автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Автоматизация проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики

I /На правах рукописи

Скиба Алиса Анатольевна

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПЛАНИРОВКИ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДСКОГО РАЙОНА НА ОСНОВЕ ТЕОРИИ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ

Специальность:

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 о мЕК 2014

005556840

Москва-2014

005556840

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»),

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Гинзбург Александр Витальевич

Официальные оппоненты:

Мохов Андреи Игоревич, доктор технических наук, профессор, Негосударственное образовательное учреждение «Институт государственного управления, права и инновационных технологий», декан факультета Информационных систем и инновационных технологий в управлении

Хоркина Жанна Александровна, кандидат технических наук, Общество с ограниченной ответственностью (ООО) «Научно-проектный центр «Развитие города», старший научный сотрудник отдела научных исследований

Ведущая организация: Открытое акционерное общество (ОАО) по комплексному проектированию градостроительных ансамблей, жилых районов, уникальных зданий и сооружений «МОСПРОЕКТ».

Защита состоится 25 декабря 2014 года в 14.00 на заседании диссертационного совета Д212.138.01, созданного на базе ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, зал Учёного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»,

http://www.mgsu.ru.

Автореферат разослан « ¿{У » 2014

/

года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Куликова Екатерина Николаевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В настоящее время при реализации инвестиционно-строительных проектов отечественные предприятия сталкиваются с целым рядом проблем, которые, в первую очередь, обусловлены все ещё продолжающимся процессом становления рыночных отношений в России. Вместе с тем, в разработке находится значительное количество городских и федеральных программ, охватывающих различные сферы деятельности города, с явным выделением приоритетов, основными из которых являются следующие: решение транспортных проблем, повышение комфортности проживания, а также развитие образования и здравоохранения. Стоит отметить, что существует ощутимая несогласованность понимания развития городских территорий внутри городских структур, что усложняет, в свою очередь, взаимопонимание их при работе с внешними инвесторами.

Различными специалистами в таких областях как архитектура и строительство многократно поднимался вопрос, и обосновывалась назревшая необходимость принятия мер по разработке и принятию общей концепции территориального развития как Российской Федерации в целом, так и отдельных регионов в частности.

Государственное управление развитием городских территорий включает в себя как разработку градостроительной политики, которая определяет выбор стратегических и тактических целей территориального развития, а так же формирование организационно-правовых условий для достижения этих целей, в том числе разработку нормативных основ, т. е. документов территориального планирования. Помимо этого в рамках градостроительной политики должен осуществляться контроль над всеми видами деятельности, осуществляемой в системе градорегулирования.

Территориальное планирование необходимо для формирования городской среды, которая была бы благоприятна для комфортной жизнедеятельности населения, развития социально-экономического развития города.

В документах территориального планирования должны определяться планируемые показатели развития объектов социальной, транспортной, инженерной инфраструктуры, жилищного строительства, природных и озелененных территорий в каждом районе. Также должна учитываться совокупность социальных, экономических, экологических факторов, природных особенностей и исторически сложившегося своеобразия. Обилие критериев оказывающих влияние на планировку территории требует проработки существенного количества вариантов реализации. При этом рассматриваемые критерии могут быть как качественные, так и количественные, слабо формализованные, что, в свою очередь, затрудняет проведение их сравнения между собой. Использование современных инструментов математического моделирования, например, принципов нечёткой логики, позволяет учитывать при проектировании различные критерии, что, в свою очередь, способствует повышению эффективности разработки проекта

планировки городской территории, снижению трудозатрат на проработку различных вариантов развития территорий и улучшению качество их проработки. Это должно послужить впоследствии обоснованием долгосрочной стратегии застройки и обеспечением благоприятной обстановки в градостроительной деятельности на каждом из уровней организации власти.

Вышеизложенное обусловливает актуальность исследования.

Научно-техническая гипотеза состоит в предположении возможности повышения эффективности градостроительного планирования в части разработки проекта планировки территории городского района при использовании комплекса взаимоувязанных критериев и оценке проекта осуществляемой на основе аппарата теории нечеткой логики.

Целью исследования является повышение эффективности градостроительного планирования в части разработки проекта планировки территории городского района при использовании комплекса взаимоувязанных критериев и оценке проекта осуществляемой на основе аппарата теории нечеткой логики.

Задачи исследования. Достижение поставленной цели определяется решением следующих задач:

- Анализ развития градостроительной системы.

- Анализ современной правовой и нормативной базы, определяющих формирование и реализацию инвестиционно-строительных проектов.

- Определение основных факторов, оказывающих влияние на разработку проекта планировки территории.

- Анализ количественных методов используемых при проведении расчетов в условиях неопределенности.

- Анализ и перспективы развития применения метода нечеткой логики, при разработке проекта планировки территории городского района.

