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.
