Создание Автоматизированной системы градостроительного проектирования

Создание Автоматизированной системы градостроительного проектирования.

В период с 1969 по 1989 г.г. в ЦНИИП градостроительства велась работа по созданию Автоматизированной системы градостроительного проектирования (АСГП), в рамках которой разрабатывался Пакет прикладных программ для комплексной оценки и функционального зонирования территории - кратко ППП ФЗГ (ныне ПМК LandUse), а также два других пакета прикладных программ: Пакет прикладных программ для проектирования систем городских путей сообщения (ППП ТР) (автор разработки Яковлев Л.А.) и Пакет прикладных программ для расчета и субоптимизации размещения объектов обслуживания населения (ППП КБО) (автор разработки Лившиц В.В.).

Разработка самой системы АСГП велась в разные годы под разными названиями, неизменно сохраняя преемственность в отношении ядра коллектива разработчиков и в отношении общих принципов разработки, заложенных в начале 1970-х годов. Были реализованы следующие стадии:

  • Научно-технический отчет «Методические указания по разработке подсистемы «АСПОС», раздел II, часть I - подсистема «Город. - ЦНИИП градостроительства, М, 1971.
  • Техническое задание на Технологическую линию автоматизированного проектирования генерального плана города. - Тема 0.55.03.03.08.А2,, П-А-13, п.9.1 плана НИР Госгражданстроя 1985 г., ЦНИИП градостроительства, М., 1985 г. № гос. регистрации 01.84.0 0385999.
  • Основные положения Технологической линии автоматизированного проектирования генерального плана города. - Тема 0.55.03.03.08.А2,, П-А-13, п.9.1 плана НИР Госгражданстроя 1985 г., ЦНИИП градостроительства, М., 1985 г. № гос. регистрации 01.84.0 0385999.

Основные результаты разработки представлены в ряде публикаций[1].

Под автоматизацией проектирования обычно понимают применение в проектном процессе методов прикладной математики и вычислительной техники.

Рассматриваемая в таком смысле автоматизация проектирования возможна в нескольких различных направлениях:

  • проведение различных трудоемких расчетов;
  • формирование банков данных и разработка информационных систем;
  • обработка данных обследований;
  • применение средств отображения графической информации, в том числе - картографической: ввод и вывод данных, визуализация, преобразование данных и т. п.;
  • применение средств формирования текстовой проектной документации;
  • математическое моделирование.

Из всех перечисленных направлений принципиально важнейшим является последнее. Применение математического моделирования для расчета и формирования проектных решений в градостроительстве (при надлежащей адекватности и достоверности моделей и обеспечении их необходимой информацией) является инструментом объективизации, повышения степени обоснованности, совершенствования качества проектных решений. Оно изменяет и характер проектирования, привнося в него существенный элемент научно-исследовательской и экспериментальной работы, долевое участие которого в работе проектировщика увеличивается по мере насыщения системы новыми элементами. Это вполне соответствует новейшим разработкам РААСН, в которых одним из важнейших направлений преобразования системы градостроительного проектирования называется усиление аналитической, исследовательской и прогнозной функций проектирования.[2]

Применение методов математического моделирования при разработке генерального плана города в максимальной мере оправданно. Здесь проявляются сложность объекта проектирования как большой системы, имеющей сложную, много- и разнокомпонентную пространственно распределенную и вместе с тем объединенную структуру и присущие ей социальные, технологические, экономические, психологические законы функционирования. На этих стадиях принимаются ответственные и дорогостоящие проектные решения. Поэтому именно здесь ощущается необходимость в таком потенциально мощном инструменте расчета, оценки и формирования проектных решений, каким является математическое моделирование и проводимый на его основе «вычислительный эксперимент».[3]

Ввиду сложности города как объекта проектирования и процесса проектирования как комплексной многоплановой деятельности нереально охватить ни то, ни другое единой математической моделью. Необходимо расчленение процесса проектирования на отдельные операции, с тем чтобы было возможно автоматизировать их по отдельности, одновременно увязывая их в единый комплекс через посредство прямых и обратных связей, с целью сохранения цельности объекта проектирования.