- Построение системы критериев оценки городской территории по комплексу показателей, характеризующих состояние территории застройки при проектировании планировки территории района.

- Разработка методики формирования и оптимизации проекта планировки территории городского района на основе нечеткой логики.

- Разработка автоматизированной системы проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики.

- Практическая апробация предложенных решений и формулировка перспективных направлений исследования в рамках обозначенной предметной области.

Объектом исследования являются процессы и практические результаты разработки проектов планировки городских территорий.

Предмет исследования: систематизация критериев оценки городской территорий по комплексу показателей, характеризующих состояние территории

застройки при проектировании планировки территории района.

Теоретической и методологической основой исследования являются работы отечественных и зарубежных ученых, а также практиков в области как организации инвестиционно-строительного проектирования, так и в области экономического анализа, изучение основ математического моделирования с использованием методов нечеткой логики. Исследования проводились с учетом правовой и нормативной документации. При решении конкретных задач использовались методы математического, статистического и сравнительного анализа (в том числе метод анализ иерархии), а также применялся системный подход применительно к изучаемым вопросам.

Научная новизна положений диссертации, выносимых на защиту, состоит в:

- разработке системы критериев оценки городской территории по техническому и экономическому состоянию при проектировании планировки территории района;

- методики качественной и количественной оценки критериев имеющих влияние на инвестиционно-строительный проект;

- методики формирования и оптимизации проекта планировки территории, основанной на теории нечеткой логики;

- автоматизированной системы проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики.

Личное участие автора. Научное исследование проводилось автором самостоятельно, и все результаты получены лично автором.

Практическая значимость состоит в разработке моделей, алгоритмов, методики и автоматизированной системы по использованию инструментария нечеткой логики, используемые для повышения эффективности градостроительного планирования в процессе планирования городских земель. Указанные рекомендации являются теоретической базой для разработки проекта планировки территории района.

Апробация результатов исследования. Результаты исследований обсуждались на секционных заседаниях Международных научных конференций студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных "Строительство-формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва 2013, 2014 гг.), а также на конференции "Научные чтения, посвященные 100-летию Ю.Б.Монфреда" (г. Москва 2013г.).

Результаты диссертации опубликованы в 8 научных работах, в том числе — в 4 работах в научных изданиях, входящих в действующий перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней кандидата наук, утвержденный Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки российской Федерации.

Экспериментальное внедрение результатов исследования выполнено в Закрытом акционерном обществе «Сити XXI век».

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, общих выводов и предложений библиографического списка и приложений. Объем диссертации — 161 страница, в том числе 29 рисунков, 12 таблиц, список использованной литературы из 139 наименований, 2 страницы приложений.

Содержание диссертации соответствует п.п. 1, 2, 3, 7 Паспорта специальности 05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (строительство).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении указано, что в проекте планировке должны определяться планируемые показатели развития объектов социальной, транспортной, инженерной инфраструктуры, жилищного строительства, природных и озелененных территорий в каждом районе города. Также проект планировки должен учитывать совокупность социальных, экономических, экологических факторов, природных особенностей и исторически сложившегося своеобразия. Обилие всех вышеперечисленных критериев оказывающих влияние на планировку территории требует проработки существенного количества вариантов дальнейшей реализации. Использование современных инструментов математического моделирования, например, принципов нечёткой логики, которые позволяют повысить эффективность разработки проекта планировки городской территории позволяет снизить трудозатраты на проработку различных вариантов развития территорий и повысить качество их проработки. Это должно послужить впоследствии обоснованием долгосрочной стратегии застройки и обеспечением благоприятной обстановки в градостроительной деятельности на каждом из уровней организации власти, ведь помимо общих задач, повышение эффективности разработки планировок городских территорий должно иметь также и свои специфические задачи. Задачи федеральной и региональной властей должны быть связаны преимущественно с осуществлением регулятивной и контрольной деятельности в области государственной политики в градостроительстве, а органы местного самоуправления должны эффективно осуществлять непосредственную градостроительную деятельность на своей территории.

Методологическая схема исследования представлена на рис. 1.

В первой главе проведен анализ особенностей развития и реализации градостроительной политики. Анализ выполнялся по принципу: от общего к частному. Изначально были освещены особенности развития градостроительства в Российской Федерации, впоследствии был проанализирован подход к градостроительной политике в крупнейшем субъекте Российской Федерации - городе Москве.

На основе анализа различных подходов к реализации градостроительной политики были определены проблемы её формирования и реализации. Эти проблемы были проанализированы с точки зрения внутренних и внешних

потребностей государства в развитии и модернизации, а также с учетом сохранения исторического, культурного и природного наследия.

