ГИС в градостроительстве

Пензенский  Филиал

Негосударственного  Образовательного Учреждения

Высшего Профессионального Образования

«Академия МНЭПУ» 
 
 
 
 
 

Факультет: экологии, управления и права

Специальность: экология

Дисциплина: Геоинформационные системы (ГИС) 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа на тему:

«ГИС  в градостроительстве» 
 
 
 

Проверил  преподаватель: к. б. н., доцент

Лебяжинская И. П.

Выполнила студентка гр. Э-4:

Громова А. С. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пенза 2010

Содержание

  Введение………………………………………………………………………3

  1. Подготовка и обновление документации………………………………...4

  2. Градостроительная ГИС…………………………………………………..5

  2.1. ГИС «Генеральный план»………………………………………………5

  2.2. Генеральный план развития региона………………………………….10

  Заключение………………………………………………………………….12

  Список  использованной литературы………………………………………13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

  Градостроительство  и планирование территориального развития это большая ответственность  перед будущими поколениями. Плохо  продуманная пространственная организация  наносит территории огромный ущерб. Для успешного планирования и развития необходим комплексный подход, учитывающий все возможные факторы из разных областей знаний, рассматривая их в причинно-следственной взаимосвязи. Территориальное развитие можно рассматривать как «деятельность по реализации потенциала региона».

  Процесс градостроительного проектирования и  управления территориями крайне сложен и неоднозначен. Не случайно в урбанистике  работают не только архитекторы-планировщики, а в разработке градостроительной  документации принимают участие  специалисты различных специальностей: архитекторы, транспортники, инженеры по инженерным системам, географы, геологи, экономисты и т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Подготовка  и обновление документации

  Традиционная  градостроительная документация, создававшаяся  в «докомпьютерную эру», имела ряд существенных недостатков, главные из которых:

• Недостаточная информационная обеспеченность проектов;
• Большой формат чертежей, выполненных, как правило, в одном экземпляре;
• Сложность для восприятия некоторых чертежей Генерального плана, вызванная перенасыщенностью графических изображений условными обозначениями;
• Ограничительный гриф, связанный, главным образом, с использованием закрытой картографической информации в качестве подосновы;
• Практическая невозможность оперативной корректуры проектных предложений, необходимых из-за достаточно быстро меняющихся ситуаций, что особенно наглядно проявилось в 1990-е годы в Российской Федерации.

  Эти негативные моменты настолько затрудняли эффективное использование градостроительной  проектной документации, что она фактически не использовалась службами города (района, области) в повседневной работе. Это, в свою очередь, приводило к многочисленным градостроительным ошибкам, результаты которых мы пожинаем практически во всех городах страны.

  Появление компьютерных технологий и, в частности, геоинформационных систем, качественно изменило ситуацию в градостроительном проектировании. Появилась реальная возможность создания градостроительной документации нового поколения. Более того, в корне изменился сам подход к проектированию. При этом, ГИС-технологии могут быть эффектно применены для всего иерархического ряда градостроительной проектной документации: от схем расселения до проектов застройки.

  Рассмотрим уровень Генерального плана города и частично коснемся вопросов Схем районных планировок - то есть тех градостроительных документов, в которых есть реальный опыт использования ГИС-технологий. 
 
 

2. Градостроительная ГИС

  Сам процесс создания и само структурное  построение градостроительной проектной  документации очевидно свидетельствует об эффективности использования ГИС – технологий.

  Во-первых, поскольку исходные данные множества  организаций, в том числе графические  документы, обычно представляются на разных картографических основах и часто  в виде схем, то именно ГИС-технологии позволяют приводить их к “единому знаменателю”, т.е. к единой картографической основе. Во-вторых, создаются в цифровом виде разделы и картографические материалы по отдельным направлениям, представляющим, по существу, тематические картографические и семантические базы геоинформационной системы. В-третьих, проводится сопряженный анализ указанной выше информации и создается синтетическая схема «Комплексный градостроительный анализ территории», где весь мощный арсенал ГИС-технологий может быть успешно применен. В-четвертых, базируясь на проведенном анализе, разрабатываются проектные предложения по градостроительному развитию территории (Проектный план) и отраслевые инженерные проектные схемы, детализирующие и подкрепляющие проектные предложения Генерального плана, где также использование ГИС-технологий представляется весьма эффективным.

  Результатом такой работы становится создание полноценной  градостроительной геоинформационной  системы, которая вполне может рассматриваться  как ядро территориальной (областной, районной, муниципальной) ГИС, поскольку градостроительная документация содержит в себе именно комплексное осмысление территории.

1. ГИС «Генеральный план»

  Прежде  чем перейти к изложению содержания ГИС «Генеральный план», хотелось бы остановиться на принципиальном вопросе использования в градостроительном проектировании и в управлении территориями материалов космических съемок.

