автореферат диссертации по архитектуре, 18.00.04, диссертация на тему:Разработка аналитических методов планирования территориального развития города

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ПО ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВУ (ЦНИИП градостроительства)

На правах рукописи

ПОТАПЕНКО Анатолий Владимирович

РАЗРАБОТКА АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ПЛАНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ГОРОДА

(Специальность 18.00.04. Градостроительство, районная планировка, ландшафтная архитектура и планировка сельских населенных мест)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1997

Работа выполнена в Московском архитектурном институте (Государственная академия) на кафедре Основ теории градостроительства.

Научный руководитель: академик РААСН, доктор архитектуры, профессор И.М. Смоляр

Официальные оппоненты: доктор технических наук, ст. научн. сотр кандидат архитектуры, доцент

Ведущая организация: Проектный институт

Красноярскгражданпроект

Защита диссертации состоится ". _190$ г

в '! часов на заседании диссертационного совета Д-033.01.01 при Центральном научно-исследовательском и проектном институте по градостроительству (ЦНИИП градостроительства) по адресу: 117944, Москва, пр. Вернадского, д. 29.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦНИИП градостроительства.

Автореферат разослан " $ " ^И^-АУ1 19^ года.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор архитектуры, профессор Г.А. Малоян

. Л.Я. Герцберг

А.В. Крашенинников

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Общественно-политические и экономические преобразования последнего времени поставили перед отечественными градостроителями ряд принципиально новых проблем, требующих серьезной научной проработки. Решению градостроительных задач в современных условиях способствует появление новых типов проектной документации: градостроительные программы и прогнозы, структурные планы и т.д.

Ключевую проблему представляет обновление методологии градостроительного проектирования с целью адаптации ее к новым условиям окружения. Так, например, генеральный план города, традиционно разрабатываемый по планово-нормативным методикам СНиП, вследствие экономической реформы потерял основной источник первичной информации - плановые показатели численности трудящихся предприятий градбазы. Возникла потребность научного прогнозирования основных показателей генплана с учетом множества факторов, природных и социальных сил, оказывающих воздействие на процессы городского развития.

В последнее время стало очевидным, что для повышения эффективности градостроительного проектирования необходимо применение новых методологических подходов, опирающихся не только на отечественные разработки, но и опыт в этой области стран с развитой рыночной, экономикой, а также современные научные представления общей теории планирования.

Большое практическое значение с точки зрения объективизации проектного мышления имеет разработка экспертных систем оценки градостроительных решений.

Быстрое развитие компьютерных средств, появление новых способов имитационного моделирования, современные достижения математической науки указывают на возрастающую роль количественных методов в решении градостроительных задач. Для

долгосрочного планирования и прогнозирования важное значение имеет разработка моделей пространственного развития города.

Данная диссертационная работа посвящена исследованию и решению перечисленных актуальных проблем пространственного планирования в масштабе города.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. Настоящая работа опирается на результаты различных направлений градостроительных исследований, общей теории планирования, системного анализа, математических дисциплин.

Вопросы территориального планирования и управления городским развитием подробно рассматривались в работах отечественных авторов (В.Н.Белоусов, Ю.П.Бочаров.

B.В.Владимиров, АЗ.Гутнов, П.Н.Давиденко, Я.В.Косицкий, И.В.Лазарева, Г.МЛаппо, И.Г.Яежава, Ф.МЛистенгурт, Г.А.Малоян,

C.Б.Моисеева, Н.И.Наймарк, В.И.Ресин, И.М.Смоляр, З.Н.Яргина и др.). Теоретически и практически исследованы различные аспекты градостроительной деятельности: технико-экономические вопросы (в трудах Л.Я.Герцберг, А.В.Кочеткова, А.А.Сегединова и др.); социальная проблематика (в работах К.К.Карташовой, Л.Б.Когана, В.Л.Ружже и др.); экологические аспекты (в трудах А.П.Вергунова,