В настоящее время достаточно сильно увеличилась деловая, социальная, а вместе с тем и строительные активности, поэтому возникает необходимость в улучшении инфраструктуры, застройки, реконструкции, а также обеспечении хорошего экологического состояния городов, все это влияет на градостроительную деятельность и значительно повышает её роль и значимость.

Основными задачами, а вместе с тем и проблемы градостроительной политики в настоящий период являются:

— Усовершенствование и преобразование системы расселения (при этом необходимо основываться на новую геополитическую ситуацию в стране).

— Развитие и модернизация транспортно-коммуникационной инфраструктуры (необходимо учитывать как внутренние потребности государства, так и внешние).

— Заранее продумать возможные пути решения проблем крупных городов, а также прилегающих к ним населенных пунктов.

— Развитие социально-экономического уровня небольших городов.

— Мероприятия по сохранению исторического, культурного, а также природного наследия России.

— Использование современных теорий градостроительства, развитие научных исследований в этой области (как фундаментальных, так и прикладных), ведение статистической базы градостроительной деятельности.

По итогам проведенного анализа были сформированы направления основных предложений по проведению реформ в части градостроительства, основными из которых являются:

— Реформа, направленная на упорядочение правовых взаимоотношений между субъектами, действующими в сфере городского землепользования, которая должна основываться на правилах и планах правового зонирования, с обязательным развитием методической и законодательной баз, совершенствованием градостроительного кадастра городских земель.

— Приостановить застройку за счет расширения границ территорий (чаще всего это происходит в пригородных зонах), перейти к стратегии общей реконструкции городов (в первую очередь — центральных зон), модернизировать типовую массовую застройку.

— В сфере градостроительства необходимо провести реформу проектно-градостроительного дела, которая бы позволила упорядочить полномочия органов местного самоуправления.

Существенный акцент при проведении анализа был сделан на необходимости корректировки генеральных планов городов.

Ситуацию осложняет то, что развитие городов происходило в несколько

этапов: промышленный период; социальный период; период рассмотрения города как социально-экономической системы.

В генеральных схемах зонирования (функционального, строительного, ландшафтного) жестко закреплены обязательные требования к функциональному использованию, застройки каждого отдельно взятого участка города, а также его ландшафтной специфики. Характеристики любой рассматриваемой территории города можно представить как с помощью качественных, так и с помощью количественных характеристик, при этом на основе этих данных возможно получить варианты наиболее оптимального режима градостроительного развития.

Доступность и качество транспортного обеспечения влияет на инвестиционную и социальную привлекательность объекта. При планировании системы городских транспортных систем необходимо принимать во внимание их высокую стоимость, что обуславливает высокую инертность и, по прошествии времени чаще всего наблюдается значительное отставание от темпов развития города.

При разработке градостроительного плана и зонировании территории необходимо принимать во внимание транспортную инфраструктуру города (подвижность населения, которая с каждым годом становится все более и более высокой). Основная задача градостроителей состоит в правильной взаимоувязке планировочной и транспортной городских структур.

Во второй главе диссертационной работы рассматриваются теоретические и методологические основы разработки проекта планировки территории городского района, его состав и этапы согласования. Описаны основные критерии, влияющие на принятие положительного решения о утверждении проекта планировки территории и получения разрешения на строительство.

В настоящее время одной из наиболее актуальных проблем градостроительной политики является внедрение системы управления развития территории, с помощью которой возможно максимальное повышение качества использования застраиваемой городской площади с учётом интересов всех слоев населения.

Основополагающими документами при строительстве любого объекта являются такие документы как: проект планировки территории, градостроительные планы земельных участков и проекты межевания территории.

При формировании проекта планировки территории необходимо учитывать множество критериев различного характера. Уровень качества жилых районов определяется показателями, которые могут быть выражены как в количественном виде, так и виде качественном (функциональные, архитектурные, экономические, конструктивные, гигиенические, эстетические, и др.).

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ГИПОТЕЗА

Возможность повышения эффективности градостроительного планирования в части разработки проекта планировки территории городского района при использовании комплекса взаимоувязанных критериев и оценке проекта, осуществляемой на основе аппарата теории нечеткой логики.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Процессы, и практические результаты разработки проектов планировки городских территорий.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Повышение эффективности градостроительного планирования в части разработки проекта планировки территории городского района при использовании комплекса взаимоувязанных критериев и оценке проекта осуществляемой на основе аппарата теории нечеткой лотки.

:г

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Анализ развития градостроительной системы.

Анализ современной правовой и нормативной базы, определяющих формирование и реализацию строитедьно-инвестиционных проектов. Определение основных факторов, оказывающих влияние на разработку проекта планировки территории.

