Применение ГИС при разработке градостроительной документации

Шаталов А.Л., Щепилов В.Н., Государственный проектный институт «Запорожгражданпроект», г. Запорожье, Украина, E-mail: gis@zgp.zp.ua

Использование новейших информационных технологий является одним из условий успешной деятельности по управлению территорией современного города, по проектированию, строительству и эксплуатации зданий, сооружений и городской инженерной инфраструктуры.

Планирование развития территории города и управление ею сейчас просто немыслимы без фазы моделирования. Дополнительные сложности, помимо общего роста компактности застройки, связаны с повышенными требованиями к комфортности проживания, экологии, охране окружающей среды, сохранению исторического облика города и сложившихся традиций градостроительства в том или ином регионе или городе. В процессе моделирования создается прообраз новых объектов застройки, которые в будущем призваны служить интересам населения города, бизнеса, туризма и т.д.

Моделирование новых объектов и архитектурных комплексов городской застройки традиционно выполнялось на листе ватмана или посредством создания макетов зданий (как правило, из пенопласта), моделирования ландшафта местности – всеми доступными средствами, начиная от картона, поролона и заканчивая самым обыкновенным мхом и веточками растений. На создание таких макетов уходило очень много усилий и времени. Но времена меняются, появились новые эффективные средства и технологии, такие как ГИС.

Моделирование территории в ГИС

Еще недавно в геоинформационных системах в основном применялись двумерные пространственные данные. Сейчас ГИС позволяют работать в так называемом 2,5-мерном пространстве, когда величина Z атрибутивно привязана к точке (X,Y), часто с использованием цифровых моделей рельефа местности. Проектировщики пытаются перейти к так называемой интегрированной фотореалистичной информационной среде, становление которой мы сейчас наблюдаем. Теперь также появилась возможность перейти к полноценным трехмерным данным и, более того, с учетом параметра времени, – к многомерным операциям работы с объектами. Недаром в последнее время большое внимание уделяется 3D технологиям, применяемым в ГИС, в том числе и в продуктах компании ESRI.

Трехмерное компьютерное представление местности застройки значительно повышает возможности визуального анализа при изучении и управлении городской территорией, оно позволяет:

  • выполнить фотореалистичное отображение исследуемой территории и виртуальное перемещение по и над моделью местности;
  • оценить возможности существующей и варианты проектируемой городской застройки и городского ландшафта;
  • провести анализ проектных решений, в том числе на соответствие генеральному плану развития города;
  • компилировать необходимые тематические слои с внедренными 3D объектами;
  • развивать методы подготовки перспективных трехмерных топологических ГИС-данных и моделей и совмещения их с данными САПР.

3D модель дает более полное представление о территории застройки города, нежели обычные карты и планы, обеспечивает просмотр объектов с любой точки пространства (с высоты птичьего полета, с поверхности земли, из окна любого дома и т.д.), упрощает процессы планирования, контроля и принятия решений.

Уже сейчас одно из условий безошибочного строительства здания – это предварительное построение его проектируемой трехмерной модели и трехмерных моделей окружающей застройки. Трехмерная модель проектируемого объекта помогает архитектору лучше понять самому и объяснить заказчику то, что он собирается построить. Инженеру-конструктору трехмерная модель объекта помогает лучше проработать элементы строительных конструкций, выполнить прочностные расчеты здания. Всем специалистам она позволяет лучше ориентироваться в строящемся объекте.

Подобные трехмерные модели, интегрирующие в себе разнородные векторные и растровые данные, позволяют лучше оценить тенденции застройки территории, помогают дизайнерам при планировании внешнего облика зданий. Их полезно использовать в различных областях деятельности при всесторонней оценке текущей ситуации в интересующем районе города или при его перепланировке.

Кроме того, можно достаточно быстро проанализировать варианты и детали проекта, перемещать здания и другие элементы проекта застройки территории и посредством последовательных приближений достигать желаемого результата. При этом, средства ArcGIS и дополнительного модуля 3D Analyst позволяют взглянуть на проектируемый объект как со стороны, так и изнутри, а также увидеть вид из окон нового здания.

Большим плюсом данного подхода является и то, что пользователь работает не в системе координат бумажного листа, а в реальной географической системе (пусть даже и местной). В этом случае проектировщик может оценивать свой проект комплексно, без отрыва от городской среды, с учетом существующих и проектируемых инженерных коммуникаций, транспортной доступности, с оценкой влияния различных источников загрязнения, в том числе шумового, окружающей среды и т.д.

Проекты

Согласно Закону Украины «О планировании и застройке территорий» и в связи с завершением разработки нового генерального плана города Запорожье, выполненного институтом «Гипроград» с участием института «Запорожгражданпроект», специалисты «Запорожгражданпроекта» приступили к созданию детального плана территории Прибрежной зоны и центра Запорожья. Кроме того ведется разработка генерального плана острова Хортица на Днепре – национального достояния Украины, заповедной территории и колыбели Запорожского казачества.