B.Л.Глазычева, В.И.Крушлинского, Е.М.Микулиной и др.). В связи с развитием рынка недвижимости в нашей стране приобрели актуальность вопросы градостроительной оценки территории, престижности районов жилой застройки, стоимости земли (данная тематика представлена в трудах Е.А.Ахмедовой, А.Т.Захарова,

C.И.Кабаковой, А.В.Крашенинникова, Б.А.Портнова, В.А.Щеглова и др.). Для изучения теоретических вопросов и практического решения разнообразных градостроительных задач широко применялись количественные методы (в трудах Э.Г.Абрамовича, Л.Н.Авдотьина,

А.П.Бурьян, Л.Э.Ванда, Г.А.Заблоцкого, В.ВЛифшица, Ю.С.Попкова, Г.С.Юсина, Л-А.Яковлева и др.).

В то же время, надо признать, что проблемы градостроительного проектирования в условиях переходной экономики в отечественной литературе еще не получили достаточной проработки. Поэтому, в своей диссертации автор опирался и на исследования известных зарубежных специалистов в вопросах городского планирования (Ж.Гарнье, К.Линч, Т.Кент, Дж.Саймондс, Ф.Чапин и др.), количественного изучения города (Р.Бюсьер, К.Кларк, П.Мерлен, Дж.Форрестер), общей теории планирования (У.Кинг, Д.Клиланд, Т.Саати), системного анализа и общей теории систем (Р.Акофф, Л.Берталанфи, К.Боулдинг), неравновесной термодинамики и синергетики (Дж.Карери, И.Пригожин, Г.Хакен и др.). Привлечение результатов современных математических дисциплин обусловлено потребностью в формировании количественных критериев и процедур, способствующих принятию эффективных градостроительных решений в нестабильном и многофакторном контексте планирования.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в разработке методов городского территориального планирования, соответствующих новым социально-экономическим условиям и основанных на применении систематических процедур обработки экспертной информации и данных математического моделирования пространственной эволюции города.

Исходя из поставленной цели, в диссертационной работе определены следующие ЗАДАЧИ:

- исследование проблем и основных факторов городского планирования в рыночных условиях;

выявление перспективных тенденций генерального планирования городов;

- анализ общих методологических вопросов планирования и выбор подхода, наиболее адекватного задачам отечественного градостроительного проектирования в новых социально-экономических условиях;

разработка сценарных методов градостроительного планирования и прогнозирования на основе применения систематических процедур обработки экспертной информации;

- формирование обобщенных критериев экспертной оценки проектной концепции генплана города;

- разработка метода долгосрочного градостроительного планирования, основанного на закономерностях городской самоорганизации;

- построение и исследование математических моделей пространственной эволюции города.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ включает следующие элементы:

- анализ текущей градостроительной практики;

- изучение отечественной и зарубежной литературы по тематике работы;

- синтез результатов теоретического и практического анализа в форме выбора методологического подхода, наиболее адекватного современным условиям градостроительного проектирования;

- формулирование в рамках выбранного подхода конкретных методов градостроительного планирования и прогнозирования, пригодных к практическому применению, и отработка их на примере г. Красноярска;

- разработка посредством формальных гипотез и исследование математических моделей пространственного развития города;

- обобщение результатов исследования.

ГРАНИЦЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Рассматриваются общие вопросы пространственного планирования и моделирования в масштабе города. Исследуется зарубежный опыт (на примере Сев. Америки и Великобритании). Исторический анализ земельного планирования в США охватывает вторую половину XX века.

Демонстрация практического применения методических результатов работы ограничивается примером г. Красноярска.