Анализ количественных методов используемых при проведении расчетов в условиях неопределенности

Анализ и перспективы развития применения метода нечеткой логики, при разработке проекта планировки территории городского района.

Построение системы критериев оценки городскосй территории по комплексу показателей, характеризующих состояние территории застройки лри проектировании планировки территории района. Разработка методики формирования и оптимизации проекта планировки территории городского района на основе нечеткой логики

Разработка автоматизированной системы проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики.

Практическая апробация предложенных решений и формулировка перспективных направлений исследования в рамках обозначенной предметной области.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ

Систематизация критериев опенки городской территорий по комплексу показателей, характеризующих состояние территории застройки при проектировании планировки территории района.

МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

методы математического, статистического н сравнительного анализа (в том числе метод анализ иерархии), а также системный подход.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Система критериев оценки городской территории но техническому и экономическому состоянию при проектировании планировки территории района. Методика качественной и количественной оценки критериев имеющих влияние на строительно-инвестиционный проект.

Методика формирования и оптимизации проекта планировки территории, основанная на теории нечеткой логики.

Автоматизированная система проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Проведенный анализ развития системы градостроительного урегулирования в России выявил тенденции, которые определяют позитивную динамику улучшения состояния данной отрасли в России, при соответствующем методологическом обеспечении. В ходе анализа сонременной правовой н нормативной базы, определяющих формирование и реализацию строительно-инвестиционных проектов, выявлена основная внутриотраслевая проблематика и сформулированы способы повышения эффективности градоурегулирования, за счет внедрения системы критериев, влшпоших на проектирование генерального плана застройки участка

Определены основные факторы, оказывающие влияние на разработку проекта планировки территории и которые должны приниматься во внимание при проектировании территории городского района

Проведен анализ количественных методов используемых при проведении расчетов в условиях неопределенности и выявлено, что используемые при разработке проекта планировки в настоящее время методики не обладают необходимыми возможностями, которые бы позволяли учитывать при анализе как качественные, так и количественные переменные.

При проведении анализа и рассмотрению возможных перспектив развития применения метода нечеткой логики, выявлено, что при разработке проекта планировки территории городского района его использование позволяет повысить эффективность разрабатываемых проектов планировки городской территории.

Сформулирована система критериев оценки городской территории по комплексу показателей, характеризующих состояние территории застройки при проектировании генерального плана района.

Разработана методика формирования и оптимизации проекта планировки территории городского района на основе нечеткой логики, с помощью которой возможно максимальное повышение качества использования застраиваемой городской плошали с учетом интересов всех слоев населения.

Разработана автоматизированная система проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики, которая позволяет оценить рассматриваемый проект планировки территории по заданным критериям.

Практическая апробация предложенных решений заключается в формировании оснований методологического подхода и практических рекомендаций по разработке проекта планировки территории городского района на основе нечеткой лотки с использованием современных аппаратных средств.

Предложены основные направления дальнейших исследований, находящихся в рамках обозначенной предметной области.

АПРОБАЦИЯ ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

Результаты исследований обсуждались на секционных заседаниях Международных научных конференций студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных "Строительство-формирование среды жизнедеятельности" (г. Москва 2013, 2014 гг.), а также на конференции "Научные чтения, посвященные 100-летию Ю.С.Мон фреда" (г. Москва 201 Зг). Экспериментальное внедрение результатов исследования выполнено в Закрытом акционерном обществе «Сити XXI век».

Рисуиок 1. — Методологическая схема исследования

Результатом процесса градостроительной деятельности является совершенствование территории с точки зрения пространственной организации, что, в свою очередь, повышает качество жизни у жителей в целом. При этом должны применяться меры по обеспечению района застройки различной инфраструктурой (инженерной, социальной, транспортной, и др.).

Для того что бы решить этот вопрос, встающий перед инвесторами-застройщиками и административными организациями необходимо разработать методику, в которой учитывались бы такие параметры как: закономерности развития территории, учет интересов различных слоев общества по использованию территории, взаимодействие различных видов деятельности и др. Как можно заметить - большинство вышеперечисленные параметров являются качественными (не могут быть точно определены в виде количественных (числовых) значений), что значительно затрудняет их учет при разработке документации (в частности, проекта планировки), в которой определяется назначение той или иной территории.

Достаточно сложной задачей является вопрос оптимизации различных параметров, которые необходимо учитывать при разработке градостроительного плана, а также оценка различных возможных вариантов и выбор из них максимально соответствующего потребности не только инвестиционно-строительных компаний, но так же и жителей.

В настоящий момент, несмотря на активное изучение вопросов, связанных с градостроительством в целом, отсутствует общепринятая методология оценки. Основной задачей является нахождение адекватных оценочных показателей. При условии, что различные качественные параметры, которые крайне необходимо использовать при решении данного вопроса, имеется возможность каким либо образом оценить, то, в сущности, вся методология, которую предстоит разработать, сводится к сравнению различных вариантов планирования территории и принятие по итогам проведенного анализа обоснованного решения.