  Методика  использования космических изображений  в градостроительном и территориальном  проектировании разрабатывается НПФ  ЭНКО с момента ее образования в 1992 году. Она обеспечила безусловный прогресс в развитии современных методов градостроительного проектирования, в том числе с применением ГИС-технологий. Резюмируя свой опыт в этом вопросе, хотелось бы отметить следующее:

  1. Самая очевидная функция материалов космических съемок – это получение объективной и актуальной информации о современном состоянии и использовании территории города. Не секрет, что традиционные картографические документы устаревают достаточно быстро, обновляются редко и, фактически, целостной актуальной картины современного состояния и использования территории города обычно нет. Ведущийся в управлении архитектуры Дежурный план города, а также аналогичные планы других служб не дают общей картины происходящих в городе изменений. А эти изменения, как правило, весьма значительны: рост оврагов, изменения береговой линии, новое жилищное строительство, новые дороги, садоводства, гаражи, свалки и многое другое - все это может быть опознано и закартировано с помощью дешифрирования космических изображений. Более того, как показывает опыт, во многих случаях на топографических картах изначально бывают существенные ошибки и неточности, которые не связаны с произошедшими изменениями.

  2. Не менее важное преимущество космических изображений - это возможность оперативного получения объективной информации о современном состоянии природы и хозяйства изучаемой территории в виде разнообразных тематических карт (цифровых картографических слоев ГИС), получаемых путем ландшафтно-индикационного дешифрирования одного и того же снимка. Другими словами, одно космическое изображение хранит в себе информацию и о ландшафтах, и об отдельных компонентах природы (растительность, гидрография, рельеф, почвы и пр.), и о направлении использования земель и т.д. Учитывая, что природные факторы во многом определяют размещение селитебных территорий, промышленно-коммунальных зон, рекреационных объектов, объектов инженерной инфраструктуры и, имея в виду, что в России не ведется планомерное государственное создание тематических карт необходимых для проектирования масштабов, значение материалов космических съемок для этих целей трудно переоценить.

  3. Третья уникальная функция космических изображений заключается в том, что космический снимок представляет собой, по существу, фотопортрет территории. Архитектор-проектировщик получает возможность воочию, в натуре, увидеть предмет своей деятельности (город, район, область), что дает совершенно уникальный эффект, не сравнимый с изучением картографических материалов. Дело в том, что при составлении карт, в результате генерализации, многие, не существенные на взгляд картографа, детали пропадают, что обедняет общую картину территории.

  Важно и то, что в настоящее время  мы применяем цифровые космические  изображения, которые позволяют:

• Совмещать на экране компьютера картографические слои и космическое изображение, что позволяет обновлять картографические материалы;
• Использовать масштабирование космического изображения - изучение территории от общего к частному и наоборот. Другим словами, имеется возможность изучения города в целом, отдельными частями, конкретными участками, так как разрешение ряда космических изображений составляет от 1 до 10 м на местности;
• Вести реальный мониторинг с использованием вновь поступающих космических изображений. Методика совмещения разновременных космических изображений, разработанная НПФ ЭНКО, позволяет в автоматическом режиме проводить выделение всех участков, на которых произошли какие-либо изменения за период между космическими съемками.

  Возвращаясь к содержанию ГИС «Генеральный план» отметим, что собственно цифровое космическое изображение составляет один из картографических слоев территориальной ГИС, а материалы дешифрирования космического изображения ложатся в основу многих тематических слоев ГИС.

  Итак, ГИС  «Генеральный план» состоит из следующих блоков:

  1. Вспомогательный  блок:

  -1а- цифровая топографическая основа 
     -1б- цифровое космическое изображение

  2. Архитектурно-планировочный  блок:

  -2а- архитектурно-планировочная организация территории 
     -2б- градостроительная экономика

  3. Природно-экологический  блок:

  -3а- природные и инженерно-геологические условия 
     -3б- загрязнение окружающей среды 
     -3в- охрана окружающей среды

  4. Инженерно-инфраструктурный  блок:

  -4а- транспортное обслуживание 
     -4б- инженерная инфраструктура 
     -4в- инженерная подготовка территории

  Каждый  из указанных блоков системы содержит определенное количество тем, каждая из которых, в свою очередь, состоит  из значительного числа тематических картографических слоев с более или менее обширной семантической базой данных. Например, блок 2а - архитектурно-планировочная организация территории - содержит следующие темы:

• Опорный план (план существующего города);
• Зоны охраны и собственно памятники истории и культуры;
• Структура землепользования;
• Концепция планировочной модели города;
• Планировочные мероприятия по основным функциональным зонам города;
• Проектный план и проектное зонирование.