Для иллюстрации эллиптической модели внутригородского расселения, разработанной в диссертации, привлечен графический материал, показывающий пространственную эволюцию городов Сибири на протяжении последнего столетия.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ состоит в том, что

- впервые предложен сценарный метод прогнозирования градостроительного развития территории с учетом реальных действующих социальных сил, а также их целей; получены практические результаты, подтверждающие целесообразность использования предложенного метода для оценки осуществимости проектных решений;

- разработана новая экспертная система сравнительной оценки проектных альтернатив генплана города; структура данной системы включает широкий спектр факторов городского планирования в условиях рыночных отношений, а применяемый аналитический аппарат позволяет оценить согласованность экспертных суждений;

- сформулированы основы нового подхода к долгосрочному прогнозированию и планированию города, базирующегося на фундаментальной способности городской системы к самоорганизации; продемонстрированы практические примеры, подтверждающие справедливость такого подхода;

- впервые построены и исследованы математические модели, описывающие известные исторические закономерности

пространственной эволюции городов: двухфазное циклическое развитие территории ("рост - стабилизация") и возникновение тенденции к симметризации пространственной формы города при достижении им некоторого критического размера.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ результатов работы.

Разработанные сценарные методы градостроительного планирования и прогнозирования, экспертная система сравнительной оценки альтернативных концепций генплана, результаты математического моделирования предназначены для использования при решении практических градостроительных задач в целях объективизации проектного мышления и повышения эффективности проектных решений в новых социально-экономических условиях.

АПРОБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы были доложены

- на международном конгрессе "Окружающая среда для нас, для будущих поколений: экология и бизнес в новых, условиях" (Красноярск, 1993);

- на заседании кафедры "Основ теории градостроительства" Московского архитектурного института (Москва, 1997).

ВНЕДРЕНИЕ. Разработанный в диссертации сценарный метод градостроительного прогнозирования был использован при подготовке авторского раздела "Расчет приоритетов функционального использования проектируемой территории методом анализа иерархий" проекта детальной планировки буферной зоны лесопарка "Западный" г. Красноярска.

Сценарный подход к прогнозированию применялся автором при работе над эскизным проектом генерального плана г. Красноярска.

СТРУКТУРА и ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и библиографического списка использованной литературы. Объем

работы составляет 151с. машинописного текста, включая 25 рисунков и 4 таблицы.

В первой главе рассматриваются общие вопросы градостроительного планирования в рыночных условиях: производится анализ текущих проблем, исследуются основные факторы, выявляются перспективные тенденции. Результаты этих исследований используются во второй главе при разработке сценарных методов планирования и прогнозирования территориального развития города. Во второй главе формулируется также новый подход к долгосрочному планированию (метод эволюционных сценариев), основанный на закономерностях городской самоорганизации. В третьей главе разрабатываются и исследуются частные математические модели, которые могут использоваться для выявления потенциальных тенденций пространственного роста города, в частности, для прогнозирования точек бифуркации эволюционного развития.

СОДЕРЖАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. Стратегическое планирование города в рыночных условиях

1.1. Проблемы генерального планирования городов в переходный период

Проведен анализ современных проблем отечественного генерального планирования городов, на основании которого сделан вывод о несоответствии традиционного планово-нормативного подхода, характерного для советского времени, новым социально-экономическим условиям. Имеются объективные предпосылки для замены традиционного подхода на современные методы генерального планирования города: 1) адаптированные к условиям переходной экономики; 2) базирующиеся на результатах научного прогнозирования; 3) учитывающие возросшие приоритеты

экологических, социальных и политических факторов; 4) согласующиеся с общей системой управления городским развитием.

1.2. Эволюция и современные тенденции градостроительного планирования в странах с рыночной экономикой (на примере США)

Основываясь на материалах зарубежной печати, исследован исторический опыт градостроительного планирования в США. Проведенное исследование выявило следующие современные тенденции:

- развитие новых направлений планирования (в связи с актуализацией таких проблем как, защита окружающей среды, участие общественности в процессе выработки плана, финансовая ответственность за выполнение решений, эффективное осуществление плана в нестабильных условиях и т.д.);

- интеграция проектирования, политики и управления в форме гибридных планов, включающих картографические материалы по территориальному развитию, политические документы и меры градостроительного регулирования в ближайшей перспективе;

- координация градостроительного планирования с общей программой управления городским развитием.