К настоящему моменту проект генерального плана острова Хортица сдан заказчику в полном объеме, а детальный план территории Прибрежной зоны и центра Запорожья находится в стадии завершения.

Запорожье

Разработка детального плана территории Прибрежной зоны и центра г. Запорожье включает в себя следующие основные этапы:

  • создание цифрового векторного плана территории в масштабе 1:2000;
  • опорный план территории;
  • вариантные решения эскизов застройки территории;
  • формирование трехмерной цифровой модели рельефа местности;
  • создание трехмерной цифровой модели застройки территории.

Весь проект по требованию заказчика (Запорожский городской совет и главное управление архитектуры и градостроительства) выполняется с применением ГИС-технологий (рис. 1). В работе используются программные продукты компании ESRI.


Рис. 1.
Общий вид территории Прибрежной зоны и центра г.Запорожье.

 

Состав исполнителей данного проекта усилен специалистами по прикладной математике, которые прошли соответствующую подготовку по моделированию геоинформационных систем в Запорожском национальном университете. Тандем проектировщик-математик оказался удачным, поскольку геоинформатика, как известно, тесно связана с интересами многих научных дисциплин и многими прикладными отраслями.

Во время работы над проектом были использованы материалы:

  • градостроительного и земельного кадастров г.Запорожья;
  • дежурного плана города;
  • генерального плана г.Запорожье;
  • нормативной денежной оценки земли на территорию, которая подлежит проектированию;
  • предыдущих проектно-изыскательских и планировочных работ;
  • топогеодезической подосновы М 1:2000 на территорию Прибрежной зоны и центра г.Запорожье.

Большинство перечисленных материалов выполнены с применением ГИС-технологий в среде программных продуктов компании ESRI. Современные ГИС-технологии используются специалистами Главного управления архитектуры и градостроительства и Управления по земельным ресурсам в г.Запорожье уже не один год. Поэтому основным требованием заказчика к разработке детального плана территории Прибрежной зоны и центра г.Запорожье (а также к разработке генерального плана острова Хортица) являлось выполнение проекта и максимального объема градостроительной документации в едином информационном пространстве на базе единой технологии (рис. 2, 3).


Рис. 2.
Рабочий фрагмент территории Прибрежной зоны и центра г.Запорожье.


Рис. 3.
Рабочий фрагмент застройки на трехмерной цифровой модели территории Прибрежной зоны и центра г.Запорожье.

 

Хортица

К работе по формированию трехмерной цифровой модели рельефа острова Хортица с применением ГИС-технологи были привлечены специалисты научной лаборатории геоинформационных систем Запорожского национального университета. Результаты этой работы легли в основу разработки генерального плана развития Национального заповедника «Хортица», которую выполнил Государственный проектный институту «Запорожгражданпроект». В этой работе также принимали участие Государственный научно-исследовательский институт теории и истории архитектуры и градостроительства и Украинский государственный научно-исследовательский институт проектирования городов «Гипроград». В ходе работы над этим проектом было полное взаимопонимание среди исполнителей, поскольку, опять же, все работали в едином информационном пространстве на базе единой ГИС-технологии.


Рис. 4.
Фрагмент триангуляционной сети поверхности о.Хортица (495 тыс. треугольников).


Рис. 5.
Общий вид трехмерной цифровой модели рельефа о.Хортица.

 

В результате данной работы на первом этапе была создана цифровая картографическая основа. Затем была сформирована трехмерная модель рельефа острова (рис. 4, 5), которая использовалась для создания планировочной основы и в проекте по рациональному использованию территории о. Хортица и Национального заповедника «Хортица» (рис. 6 — 8).


Рис. 6.
Рабочий фрагмент зонирования территории о.Хортица.


Рис. 7.
Показ застройки на цифровой модели рельефа о.Хортица.


Рис. 8.
Фрагмент застройки на цифровой модели рельефа о.Хортица.

 

Информация, положенная в основу цифровой модели рельефа о. Хортица, в дальнейшем может использоваться специалистами при решении следующих задач:

  • прогнозирование развития, планировки и застройки о. Хортица в границах города Запорожье;
  • размещение, проектирование, строительство и реконструкция объектов жилищно-гражданского, производственного, коммунального и другого назначения;
  • охрана памятников архитектуры, регенерация исторических поселений;
  • создание социальной, инженерной и транспортной инфраструктуры;
  • регулирование земельных отношений на соответствующих территориях;
  • учет собственников и пользователей зданий и сооружений;
  • контроль за рациональным использованием территориальных ресурсов;
  • анализ реализации утвержденной градостроительной документации и др.

Заключение

Таким образом, разработка градостроительной документации с применением современных ГИС-технологий создает все необходимые предпосылки по рациональному использованию территории города, по формированию объемно-пространственной композиции и комплексному градостроительному развитию города Запорожье согласно программе и концепции его развития.

Те работы, которые уже выполнены и которые находятся в стадии разработки, создают все необходимые условия, чтобы приступить к реализации полномасштабного проекта градостроительного кадастра г. Запорожье на основе ГИС-технологий.