По материалам Esri
A Project for Sustainable Development of Singapore’s District
С помощью ArcGIS команда проекта моделирует, визуализирует, сравнивает и показывает преимущества и недостатки различных сценариев, упорядочивает требования и находит оптимальные решения устойчивого развития с оценкой их кумулятивного воздействия.
Республика Сингапур – город-государство в Юго-Восточной Азии, расположенное почти на экваторе на 63 островах у южной оконечности Малайского полуострова. После провозглашения независимости в 1965 г. правительством была выбрана стратегия экономического развития, строившаяся на превращении Сингапура в крупный финансовый и торговый центр, а также на привлечении иностранных инвесторов. С тех пор удалось решить многие внутренние проблемы и совершить скачок от страны третьего мира до высокоразвитой страны с высоким уровнем жизни, создать крайне эффективную и прозрачную рыночную экономическую систему с низким налогообложением. Правительство Сингапура имеет твердую репутацию честного и некоррумпированного.
В настоящее время Сингапур — крупнейшая торговая держава региона. Страна отличается высоким уровнем урбанизации: около 5,1 млн. человек (2010 г.) проживает на площади немногим более 700 кв.км. Площадь постепенно увеличивается благодаря программе намыва территории, действующей с 1960-х годов и, согласно планам, может вырасти ещё на 100 кв.км до 2030 г.
В Сингапуре мало свободного пространства, водные ресурсы ограничены, природных богатств практически нет. Импортируется почти все, от потребительских товаров до изделий и материалов для промышленности и строительства, даже воду страна получает из соседней Малайзии. При оценке любого проекта правительство Сингапура ставит во главу угла вопросы устойчивости развития, использования возобновляемых источников энергии и эффективного ресурсопотребления.
Каждые 10 лет государство анализирует и корректирует свои долгосрочные стратегии землепользования, чтобы предусмотреть необходимое пространство для прогнозируемого роста населения и экономики, не нанося при этом ущерба окружающей среде. Учитывая высокую плотность населения и уровень урбанизации, приоритет отдается реконструкции и восстановлению уже существующих зданий.
В Проекте генерального плана развития 2008 года Управление городской перепланировки (УГП) определило в качестве идеальной площадки для такой реконструкции район озера Джуронг (РОД), назвав его «уникальным местом для бизнеса и отдыха на берегу озера». А для моделирования и наглядного представления преимуществ различных сценариев комплексной реконструкции района было решено использовать ГИС.
РОД состоит из двух отдельных, но дополняющих друг друга территорий общей площадью 360 гектаров: бизнес-квартала Джуронг-Гейтвей и центра развлекательной индустрии мирового класса Лейксайд. Джуронг-Гейтвей площадью 70 га планируется сделать крупнейшей коммерческой зоной вне центральной части города. В Проекте устойчивого развития Сингапура, подготовленном Межведомственным комитетом по устойчивому развитию, говорится, что РОД должен стать одним из новых плотнонаселенных высокоэкологичных районов Сингапура. Для этого необходимо сформулировать глобальную концепцию его планировки и реконструкции, учитывающую в комплексе вопросы охраны окружающей среды и социально-экономического развития.
УГП заранее включило в концепцию реконструкции РОД элементы проекта устойчивого развития, такие как благоустроенное открытое пространство и пешеходные дорожки в парке, чтобы повысить процент озеленения, создать ощущение близости к природе и облегчить доступ к городскому транспорту и общественным местам. Кроме того, оно установило требования к продаже земли, стимулирующие девелоперов добиваться более высоких рейтингов по критерию экологичности Green Mark для новых зданий (Platinum и GoldPlus).
Поощряются также «высотное» озеленение (надземные парки, сады, зеленые крыши зданий и эстакадные дороги), охрана и приумножение биологического разнообразия, ресурсосбережение за счет реконструкции существующих зданий вместо строительства новых и использование природных систем для сбора и очистки воды.
Но при этом возник вопрос: как количественно сформулировать и претворить в жизнь эти замечательные идеи в проекте с множеством участников, переменных и бюджетных ограничений?