1.3. Социально-экономические и политические факторы городского планирования

Для эффективного долгосрочного планирования важно не только знать сегодняшние намерения властей, но и предугадать их будущие политические решения. По мнению автора, политический прогноз будущего стратегического курса местных властей по управлению городским развитием весьма полезен и может стать частью обоснования генерального плана, наряду с демографическим прогнозом и т.д.

Показывается, что в демократическом обществе принятие стратегии управления городским развитием по существу является

политическим выбором, продиктованным как личными, так и общественными интересами, т.е. стратегический выбор ограничен текущими обстоятельствами. Именно благодаря этим ограничениям и возможен политический прогноз будущего стратегического курса.

На материалах американской и английской печати исследуются различные стратегии городского развития с целью их классификации и выявления факторов, способствующих их реализации. Основываясь на результатах этого исследования, автором предлагается классификация стратегий городского развития в рыночных условиях, включающая стратегии роста (прорыночные, социального перераспределения, средовые), контроля роста и "присматривающие" стратегии. Указанные стратегии не следует рассматривать как взаимоисключающие.

Выявлены условия, способствующие достижению баланса между потребностями экономического роста и широкой социальной программой.

1.4. Концепция городского жизнеподдержания Мировая практика последнего времени показывает возрастающее влияние на местное планирование концепции городского жизнеподдержания (обозначение авторское). Суть этой концепции выражается формулой: "Человечество должно удовлетворять свои нужды в настоящем, не лишая последующие поколения возможности удовлетворять их нужды". Основополагающие принципы концепции городского жизнеподдержания (равенство между поколениями, равенство внутри поколений, защита окружающей среды и т.д.) развивают средовой подход к планированию населенных мест.

Документальным оформлением концепции чаще всего становится доклад о городском жизнеподдержании. Анализ зарубежной литературы по городскому планированию показывает

значительный интерес в городах Сев. Америки и Великобритании к разработке такого доклада. Существует точка зрения, что в потенциале он может стать важным новым инструментом городского планирования.

Концепция городского жизнеподдержания может служить обоснованием для принятия градостроительных решений. К главным достоинствам этой концепции относятся:

- установление целевых ориентиров, критериев и приоритетов городского развития;

- формирование местной нормативной базы проектирования (посредством разработки индикаторов жизнепод держания);

- информационное обеспечение градостроительных проектов (в части прогнозируемых показателей);

- формирование общественного консенсуса в вопросах городского развития (путем общественного обоснования индикаторов жизнеподдержания);

- обеспечение политической поддержки градостроительных проектов (при условии согласования их с положениями концепции);

- возможность расширения содержания генерального плана города путем включения в него модели городского жизнеподдержания (генплан гибридного типа).

ГЛАВА 2. Аналитические методы разработки концепции

территориального развития города 2.1. Системный подход к изучению городской организации

Город относится к целеустремленным системам, назначение которых определено свойством воспринимать потребности (населения) и следовать альтернативным действиям для удовлетворения этих потребностей. Один из результатов общей теории систем состоит в том, что назначение систем, построенных людьми, только на начальном этапе бывает задано теми, кто ее

проектировал. Позднее пользователи системы (т.е. население города) приспосабливают ее к своим собственным целям.

Организационные структуры целеустремленных систем изменяются по мере восприятия новых потребностей. Причинами, вызывающими изменение структуры городского пространства, могут быть:

- непостоянство и возмущающие воздействия внешней среды (изменение экономических и других факторов окружения);

- собственная неравновесность или внутренние источники динамики (физический и моральный износ капитальных сооружений, загрязнение городской среды и т.д.);

- регулирующие воздействия на систему со стороны людей, участвующих в управлении развитием города.

Системы, устойчивое функционирование которых в нестабильных внешних условиях поддерживается посредством обновления их организационной структуры, принято называть самоорганизующимися. Способность к самоорганизации является фундаментальным свойством всех городских систем.

