки высокого разрешения, которые отражали фактическое состояние и использование территории. Для этой цели были использованы космические изображения Перми, полученные аппаратом QuickBird в 2004 году и предоставленные компанией «Совзонд». Путем сопоставления данных, полученных по материалам дешифрирования космических изображений, с традиционными картографическими источниками были устранены значительные расхождения по ряду важных качественных и количественных характеристик.

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 растра в заданной системе координат и проекций и визуализировать его в слоях ГИС.

Рис. 8а. Транспортная схема (AutoCAD).

Рис. 8б. Транспортная схема (ArcGIS).

Каркасом планировочной структуры проектируемого района является транспортная схема (рис. 8а,б). Изначально она выполняется в программе AutoCAD, поскольку возможности ArcGIS по созданию чертежей пока уступают графическим инструментам редактирования AutoCad. Затем схема улично-дорожной сети и план красных линий конвертируются из формата AutoCAD (dwg, dxf-файлы) в формат ArcGIS (shp-файлы, классы базы геоданных). Главным преимуществом ArcGIS 9 является то, что схемы редактируются согласно системе уже существующих картографических слоев, и к ним создается база данных с полноценной атрибутивной информацией (рис. 9).

Рис. 9. База данных к транспортной схеме формируется в ArcGIS.

Хотелось бы также отметить некоторые важные для территориального планирования возможности, которые дает система ArcGIS. В ней появилась новая модель хранения и представления информации – база геоданных, что позволило нам организовать ГИС-данные в виде тематических слоев и пространственных представлений по разрабатываемому проекту, относящихся к транспорту, гидрографии, экологии и пр. Поддержка топологии в базе геоданных обеспечила устранение ошибок и неточностей при создании градостроительных схем (разрывов линейной транспортной сети, наложения полигональных территориальных зон и пр.). Усовершенствованная в ArcGIS 9 функциональность системы значительно расширила возможности инструментов графического отображения и редактирования данных, а также стала более адаптированной для широкого круга пользователей, малознакомых с языками программирования. Именно благодаря такой модернизации стало возможным применение ArcGIS в разработке проектов планировки. А также интегрирование проектных решений проектов планировки с электронными покрытиями Генерального плана и Правил землепользования и застройки.

В результате заказчику предоставляется следующий состав графических материалов, установленный Градостроительным кодексом РФ:

• схема размещения проектируемой территории в структуре поселения
• план современного использования территории (опорный план)
• план красных линий
• разбивочный чертеж красных линий
• схема организации транспорта и улично-дорожной сети
• схема размещения инженерных сетей и сооружений
• схема вертикальной планировки и инженерной подготовки территории
• схема размещения объектов обслуживания.

Документация предоставляется в виде пояснительной записки, схем, чертежей – как в бумажном виде, так и в виде их электронных версий. Это позволяет местным городским органам и службам вести непрерывный мониторинг градостроительной документации, ее обновлять и актуализировать.

Итогом разработки проектов планировки является определение планировочных и инфраструктурных мероприятий по подготовке и комплексному освоению площадок, что служит основой для разработки четкой программы реализации и схемы финансирования нового жилищного строительства.

Такой подход создает благоприятные условия для привлечения инвесторов к освоению района нового жилищного строительства, поскольку Проект планировки предоставляет исчерпывающую информацию по необходимым инвестициям в инженерную инфраструктуру, транспортную инфраструктуру, инженерную подготовку территории и благоустройство. Ведь инвесторы не заинтересованы вкладывать финансовые средства в развитие территорий, не имеющих утвержденной градостроительной документации. А наличие такой документации обеспечивает им гарантию законности использования того или иного участка именно для их сфер деятельности.

Разработанные материалы являются основой для осуществления последующих стадий планирования территорий – проектов межевания, проектов планировки отдельных кварталов, микрорайонов и градостроительных планов земельных участков.

По нашему убеждению, таким образом должна происходить, и, как мы показали, уже реально происходит интеграция ГИС в систему планирования и управления территорией.

Литература

1. Красовская О.В. Пермь. Краткая градостроительная история. Генеральный план города. – Пермь, ПРОЕКТ Прикамье, № 5+6, 2001, с.28.
2. Город Пермь. Генеральный план. Основные положения. – Пермь, 2004.
3. Славина Т.А., Красовская О.В., Красовская Ю.А., Скатерщиков С.В. Охрана исторического наследия должна стать реальностью. – СПб, Вестник «Зодчий. 21 век», сентябрь-октябрь 2002, с. 6.
4. Красовская О.В. Охрана культурного наследия как фактор современного экономического и духовного развития городов. – СПб, Вестник «Зодчий. 21 век», декабрь 2003 — январь 2004, с. 92.
5. Скатерщиков С.В. ГИС в градостроительном проектировании и управлении территориями. – ArcReview, № 1(18), 2001, с. 2-3.
6. Красовская Ю.А.ГИС — историческое наследие. – ArcReview, № 2(25), 2003, с. 22-23.
7. Скатерщиков С.В. Пространственное планирование, как основа устойчивого развития. – ArcReview, №2(33), 2005, с. 12-14.