Проектировщики в своей работе используют инструменты (которые по большей части являются творческими, но не математическими) такие как изученность территории, различные архитектурно-строительные системы, объекты недвижимости, а также, что немаловажно - инженерная и транспортная доступность. От того на сколько качественно и объективно используются перечисленные инструменты зависит успешное развитие районов, городов, а в конечном счете и страны.

При разработке градостроительного плана строительного участка проектировщик пользуется указаниями СНиП, ПЗЗ (правила землепользования и застройки) и других методологических документов. Однако они чаще всего имеют ограничительный характер (т.е. в зоне установленного ограничения возможно принятие любого решения, которое не противоречит данным условиям), либо рассчитываются на основе прогнозных данных, которые имеют достаточно большой риск.

- ю-

Отличие теории нечеткой логики от остальных заключается в том, что вместо попытки точного описания объектов традиционными математическими методами используется аппарат, который позволяет анализировать неясные или неточные понятия, используемые в утверждениях о событиях и фактах, а также описывать отношения между объектами или действиями.

Нечеткое множество представляет собой математическую модель, с размытыми (нечеткими) границами. Причем предусматривается постепенный переход между принадлежностью элемента данному множеству и непринадлежностью.

Нечеткие логические (продукционные) модели - это правила-продукции (заимствованы из классических продукционных систем) хранящие логические составляющие знаний эксперта. Составляющая, выраженная в способности принимать решения на основе опыта, выражена с помощью аппарата теории нечетких множеств.

Существуют следующие виды задач выбора наилучшего варианта:

— структурированные (информация объективна и достоверна, при нахождение лучшей альтернативы используются строгие количественные модели);

— неструктурированные (практически вся информация в виде качественных оценок, субъективна, объективная модель для нахождения лучшей альтернативы отсутствует);

— слабоструктурированные (в зависимости от степени достоверности и объективности информации возможно использование количественных методов, однако это не всегда целесообразно и существует достаточно высокая вероятность необъективной оценки).

Практически все задачи, существующие на этапе разработки проекта, относятся к неструктурированным. Для решения этих проблем существует метод, с помощью которого возможна количественная оценка и выбор наилучшего варианта - метод анализа иерархий.

Задача рассматривается как расплывчатое множество в пространстве альтернатив, удовлетворяющих заданным целям и ограничениям. Решением является расплывчатое множество, которое определяется слиянием целей и различных вариантов.

Данный подход удобен в применении, так как в нем отсутствуют трудоемкие вычисления нахождения вектора матрицы, и за счет применения нечеткой логики уменьшается возможная погрешность экспертных оценок.

В третьей главе диссертационного исследования представлена методология разработки проекта планировки территории городского района на основе нечеткой логики.

Сформулирована система критериев (рис. 2), определяющих качественные и количественные характеристики, которые влияют на проектирование планировки территории участка.

Для получения объективной оценки, а также проведения сравнения различных вариантов проекта планировки рассматриваемой территории

предлагается использовать методологию, которая объединяет в себе использование приемов нечеткой логики, что позволяет оперировать как качественными, так и количественными переменными, а также применять основные критерии, влияющие на формирование итогового варианта проекта планировки территории.

При этом требуется понимание: какие именно критерии необходимо использовать при рассмотрении того или иного проекта, какая детализация необходима. Эту задачу необходимо решать после того как будет собрано экспертное мнение по каждой из групп критериев.

Многокритериальная оценка городской территории по техническому и экономическому состоянию при проектировании планировки территории участка.

Группа критериев К1 Обеспеченность территории инженерной инфраструктурой Группа критериев К2 Транспортное обеспечение территории после реконструкции Группа критериев КЗ Экономическая эффективность строительно-инвестиционного проекта

Группа критериев К4 Инженерно-геологические условия использования территории Группа критериев К5 Уровень развития сферы социально (культурно-бытового) обслуживания Группа критериев Кб Престижность территории для проживания

Группа критериев К7 Ограничения и приоритеты градостроительного развития Группа критериев К8 Санитар но-э кол огическ о е состояние Группа критериев К9 Состояние дорожной сети

Группа критериев КТО Архитектурно-эстетические качества и культурные ценности Группа критериев К11 Природно-ландшафтные условия Группа критериев К12 Уровень благоустройства территории

Рисунок 2. - Качественные и количественные характеристики, влияющие на разработку проекта планировки территории

При этом требуется понимание: какие именно критерии необходимо использовать при рассмотрении того или иного проекта, какая детализация необходима. Эту задачу необходимо решать после того как будет собрано экспертное мнение по каждой из групп критериев.