  Как сказано выше, каждая из тем содержит большое количество тематических картографических слоев с соответствующей семантической  базой данных. Например, тема «Опорный план», как правило, содержит десятки тематических слоев:

• промышленные предприятия, с базой данных характеризующих его название, адрес, размер участка, класс санитарной вредности, размер нормативной санитарно-защитной зоны и т.п.;
• жилые образования с соответствующей базой данных;
• объекты обслуживания с соответствующей базой данных;
• зеленые насаждения с соответствующей базой данных;
• и так далее.

  Кажущаяся сложность ГИС «Генеральный план», на самом деле, относится исключительно  к ее созданию. Для создания такой  ГИС требуются значительные интеллектуальные и физические затраты. Но вот для  ее дальнейшей эксплуатации и поддержания в актуальном состоянии необходима просто четкая организация процесса работ и минимальная подготовка специалистов. Современные ГИС-программы ориентированы на конечного пользователя - специалиста в своей отрасли, а не программиста. Они удобны, просты в эксплуатации, не требуют длительной специальной подготовки.

  ГИС «Генеральный план» позволяет решать множество задач:

1. Базы данных не являются статичными. Картографические слои можно обновлять, создавать новые тематические слои; семантические базы данных также можно обновлять и, кроме того, расширять, т.е. вводить новые характеристики. Таким образом, это реальное воплощение идеи мониторинга, поддержание баз данных всегда в актуальном состоянии.
2. Возможность совмещения цифровых картографических слоев в любом сочетании. Эту возможность трудно переоценить, так как она позволяет, по сути, создавать уникальные картографические документы для конечного пользователя, под конкретные задачи. Все, кто работает с картографическими документами, знают, как сложно читать сильно загруженную карту, большая часть информации на которой не нужна для решения определенной задачи. ГИС-технологии позволяют создавать карты такого содержания, которое точно отвечает требованиям пользователя.
3. Автоматическая работа с базами данных для принятия решений. ГИС-технологии позволяют в автоматическом режиме решать задачи по выбору территорий, отвечающих заданным критериям.

  Например, можно поставить задачу выбора территории "вне санитарно-защитных зон", "вне ареалов загрязнения почв", "с уровнем грунтовых вод ниже двух метров", "с нахождением лесного массива в радиусе 500 м", "с возможностью подключения к инженерным сетям". Имеются примеры решения и более сложных задач. Так, например, ГИС-технологии использовались немецкими проектировщиками для выбора площадки для нового аэропорта Берлина, для чего были проанализированы более 70 цифровых картографических тематических слоев, вплоть до трасс пролета перелетных птиц.

  Применительно к проектной градостроительной  документации это означает возможность принятия научно обоснованных, доказуемых проектных предложений, опирающихся на комплексный компьютерный анализ современного состояния и использования территории города, улично-дорожной сети, инженерных систем и т.д. Особенно эффективны ГИС-технологии при создании, например, схемы планировочных ограничений, когда на одну схему необходимо нанести сведения из разных отраслей знаний, влияющие на планировочные решения Генерального плана. Это и инженерно-строительные ограничения, и санитарно-защитные зоны предприятий, и водоохранные зоны водоемов и водотоков, и зоны санитарной охраны водозаборов, и зоны от магистральных трубопроводов, ЛЭП и прочих инженерных объектов, и охраняемые природные территории и т.п.

  Но  главным, пожалуй, является то, что таким образом создается единое городское (территориальное) информационное пространство. Впервые проектная градостроительная документация перестает быть "вещью в себе" - она становится широко доступной для всех служб города. Принимая какое-либо решение по своему ведомству, достаточно легко по электронной версии уточнить решения Генерального плана по этой территории и тем самым избежать градостроительных ошибок при решении локальных задач.

  Более того, каждая из городских служб  может не только использовать в своей работе созданные тематические слои ГИС Генеральный план по своему направлению, но и расширять и дополнять базы данных. То есть, на основе ГИС Генеральный план фактически создать свои отраслевые ГИС. В идеале, службы могут обмениваться по сети обновленными данными между собой и, тем самым, всегда иметь свежую информацию не только по своему, но и по смежным направлениям, что исключительно важно для такого сложного механизма, как территориальное управление.

2. Генеральный план развития региона

  Хотелось бы сказать несколько слов о Схемах районных планировок, незаслуженно забытых в настоящее время. Этот тип градостроительной документации, представляющий собой, по сути, Генеральный план развития региона (субъекта Федерации, района или группы районов), должен быть первым документом, который разрабатывается для субъекта Федерации. Причем разрабатываться он должен именно в виде ГИС - как для удобства и эффективности использования, так и для решения повседневных задач управления территорией.