2.2. Методология планирования

Изучение общей теории планирования показывает наличие трех принципиальных методологических подходов - формального, инкрементального и системного. Приводятся подробные определения каждого из указанных подходов.

В соответствии с приведенной классификацией традиционное для советского времени генеральное планирование городов следует отнести к формальному планированию с элементами инкрементального подхода. Формальная методология планирования городов в советское время объективно соответствовала административно-командной системе государственного управления, основанной на централизованной плановой экономике.

Наиболее адекватным для задач градостроительного проектирования в новых условиях является системный подход, основывающийся на разработке проектной концепции с учетом различных факторов, действующих сил и их целей, а также ограничений, накладываемых внешним окружением.

2.3. Прогнозирование градостроительного развития территории

Для того, чтобы градостроительный проект был успешно реализован на практике, он должен согласовываться с требованиями контекста планирования, учитывать особенности современного состояния и тенденции градостроительной ситуации. Поэтому, при разработке концепции проекта важно иметь прогноз наиболее вероятного сценария развития проектируемой территории при текущих факторах, действующих силах и их целях. Сами градостроители - проектировщики выступают в роли одной из сил, воздействующих на характер территориального освоения.

Предложен сценарный метод прогнозирования градостроительного развития территории с применением систематической процедуры обработки экспертной информации. Иерархическая структура проблемы прогнозирования включает: действующие природные и социальные силы, цели действующих сил, исследовательские сценарии и обобщенный сценарий. Для определения приоритетов исследовательских сценариев рекомендуется использовать известную процедуру обработки экспертной информации метода анализа иерархий (МАИ). Обобщенный сценарий, представляющий собой композицию исследовательских сценариев, описывает наиболее вероятный вариант градостроительного развития территории при текущих факторах планирования.

Предложенный метод градостроительного прогнозирования прошел успешную практическую проверку в одной из проектных

работ в г. Красноярске. С его помощью был сделан вывод о том, что предложенное проектное решение хорошо согласуется с текущими обстоятельствами планирования, и имеются реальные возможности осуществления его на практике.

2.4. Концептуальный анализ генерального плана города Исходя из выявленных в первой главе работы прогрессивных тенденций генерального планирования городов сформулированы обобщенные критерии оценки проектной концепции генплана -целенаправленность (городского развития) и согласованность (проекта с основными факторами/ ограничениями планирования).

Критерий целенаправленности отражает требование сбалансированного подхода к достижению основных целей планирования (например, целей городского жизнеподдержания). Критерий согласованности указывает на необходимость координации проекта с другими документами регулятивного характера в рамках общей программы управления городским развитием.

Разработана экспертная система, позволяющая производить сравнительную оценку альтернативных концепций генплана города. Иерархическая структура этой системы (рис. 1) допускает применение вычислительной процедуры МАИ для количественной обработки экспертной информации.

Использование сформулированных ранее обобщенных критериев целенаправленности и согласованности дает возможность выявления наиболее желательного и вероятного сценариев среди предложенных проектных альтернатив. Для определения альтернативы, которая в наибольшей степени способствует достижению компромисса между потребностями и возможностями города, рекомендуется установить равные относительные приоритеты (веса) обобщенных критериев целенаправленности и согласованности.

I. Фокус проблемы

II. Обобщенные критерии I

Генеральный план города

Согласованность Целенаправленность

III. Аспекты

IV. Элементы

Фип;ш-| совый [ По лиги ческий Управленческий Экономический Социальный | Экологи-) Г Средовой ческий !!

]..... 1 . ■ Г 1

Строи гель-иые сектора

Конфликт ал а стен ло земельным н прочим вопросам

Координация с другими элементами управления города

Стимулирование различных секторов экономики

Социально«;

жилье, занятость,

инфраструктура

Защита окр. среди от

загрязнены», сохранение природных ресурсов

Соотаетстиие Контроль Жизие-пригодность Доступность Осмысленность

V. Альтернативы

(А1)

(А2)

Рис.1. Структура экспертной системы оценки альтернативных концепций генплана города.