После того, как составлен перечень различных вариантов и критериев проекта, а также окончено построение иерархии, нужно построить матрицы парных сравнений.

При этом важно учитывать, что группа критериев (или один или несколько критериев данной группы) могут носить как положительный, так и отрицательный характер. В случае если критерий несет негативные последствия для проекта - при рассмотрении конкретного объекта, этому критерию выставляется отрицательное значение и при расчете итоговой оценки

он выполняет роль понижающего коэффициента.

Пусть Кь К2, ...,К„- множество из п критериев, а ВЬВ2,...ВП - их веса. Тогда проведем сравнение веса каждого из заявленного критерия с весом любого другого по отношению к общей для них цели. Алгоритм заполнения матрицы парных сравнений первого уровня изображен в таблице.

Таблица 1. - Алгоритм заполнения матрицы парных сравнений первого уровня.

к, к2 к„

К, в,/в, в,/в2 в,/вп

к2 В2/В, в2/в2 в2/в„

....

к„ в„/в, в„/в2 В„/В„

Поскольку рассматриваемая матрица является квадратной и положительной, а также имеет максимальное по модулю действительное значение Хта1 > п, весами сравниваемых критериев предлагается считать собственный вектор (единственный), с положительными компонентами, сумма которых равняется единице. Ранжирование критериев производится в результате обработки матрицы по получаемым главным собственным векторам.

Для определения вектора компонентов X воспользуемся методом для вычисления собственного вектора:

Х,=К,/8 ; Х2=К2/8 ; Хз=Кз/8 ; ...; X =К,/8; где

К,=((В ,/в ,)(в,/в2)-...(в ,/в „))""; К2=((В 2/в,) • (в2/в2)

К„=(( В „/ В,)■ (в„/ В2)-... ■ (В„/ В„))1/п;

8=К,+К2+...+К„,

Далее определим: насколько суждения согласованы - для этого воспользуемся формулой и определим главное собственное значение ?ьтя1:

А™ =С ,Х,+С2Х2+... .+С„Х„, (4)

где коэффициенты С^Сг,..., С„ определяются по формуле:

С1=В1/В1+В2/В1+...+Вп/В1 ; С2=В1/В2+В2/В2+...+Вп/В2 ;

... ; Сп=В1/Вп+В2/Вп+...+Вп/Вп

Индекс согласованности рассчитывается по следующей формуле:

С1=( ),„„ -п)/(п-1), где п - количество критериев (6)

При возникновении несогласованности суждений, которая может быть вызвана как неполнотой, так и неточностью исходной информации, необходимо либо перепроверить исходные данные, или же раз пересмотреть шкалу сравнения. В случае, если С1 =0 суждения являются полностью согласованными, значения индекса согласованности от 0 до 0,05 указывают на то, что суждения хорошо согласованные, при увеличении показателя -необходимо пересмотреть суждения, т.к. они не согласованы.

-13-

■...(В2/В„))ь

(1) (2) (3)

Результат получаемого решения напрямую зависит от того, насколько правильно на начальном этапе была выбрана иерархическая структура. Рассмотренный подход формализует анализ проблемы и помогает выявить несогласованности, возникающие в различных мнениях экспертов.

При расчете количественных показателей, необходимых для оценки эффективности строительного проекта на предынвестиционном этапе эксперт не обладает полной, достоверной информацией. От того, какой способ используется при описании неопределенности в части исходных данных, при описании риска проекта напрямую зависит конечный полученный результат, т.е. в случае расчета необходимых количественных показателей проекта с применением вероятностного описания исходных параметров, то результирующим данным также будет соответствовать некоторое вероятностное распределение.

Для того, что бы преодолеть неопределенность, возникающую в такой ситуации, уместно применение теории нечеткой логики.

При условии неизвестности точного значения любого из входных параметров оно представляется в виде нечеткого числа, которое соответствует функции принадлежности треугольного типа. Использование именно этого вида функции принадлежности обусловлено тем, что значение задается лингвистической переменной, которая соответствует терм множеству «приблизительно равно», причем крайние значимые точки данного нечеткого числа имеют степень вероятности стремящуюся к нулю, а степень приближения задается экспертом.

При ранжировании системы критериев для формирования проекта планировки территории городского района и оценки их значимости необходимо рассчитать не только векторы приоритетов для каждой группы критериев, но и получить глобальный приоритет с использованием уже полученных весов, а также сопоставив подкритерии каждого уровня критериев.