  Вот к примеру. Уже много лет идут разговоры и ведутся определенные работы по созданию, так называемой ГИС для органов государственной власти (ОГВ), но “воз - как известно - и ныне там”. Почему? Потому, что, на самом деле, в нашей стране исторически сложилось так, что комплексно с территорией умеют работать только урбанисты, которых к работе то и не привлекли. А комплексная оценка территории и сбалансированный план ее оптимального развития содержатся именно в Схемах районной планировки, которые представляют из себя:

• во-первых, инвентаризацию природных, экономических, демографических ресурсов;
• во-вторых, комплексный градостроительный анализ территории;
• в-третьих, план развития, базирующийся на социально-экономической концепции развития региона. Кроме того, этот план включает и разработку мероприятий по оптимизации экологической обстановки и улучшению условий проживания населения.

  Трудно понять, как можно управлять территорией, не имея четкого представления о том, какими ресурсами она располагает, в каком состоянии они находятся и не имея комплексного плана развития региона. Забывая о территориальной составляющей развития субъекта Федерации, делаются очень большие ошибки как в размещении производительных сил, так и в экологической и социальной политике.

  Рассматривать развитие отдельных хозяйственных комплексов вне взаимосвязи с другими недопустимо по двум причинам. С одной стороны, развитие какого-то комплекса может и, очень часто, приводит к невозможности развития других отраслей, часто более прибыльных или более социально значимых. С другой стороны, как показывает практика, очень трудно ожидать от ведомства объективной оценки собственного состояния дел и объективных планов перспективного развития.

    Естественно, потому, что объективной картины состояния территории путем простого опроса руководства отдельных отраслей получить невозможно - невозможно и планировать территориальное развитие субъекта Федерации путем простого сложения планов отдельных ведомств. Наоборот, на основании комплексного градостроительного анализа, в том числе с применением всех возможностей ГИС-технологий, должна быть выработана Концепция территориального развития региона и затем детально проработана в рамках Схемы районной планировки. Именно она даст ответы на такие вопросы: какие отрасли хозяйства и где территориально надо развивать; какие мероприятия необходимо проводить для оптимизации экологической обстановки; какие проекты и где территориально следует предлагать для внутренних и внешних инвесторов; какие мероприятия являются для субъекта Федерации первоочередными и т.д.

  Более того, на основе Схем районных планировок необходимо разрабатывать Закон  субъекта федерации «Правила застройки  и землепользования», который гарантировал бы как выполнение проектных предложений  Схемы, так и право граждан  на достойную среду обитания. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Заключение

  Преимущества  использования ГИС очевидны, но можно  выделить основные, позволяющие сказать, что за использованием ГИС в градостроительстве и планирование территориального развития стоит будущее. ГИС позволяет  хранить весь набор проектной документации, схемы, планы в электронном виде в единой системе координат и системе отображения, а также атрибутивную информацию обо всех объектах. ГИС должна являться составной частью единой информационной системы территории (района, города, края). Данная система должна обеспечивать граждан прогнозами развития территории, обеспечивать принятие управленческих решений на основе анализа данных, предоставлять доступ ко всему картографическому материалу.

  Основу  аналитических ГИС составляет система  анализа. Для градостроительства и планирования территориального развития необходимо учет и анализ всех влияющих факторов. К таким факторам можно отнести: плотность населения, плотность застройки, экологическую ситуацию, транспортную доступность, пространственное распределение объектов (например, продовольственных магазинов), и т. д.

  Важным  фактором является оперативность, достоверность  и пространственная точность поступающих  данных, очевидны преимущества данных дистанционного зондирования (данные лазерного сканирования, спутниковые снимки высокого разрешения, многозональная съемка и прочее. Использование таких материалов позволяет получить объективную и своевременную информацию об использовании территории, вести дистанционный мониторинг событий, экспертно оценивать состояние территории. 
 
 
 
 
 
 
 

  Список  использованной литературы

  1. Бугаевский Л. М., Цветков В.  Я. Геоинформационные системы:  Учеб. пособие для вузов. –  М., 2000. – 222 с.

  2. Кравцова В. И. Космические  методы картографирования: Учеб. пособие. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. – 236 с.

  3. http://www.gisa.ru/65355.html

  4. Цветков В. Я. Геоинформационные  системы и технологии. М.: «Финансы  и статистика», 1998

  5. http://www.dataplus.ru/Arcrev/Number_18/2_GIS.html

  6. Майкл Н. ДеМерс. Географические  информационные системы. Основы / Пер. с англ. – М.: Дата +, 1999. – 491 с.

  7. Хаксольд В. Введение в городские  информационные системы. Изд-во  Оксфордского ун-та, 1991

  8. Цветков В.Я. Геоинформационные системы и технологии (учебное пособие). М.: МИИГАиК, 1996. 112с.