Реализуемая в разработках ЦНИИП градостроительства идея такого расчленения состоит в формировании отдельных блоков проектного процесса по объектным и операционным признакам, т.е. на основе расчленения объекта проектирования на объектные подсистемы, идентификации в процессе проектирования соответствующих проектных подсистем и представления процесса проектирования в виде последовательности проектных операций поочередной и поэтапной проработки подсистем с возрастающей от этапа к этапу детальностью проработки.

Применительно к градостроительству следует различать два типа математических моделей. Дескриптивные (описательные) модели представляют собой выраженное в форме математических соотношений или задач описание функционирования некоторой подсистемы города - реального или проектируемого -в предположении, что он будет реализован в соответствии с проектом. Конструктивные (или, как их иногда называют, нормативные) модели представляют собой выраженные в виде математической задачи правила, согласно которым следует конструировать, проектировать данную подсистему. Поскольку нельзя проектировать объект, не учитывая его функционирования, конструктивные модели обычно включают в себя дескриптивные как внутренний компонент. Дескриптивные модели имеют и самостоятельное значение, позволяя производить расчет и сравнение проектных вариантов с целью их выбора (т. е. проводить «вычислительный эксперимент»), а также для выявления целесообразного направления их корректировки.

В разработанных к настоящему времени пакетах прикладных программ представлены оба типа моделей, большая часть которых является оригинальной.

Как правило, математические задачи, которые выражают математическую модель объекта градостроительного проектирования, слишком сложны и трудоемки в вычислительном отношении, чтобы возможно было решать их без применения компьютерных технологий. При этом обычно не удается реализовать всю работу, связанную с использованием компьютерных расчетов, для проведения расчетов по модели, в виде одной программы. Необходимость различных модификаций расчета требует разработки программных комплексов.

Более того, при разработке математического обеспечения сколько-нибудь сложной проектной подсистемы возникает необходимость применения нескольких моделей, отражающих различные аспекты подсистемы или один и тот же аспект на разных этапах проектирования, так что модельное и программное обеспечение приобретает форму программно-методического комплекса (ПМК), который служит инструментом проектирования этой подсистемы на разных стадиях разработки генерального плана города.

Совокупность математических моделей и методов решения задач, лежащих в основе программно-методического комплекса, составляет его математическое обеспечение, естественным продолжением и развитием которого становятся программное обеспечение, информационное обеспечение, технологические средства проведения работ и интерфейсы ввода, вывода и преобразования данных. На каждый ПМК разрабатывается документация, которая содержит как инструктивные, так и методические материалы, вместе охватывающие проектно-методическую и технико-технологическую стороны его использования.

Наряду с разработкой математического и программного обеспечения отдельных проектных подсистем, для обеспечения цельности и возможности реального функционирования АСГП разрабатываются средства системного взаимодействия и обмена данными между подсистемами - общесистемные банки данных и интерфейсы.

Применение в проектной практике программно-методических комплексов как отдельных подсистем АСГП, так и системы в целом требует изменения образа мышления проектировщика, последовательно смещая акцент с собственно принятия решений на их обоснования и привнося в проектную деятельность все в большей мере черты аналитической, научно-исследовательской и экспериментаторской работы, в которой анализ, прогноз, расчет и вычислительный эксперимент станут нормой повседневной деятельности.

Рассчитывать на государственное финансирование продолжения разработки АСГП в настоящее время не приходится. В последнее время все больший интерес к градостроительным работам проявляется на муниципальном уровне, в администрациях конкретных городов.



[1] Лившиц В.В., Ромм А.П. Иерархический принцип построения операционного блока автоматизированной системы проектирования города. - Сб. «Автоматизация процессов градостроительного проектирования» под ред. Л.Н. Авдотьина, ЦНИИП градостроительства, М. 1973.

Лившиц В.В., Ромм А.П. Концепция САПР генерального плана города. - Материалы семинара «Совершенствование проектного дела и дальнейшая автоматизация проектирования в строительстве», МДНТП им. Дзержинского, М.,1986.

А.П.Ромм, В.В.Лившиц, Л.А.Яковлев. Рекомендации по комплексному применению пакетов прикладных программ в разработке генеральных планов городов. - Стройиздат, М., 1989.

[2] Смоляр И.М. Принципы градостроительного проектирования и предложения по разработке генеральных планов городов в новых социально-экономических условиях. - РААСН, М., 1995.

[3] См. А. Самарский. Современная прикладная математика и вычислительный эксперимент. - "Коммунист", 1983.