Данная экспертная система была использована автором для сравнительной оценки альтернативных концепций генплана г. Красноярска, предложенных на стадии эскизного проекта.

2.5. Метод эволюционных сценариев

Знание закономерностей самоорганизации городской системы дает возможность целенаправленно управлять ее пространственным развитием.

Принято различать два механизма эволюции систем: адаптационный и бифуркационный. Адаптация - свойство открытых систем приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды - обеспечивает постепенную, медленную эволюцию организационной структуры системы. Понятие бифуркации ассоциируется с катастрофическими изменениями и конфликтами. Точка бифуркации - это своеобразный "порог" плавного (адаптационного) развития, после прохождения которого в системе

происходят резкие, "скачкообразные" изменения. Точку бифуркации называют также точкой ветвления эволюционного развития, поскольку она знаменует появление некоторого множества новых возможных путей ("ветвей") эволюции. Выбор конкретного пути эволюции носит вероятностный характер. Если выбранная эволюционная ветвь оказывается устойчивой, то в дальнейшем она закрепляется посредством адаптационных возможностей системы.

Управление процессом самоорганизации наиболее эффективно в те моменты, когда развивающаяся структура оказывается в состоянии бифуркации. В точке бифуркации достаточно слабого управляющего воздействия, чтобы повлиять на выбор того или иного пути эволюции системы.

Основываясь на фундаментальной способности всех городских систем к самоорганизации, сформулировано понятие эволюционного сценария городского развития. Эволюционный сценарий (ЭС) - это концептуальная категория, обозначающая относительно устойчивый тип динамики градостроительных процессов. Другими словами, эволюционный сценарий представляет собой концепцию вероятного, естественного (т.е. основанного на законах самоорганизации) и достаточно стабильного градостроительного развития.

Данные определения указывают на следующие отличительные характеристики ЭС: устойчивость, обобщенность и воспроизводимость. Устойчивость ЭС подразумевает относительную стабильность динамических показателей системы на долгосрочном (>10 лет) интервале времени. Обобщенность ЭС яредполагает, что для его формального описания используется небольшой набор обобщенных показателей, характеризующих основные тенденции градостроительного развития (т.е. ЭС не должен содержать детали краткосрочного порядка). Воспроизводимость ЭС означает, что данный сценарий не является уникальным и уже встречался в

градостроительной практике в ином историческом или географическом контексте.

Разработана общая структура, а также предложена конкретная модель формального описания ЭС (рис.2). Предложенная модель содержит, в частности, шесть обобщенных показателей городского роста (компактность, дисперсия, автономность, жизнепригодность, темп и конфликтность).

I.

II. Территориальные компоненты

Эволюционный сценарий

X

Рост

Реорганизация

III. Категории признаков

IV. Признаки сценариев

V. Обобщенные показатели сценариев

Пространственные

Форма

Морфологическая структура

Плотность застройки

Функционально-планировочные

Функциональная связность

Развитость инфраструктуры

Средовые

Состояние: окр, среды.

жилого фонда,

жилои среды

Функциональные

Демографический рост

Инвестиции в строительство

Внешние ограничения

Конфликт властен

Экопомнче ские и прочие издержки роста

Компактность Дисперсия Автоном- Жизне- | Темп [Конфликтность

ность пригодность)) |

Рис.2. Структура формального описания эволюционных сценариев.

Приведены практические примеры, подтверждающие существование типовых ЭС.

Сформулирован подход к долгосрочному планированию города, основанный на применении эволюционных сценариев (метод ЭС). Этот подход содержит пять этапов планировочных действий:

1) идентификация текущего ЭС;

2) прогнозирование продолжительности текущего ЭС; определение предыдущего и предсказание будущего "порога развитая";

3) идентификация возможных будущих ЭС (после прохождения точки бифуркации);

4) выбор среди возможных будущих ЭС того сценария, который в наибольшей степени отвечает достижению целей планирования;

5) планирование своевременных стратегических мер управления для эффективного и целенаправленного воздействия на процесс будущей градостроительной самоорганизации.