УГП воспользовалось услугами партнера Esri, компании AECOM (головной офис в Лос-Анжелесе, Калифорния), которая предложила упорядочить требования и найти оптимальные решения устойчивого развития для такого крупного проекта, как РОД, в среде геодизайна на базе ArcGIS.
Модель интеграции устойчивых систем
Ключевым компонентом процесса планирования в данном проекте является модель интеграции устойчивых систем (МИУС, Sustainable Systems Integration Model – SSIM) компании AECOM. Она обеспечивает основу для рациональной оценки, комбинирования и взвешивания разнообразных стратегий устойчивого развития с тем, чтобы найти комбинацию, наиболее отвечающую социально-экономическим и бизнес-целям проекта. Модель сочетает вопросы оздоровления и охраны окружающей среды со стратегиями энерго- и водосбережения, мобильности, зеленого домостроения и социокультурного развития, позволяет проводить количественные оценки и сформулировать комплексную, сбалансированную программу устойчивого развития. Она представляет собой ГИС-инструмент системной экономической оценки, работающий в нескольких пространственных масштабах.
Процесс работы с моделью МИУС включает многочисленные шаги и методы, позволяющие выбирать темы и переменные, наиболее подходящие для нужд конкретного проекта. Отслеживаются различные показатели, в том числе полное энергопотребление, расход воды, производство отходов, пройденные автомобилями расстояния, совокупная эмиссия парниковых газов. Эти параметры можно настраивать таким образом, чтобы показать вклад одного здания, комплекса зданий или совокупный результат. Можно моделировать и комбинировать различные стратегии энерго- или водосбережения и определять их непосредственное влияние на экологию, начальные девелоперские затраты и текущие эксплуатационно-управленческие расходы данной схемы для любой точки проекта в будущем.
Этап I — Структура города и генеральный план развития
Структура города – его физическая компоновка и дизайн, в том числе землепользование и схемы транспортных потоков – в наибольшей степени влияет на городское энергопотребление и эмиссию парниковых газов (ПГ). На этапе I разработки генерального плана развития определяется наилучшее сочетание структуры города, плотности застройки и транспортной сети, позволяющее с наименьшими издержками сократить поездки и эмиссию углерода.
Для запуска процесса разработки был проведен вводный семинар, на котором участники проекта и эксперты должны были сообща определить и приоритизировать задачи, метрики и целевые показатели. В числе участников были Управление строительства зданий, Управление наземного транспорта, Совет по национальным паркам, Национальное водное агентство и Управление городской перепланировки (УГП). Участники приглашались к обсуждению вопросов, напрямую не входящих в сферу их профессиональной деятельности. Конечным результатом этой живой дискуссии между специалистами в различных отраслях знания стало возросшее понимание сложности ключевых вопросов, позволившее участникам сообща расставить приоритеты.
Чтобы установить сравнительно точную систему критериев, команда определила инерционный бизнес-сценарий (ИБС) и целевой план, с которым можно было бы сверять все амбициозные цели и сценарии и определять пути повышения эффективности и связанные с этим затраты (модели оценки). В качестве ИБС РОД был взят исходный генеральный план развития Джуронг Гейтвей и Лейксайд при использовании традиционных методов застройки. Целевым планом стал исходный генеральный план в сочетании с уже реализованными УГП элементами проекта устойчивого развития, такими как сертификация Green Mark, предложенная сеть пешеходных дорог и программа озеленения.
После создания моделей ИБС и целевого плана участники «набросали» альтернативные генеральные планы (модели изменений) с помощью пользовательских шаблонов или палитр заданных вариантов землепользования, типов зданий, транспортных режимов, коммунальных сооружений и др. Для этого использовались стандартные функции редактирования ArcGIS 10.
Для моделирования пространственной структуры землепользования, внутренней и внешней связности и доступа к базовым службам и городскому транспорту использовались ГИС-инструменты картографии и геообработки, созданные с помощью ArcObjects в виде надстройки для ArcGIS for Desktop. Уникальным дополнением к проекту РОД стало создание инструментов для оценки доступности вертикальных компонентов, таких как надземные парки, эстакадные дороги и трамвайные линии. Эти модели оценки, характерные для процесса геодизайна, позволили участникам быстро оценивать проектные решения, запуская инструменты с различными параметрами.