Экспертная оценка в данном случае вычисляется по совокупности индексов РЯЬ РК2,... РГ1]2 и определяется по следующей формуле:

РЯ,=Х,- (Х„- (Ю-Х„,+ К}-Х,,2+...+ Ю-Х„к)+Х12-(ГС-Х,21+

+ю-х,22+...+ к}-х12к)+...+х1р- (ю-х, р,+ гс-х,р2+...+ &х,рк»;

Р112=Х2- (Х21- (Ю-Х211+Ю-Х212+...+ Ю-Х21к)+Х22-(Ю-Х221+

+ю-х222+...+ Ю-Х22к)+.. .+х2р- (ю-х2 р ,+ ю-х2 р 2+...+ &х2 р о); (7)

Р1112=Х12- (Х,2,- (ГС-Х12,,+ Ю-Х,212+...+ Ю-Х,21к)+Х122-(КгХ,22,+

+Ю-Х,222+...+ Ю- Х,22к)+.. ,+Х12р- (Ю-Х,2 р ,+ Ю-Х,2 р 2+...+ С-Х,2 рк))

где Ю - индекс градации, который показывает наличие элемента (при Ю=0 — элемент отсутствует, при Ю=1- элемент существует); р - количество критериев группы критериев, а к - количество подкритериев.

Окончательная оценка рассматриваемого проекта планировки территории определяется из соотношения:

РК= РК,+РК2+РЯ3+РЯ4+ Р[<5+РКб+РК7+РК8+ (8)

+РЯ9+РК10+РКц+РК,2

По итогам обработки анкет, заполненных с учетом экспертных мнений, получаем необходимые коэффициенты, необходимые для оценки эффективности проекта планировки территории городского района.

Следует отметить, что в случае, если принято решение, или нет исходных данных, для оценки проекта планировки по одной из 12 групп критериев значение индекса РТ1 данной группы будет равно нулю.

В четвертой главе изложены вопросы, связанные с практикой применения предложенной методики разработки проекта планировки территории района города, а также предложен вариант автоматизации расчета коэффициента эффективности рассматриваемого проекта и сравнения различных рассматриваемых альтернатив между собой.

Автоматизация изложенной методики дает возможность не только оперировать огромным количеством данных, но и позволяет хранить в базе данных уже рассмотренные варианты и оперативно получать запрашиваемую информацию.

Также при решении задачи оптимизации используется электронный опросный лист, с помощью которого возможно автоматически получить количественную оценку различных рассматриваемых вариантов. Данная автоматизированная система поддерживает ввод, расчет и хранение основных показателей эффективности анализируемых проектов. Она содержит рабочие инструменты, которые позволяют осуществлять следующие операции:

— находить решение неструктурированных или слабоструктурированных задач, параметры которых заданы качественными переменными;

— сравнивать и выбирать предпочтительный вариант из множества альтернатив по заданным критериям;

— проводить экономическую оценку инвестиционно-строительных проектов;

— рассчитывать и прогнозировать значения наиболее важных экономических показателей эффективности инвестиционно-строительного проекта на разных этапах его жизненного цикла, учитывая при этом нечеткость заданных параметров;

— сравнивать и выбирать наиболее эффективный строительный проект из множества рассматриваемых вариантов;

— возможность строить различные графики и диаграммы по результатам проведенного анализа.

Алгоритм пакета прикладных программ для формирования проекта планировки территории осуществляет многокритериальное оценивание и расчет приоритетов проекта, с учетом заранее вычисленных технико-экономических показателей.

В состав исходных данных для реализации многоцелевого комплекса входят: экспертные оценки специалистов, оценки показателей технического состояния, вычисленные показатели экономической эффективности проекта, оценка показателей района с точки зрения его престижности для проживания.

Ранжирование автоматизированной системой проектирования объектов по рассмотренным группам критериев дает эксперту необходимую информацию для анализа при формировании итогового проекта планировки территории.

Разработанное программное обеспечение позволяет достаточно быстро осуществлять расчет количественных показателей, при этом результаты записывать в базу данных, а также проводить оценку проекта планировки территории городского района по заданным критериям и сравнивать возможные варианты альтернатив реализации между собой.

С целью оценки качества разработанной методики, для решения задачи оптимизации при разработке проекта планировки территории городского района, была проведена апробация на базе земельного участка площадью 11,678 га.

Полученные результаты проведения исследования позволяют сделать следующие выводы:

- Проведение ранжирования с помощью программы объектов по рассмотренным группам критериев дает эксперту необходимую информацию для анализа при формировании итогового проекта планировки территории.

- По вводимой информации программа формирует базу данных, которая имеет возможность оперативно корректироваться и пополнятся новыми данными, которыми можно воспользоваться при корректировке итоговой версии проекта планировки территории или использовать при разработке нового проекта.

- Даже при небольших изменениях, достаточно близких по характеру сведений о характеристиках рассматриваемых проектов, применяемая методика дает существенно различные результаты расчета бальных оценок эффективности проектов планировок территории.