Показано, что метод ЭС является разновидностью системного подхода к планированию. Даны практические рекомендации по его применению. Подчеркивается, что долгосрочные меры градостроительного управления наиболее эффективны вблизи "порогов эволюционного развития" города.

ГЛАВА 3. Математические модели пространственных процессов городской самоорганизации 3.1. Современные направления моделирования города

Анализ современной урбанистической литературы выявил перспективные направления количественного изучения города:

1) имитационное моделирование процессов городской пространственной самоорганизации (с помощью клеточных автоматов и т.д.);

2) математическое моделирование пространственной эволюции города (посредством системы нелинейных дифференциальных уравнений).

3.2. Модель двухфазной циклической эволюции городской территории

Разработана математическая модель двухфазной территориальной эволюции города, которая описывается нелинейным дифференциальным уравнением с запаздывающим аргументом:

<11Ш = (11-Кя)«[кЩЕ1т2 -К) - ц]; Ят = К{г - г}; где Я - пространственный размер территории городской застройки; X - управляющий (ростом) параметр (к ~ К"2, N - численность населения города); к,ц - константы. Параметр временной задержки т

введен для учета особенностей формы пространственного роста и описывает запаздывание во времени процесса освоения межлучевых пространств по сравнению с линейно-лучевым развитием территории.

Найдены два стационарных решения уравнения, одно из которых не зависит от управляющего параметра и соответствует фазе стабилизации пространственного размера города, а другое растет при увеличении демографического масштаба и описывает фазу радиального роста. Исследование стационарных состояний на устойчивость показало наличие точки бифуркации Хс, в которой "пороговое" состояние (т.е. фаза стабилизации) теряет устойчивость, и возникает новая устойчивая ветвь эволюции системы - радиальный рост (см. рис.3).

Яо

О Лс ' 1с' X

Рис.3. Бифуркация стационарных состояний системы.

Стационарное состояние, соответствующее радиальному росту, дестабилизируется при увеличении параметра временной задержки и управляющего параметра. Следствием этих результатов является возможность существования еще одной точки бифуркации Хс\ в которой фаза радиального роста теряет устойчивость. Для того, чтобы состояние роста оставалось устойчивым, частичное восстановление компактной формы города должно происходить еще во время фазы радиального роста.

Стационарные состояния системы:

- устойчивые

......... неустойчивые

Ло, II( - "пороги развития"

Разработанная модель позволяет предсказать наличие и положение будущего "порога развития":

1*1 = Яо/(1 - тс/г); \ > тс; тс = лк/[4р(ц + к)]. Чем больше компактность городской формы восстанавливается еще во время фазы радиального роста, тем более отдаленное положение в пространстве и во времени занимает будущий "порог". Условие "беспорогового развития": т < тс.

3.3. Эллиптическая модель внутригородского расселения Разработана эллиптическая модель внутригородского расселения, подразумевающая наличие двух главных пространственных осей города. С помощью этой модели получена формула для оценки относительных издержек эллиптической формы расселения (по сравнению с круглой формой) по критерию транспортных затрат населения на связь с общегородским центром: ЛСтр(е) = С(е)/С(1) -1 = [О+е^е]"2- I; е - отношение главных осей эллипса городской формы. Полученные результаты позволяют объяснить возникновение тенденции к симметризации пространственной формы города при достижении им некоторого критического размера. На примере территориальной эволюции некоторых городов Сибири показано, что параметр эллиптичности е может использоваться в качестве количественной характеристики исторической фазы эволюции города.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ. I. Анализ отечественного и зарубежного опыта выявил следующие перспективные тенденции генерального планирования городов:

- расширение спектра обоснований генплана за счет привнесения новых факторов планирования;

- интеграция проектирования, политики и управления в форме генплана гибридного типа; гибридный генплан определяет не только долгосрочную перспективу пространственной организации города, но и общие направления градостроительной политики;

- координация генплана с общей программой управления городским развитием.