Очертания делового района Сингапура.
Этап II — Оценка и моделирование инфраструктуры или базовых систем
После выбора варианта генерального плана была выполнена более детальная оценка принципов и способов обеспечения устойчивого развития, в большей мере сфокусированная на анализе инфраструктуры. Определенные мероприятия – например, выбор тех или иных строительных материалов или переход на низкорасходные водопроводные краны – позволяют дополнительно уменьшить водо-, энергопотребление или стоимость проекта. На этом этапе по каждой теме необходимо получить ответы на следующие три вопроса: Какие целевые показатели сокращения энергопотребления следует использовать? Какая комбинация элементов проектного решения нужна для достижения каждого целевого показателя? Какая комбинация элементов проектного решения позволит достичь целевых показателей с наименьшими затратами?
Как и на этапе I оценки структуры города, на этапе II для каждой системы определялся инерционный бизнес-сценарий (ИБС) и целевой план (первый – это минимальный уровень эффективности, определяемый строительными нормами и правилами зонирования, а второй – уровень эффективности, установленный УГП для имеющегося плана). Основное различие между ними заключалось в площади открытого пространства и требованиях к зеленому домостроению в районе Гейтвей. В качестве основы для сборки «пакетов» мер, которые теоретически обеспечивали бы соответствующие целевые показатели для каждой системы, послужили три дополнительных уровня эффективности (удовлетворительно, хорошо, отлично), определенных ранее в Матрице устойчивого развития (Sustainability Framework Matrix). Эти пакеты были затем смоделированы, чтобы проверить фактическое достижение целевых показателей.
После выбора пакетов мер, необходимых для приведения текущего варианта ИБС в соответствие с целевыми показателями, для каждого пакета стратегий были проведены оценка затрат и анализ затрат и результатов.
Пример, показывающий преимущества и недостатки трех альтернативных планов, в последнем из которых особый акцент делается на использовании метрополитена Сингапура.
Этап III — Оптимизация генеральной программы развития
Цель этапа III работы с моделью МИУС заключается в том, чтобы, комбинируя элементы различных систем и стратегий, создать комплексные программы устойчивого развития всей территории проекта для каждого из альтернативных вариантов генерального плана, уточненных на этапе I. Для этого используется инструмент Gameboard МИУС, позволяющий выбрать пакет показателей эффективности для каждой базовой системы и информирующий о доступных показателях эффективности и стоимости в зависимости от выбранного пакета.
Инструментарий Gameboard используется для оптимизации всей генеральной программы устойчивого развития. В этом контексте oптимизация – это процесс выбора комбинаций решений устойчивого развития для достижения целей, установленных на этапе I с помощью набора пороговых значений стоимости. Процесс оптимизации осуществляется логическим механизмом, который ищет решение на основе ограничений, заданных пороговыми значениями стоимости.
Примеры пространственного анализа, показывающего, как изменения плана отражаются на важных для участников показателях. Тепловые карты, созданные с помощью ArcGIS for Desktop, на которых красным, желтым и зеленым цветом показаны оценки «удовлетворительно», «хорошо» и «отлично» для каждого плана. План C является наиболее предпочтительным с точки зрения всех показателей.
Заключение
В итоге правительство Сингапура оценило три-пять вариантов генеральной программы устойчивого развития. Программы отличались различными комбинациями оценки удовлетворительно/хорошо/отлично для каждой из систем. Использование модели интеграции устойчивых систем (МИУС) позволило Управлению городской перепланировки осуществить теоретический анализ 10-летнего жизненного цикла проекта, сравнивая чистую текущую стоимость каждого варианта.
Как ожидается, более рациональное энерго- и водопотребление позволит компенсировать инвестиции в другие сектора, такие как парки, открытое пространство, общественный транспорт, бытовое водоснабжение и даже социальные программы.
Теперь уточненная матрица устойчивого развития используется в качестве контрольного списка для комплексной программы устойчивого развития РОД. Это живой документ, который будет со временем корректироваться в соответствии с новыми технологическими, демографическими и экономическими приоритетами.