- Разработанное программное обеспечение позволяет осуществлять расчет количественных показателей, при этом результаты записывать в базу данных, а также проводить оценку проекта планировки территории городского района по заданным критериям и сравнивать возможные варианты альтернатив реализации между собой.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Проведенный анализ развития системы градостроительства в России выявил тенденции, которые определяют позитивную динамику улучшения состояния данной отрасли, при соответствующем методологическом обеспечении.

2. В ходе анализа современной правовой и нормативной базы, определяющих формирование и реализацию строительно-инвестиционных проектов, выявлена основная внутриотраслевая проблематика и сформулированы способы повышения эффективности градоурегулирования, за счет внедрения системы критериев, влияющих на проектирование генерального плана застройки участка.

3. Определены основные факторы, оказывающие влияние на разработку проекта планировки территории, включая природно-климатические факторы, архитектурно-строительные и экономические требования, которые должны приниматься во внимание при проектировании территории городского района.

4. Проведен анализ количественных методов используемых при проведении расчетов в условиях неопределенности и выявлено, что используемые при разработке проекта планировки в настоящее время методики не обладают необходимыми возможностями, которые бы позволяли учитывать при анализе как качественные, так н количественные переменные.

5. При проведении анализа и рассмотрении возможных перспектив развития применения метода нечеткой логики, выявлено, что при разработке проекта планировки территории городского района его использование позволяет повысить эффективность разрабатываемых проектов планировки городской территории.

6. Сформулирована система критериев оценки городской территории по комплексу показателей, характеризующих состояние территории застройки при проектировании планировки территории района, к которым в том числе относятся — инженерно-геологические условия использования территории, состояние дорожной сети, природно-ландшафтные условия и др.

7. Разработана методика формирования и оптимизации проекта планировки территории городского района на основе нечеткой логики, с помощью которой возможно максимальное повышение качества использования застраиваемой городской площади с учётом интересов всех слоев населения.

8. Разработана автоматизированная система проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики,

которая позволяет оценить рассматриваемый проект планировки территории по заданным критериям.

9. Практическая апробация предложенных решений заключается в формировании оснований методологического подхода и практических рекомендаций по разработке проекта планировки территории городского района на основе нечеткой логики с использованием современных аппаратных средств.

10. Предложены основные направления дальнейших исследований, находящихся в рамках обозначенной предметной области.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих статьях и работах автора:

1. * Скиба A.A. Анализ риска в инвестиционно-строительном проекте // Вестник МГСУ. - 2012. - № 12. -0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад -0,25 п.л.).

2. * Скиба A.A. Количественная оценка рисков инвестиционно-строительного проекта // Вестник МГСУ. - 2013. - № 3. -0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

3. Скиба A.A. Использование методов нечеткой логики при расчете основных критериев оценки эффективности инвестиционно-строительных проектов // "Научные чтения, посвященные 100-летию Ю.Б. Монфреда". — М.: МГСУ, 2013 - 0.5 п.л. (без соавторов).

4. Скиба A.A. Применение нечеткой логики при управлении инвестиционно-строительными проектами // Материалы XVI Международной межвузовской научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых учёных "Строительство-формирование среды жизнедеятельности", - М.: МГСУ, 2013 - 0,5 п.л. (без соавторов).

5. Скиба A.A. Методы, используемые при разработке проекта планировки территории городского района // «XVII Международная межвузовская научно-практическая конференция «Строительство -формирование среды жизнедеятельности». - М.: МГСУ, 2014. - 0,5 п.л. (без соавторов).

6. * Скиба A.A. Основные проблемы формирования и реализации градостроительной политики // Вестник МГСУ. 2014. № 4. -0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

7. * Скиба A.A. Применение метода нечеткой логики для решения проблем связанных с формированием градостроительной политики и развитием территориального планирования. — Казань: Научно-технический вестник Поволжья, 2013 №6. - 0,5 п.л. (в соавторстве, авторский вклад - 0,25 п.л.).

8. Скиба A.A. .Св. 2014615385 Российская Федерация. Система автоматизации проектирования планировки территории городского района на основе теории нечеткой логики [Текст] / заявитель и патентообладатель Скиба A.A. - № 2014612707; заявл. 27.03.14; per. 26.05.14.

- 4 работы, опубликованных в научных изданиях, входящих в действующий перечень, утверждённый Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.

Лицензия ЛР №020675 от 09.12.1997 г. ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» Подписано в печать: 21.10.2014. Формат: 60x84 1/16 Печать: XEROX

Объем: 1,0 п.л. Тираж: 100 Заказ №: б/н

129337, г. Москва, Ярославское щ., 26, ФГБОУ ВПО «МГСУ»