Прогрессивный подход к генеральному планированию города основывается на представлении генплана как составного элемента общей стратегии управления городским развитием. Развитие пространственной организации рассматривается во взаимосвязи с другими измерениями городской жизнедеятельности.

2. Частью всестороннего обоснования генплана могут стать политический прогноз и концепция городского жизнеподдержания.

Политический прогноз будущего стратегического курса местных властей по управлению городским развитием способствует принятию реалистичных проектных решений. Для того, чтобы облегчить составление политического прогноза, разработана классификация стратегий городского развития в рыночных условиях и установлены факторы, способствующие их реализации.

Концепция городского жизнеподдержания, закрепленная в специальном программном документе, устанавливает целевые ориентиры, приоритеты и нормативную базу планирования; обеспечивает информационную, общественную и политическую поддержку градостроительных проектов. Основополагающие принципы этой концепции развивают средовой подход к планированию города.

Наличие политического прогноза и модели городского жизнеподдержания в обосновании генплана создает предпосылки для выработки эффективных проектных решений, способствующих

целенаправленному развитшо города с учетом реальных факторов и ограничений планирования.

3. Установлено, что в методологическом аспекте планирования наиболее адекватным новым условиям является системный подход, основывающийся на разработке проектной концепции с учетом различных факторов, действующих сил и их целей, а также ограничений, накладываемых внешним окружением.

В соответствии с выбранным подходом предложен и прошел практическую проверку сценарный метод прогнозирования градостроительного развития территории с применением систематической процедуры обработки экспертной информации. С помощью этого метода можно сделать вывод о том, насколько проектные предложения хорошо согласуются с текущими обстоятельствами планирования.

4. Разработана экспертная система, позволяющая производить сравнительную оценку альтернативных концепций генплана города. В этой экспертной системе используются сформулированные в работе обобщенные критерии целенаправленности городского развития и согласованности проектной концепции с текущими факторами планирования. Применение указанных обобщенных критериев дает возможность выявления желательного, вероятного и оптимального (с учетом планировочных ограничений) сценариев среди предложенных проектных альтернатив.

5. Сформулирован новый подход к долгосрочному планированию города, основанный на учете закономерностей городской самоорганизации (метод эволюционных сценариев). Этот подход предполагает прогнозирование естественного развития города и определение моментов времени, когда управляющие градостроительные воздействия наиболее эффективны.

6. Разработаны математические модели, описывающие известные исторические закономерности пространственной эволюции городов: двухфазное циклическое развитие территории ("рост - стабилизация") и возникновение тенденции к симметризации пространственной формы города при достижении им некоторого критического размера.

Предложенные модели носят частный характер, отражая отдельные стороны градостроительной самоорганизации. Модель двухфазной территориальной эволюции может быть использована для прогнозирования пространственных "порогов развития" города (например, при применении метода эволюционных сценариев). Эллиптическая модель внутригородского расселения дает количественную оценку транспортных издержек (населения на связь с общегородским центром), обусловленных асимметрией городской формы.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Эллиптическая модель внутригородского расселения / Московский архит. ин-т - М., 1996. - 9 с. (Рук. деп. во ВНИИНТПИ Минстроя РФ. - 1996. - вып. 1. - N0 11605).

2. Аналитическая модель рыночной стоимости городских селитебных земель / Московский архит. ин-т - М., 1996. - 12 с. (Рук. деп. во ВИНИТИ. - 14.06.96. - N0 1991-В96).

3. Экологические аспекты стратегического планирования городов // Окружающая среда для нас, для будущих поколений: экология и бизнес в новых условиях. - Тезисы между нар. конгресса / -Красноярск, 1993, 27 июля - 2 августа. - ч. 1. - N0 28.4.10.

Подписано в печать 27.06.97 Сдано в производство 27.06.97 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 0,75 Тираж 100