Methodology for a unified calculation of technical and economic indicators based on electronic modeling

Full Text

Введение

Проблема расчета технико-экономических показателей в современном градостроительстве является одной из самых важных проблем долгосрочного функционально-пространственного развития современных городов. Также расчетные показатели являются основой планирования и прогнозирования комплексного развития территории и определения ее рентабельности в процессе эксплуатации. В современных исследованиях градостроительного и территориального планирования все чаще отмечается необходимость создания:

• единых универсальных рабочих алгоритмов расчета технико-экономических показателей [1];
• системного формирования единообразной, общественной, электронной базы градостроительных ресурсов [2];
• интерактивной среды, объективно отражающей текущие результаты деятельности муниципальных органов управления и инструменты общественной оценки этих результатов [3, 4].

В комплексном развитии исторических центров и сложившейся застройки требуется формирование общего инструментария для выявления градостроительного потенциала и оценки его реализации на текущий момент. Все эти задачи невыполнимы без применения современных электронных технологий и грамотного внедрения их в градостроительную деятельность РФ [5, 6].

Так, например, большую актуальность получило электронное моделирование транспортных систем города [2, 7]. Оно успешно применяется для определения существующих проблем в транспортной системе города и поиске их наиболее эффективного варианта решения через моделирование различных сценариев решений определенной проблемы [7‒9].

Несмотря на существующее единообразие и действующие стандарты, расчетные показатели в каждом проекте рассчитываются индивидуально и по-разному. В такой ситуации провести какую-либо объективную оценку по критериям обеспеченности и доступности практически не представляется возможным [10, 11].

Гипотеза состоит в следующем: если технико-экономические показатели рассчитывать по единой методике, то при разных действующих градостроительных нормативах возможно получить объективные и достоверные исходные данные. Эти данные можно использовать:

• для определения градостроительного потенциала территории;
• оценки возможностей комплексного развития территории;
• определения очередности развития или функционально пространственной организации территории;
• прогнозирования последствий градостроительной деятельности [12, 13].

Таким образом, статья посвящена разработке единой универсальной методики расчетов технико-экономических показателей на основе планировочных параметров.

Материалы и методы исследования

Расчет технико-экономических показателей производится в табличной форме. Количественные показатели делятся на исходные и расчетные. В свою очередь, исходные показатели делятся на планировочные и социологические. В результате обработки исходных показателей получаются пока укрупненные расчетные показатели рекомендуемой емкости и количества объектов обслуживания населения.

Работа по определению исходных планировочных показателей ведется в отдельной табл. 1. Она служит «ключом» в расчете показателей района. Вводные данные о планировочных параметрах исследуемого элемента автоматически определяют количество объектов социальной инфраструктуры, необходимых для жителей этой планировочной единицы, т. е. микрорайона. Связь осуществляется через численность населения, которая определяется автоматически и зависит от указанных параметров планировочного решения.

Таблица 1. Исходные показатели электронной модели планировочного элемента

Table 1. Initial indicators of the electronic model of the planning element

К исходным планировочным показателям относится среднее количество жильцов в одной квартире, количество квартир на этаже, количество жилых этажей в секции, среднее количество секций в зданиях, количество зданий на территории квартала/микрорайона.

Другим типом исходных показателей является социальная структура населения единицы планирования. В эти показатели входит процентное соотношение детей дошкольного и школьного возраста, молодежи и людей трудоспособного возраста, пожилых людей от общего количества населения единицы планирования или жилого микрорайона. Объекты ступеней обслуживания распределены по ступеням обслуживания. Следует выделить исходные статистические данные, определенные по данным работы существующих объектов обслуживания. Эти показатели позволяют определить дневную емкость объекта обслуживания населения. Исходные статистические показатели представляют собой: разовую емкость одной единицы обслуживания; количество циклов обслуживания в день; время обслуживания за один цикл; длительность рабочего дня; количество одновременно обслуживаемых жителей. Исходные статические данные – это элемент градостроительного моделирования. По исходным данным автоматически производится расчет укрупненных показателей по количеству детских дошкольных учреждений, общеобразовательных учреждений, магазинов, пунктов выдачи заказов, точек общественного питания, остановок общественного транспорта, автостоянок, гостевых парковок, театров, культурно-развлекательных и спортивных комплексов и т. д. Распределение исходных и расчетных данных представлено в табл. 2.

Таблица 2. Расчет технико-экономических параметров планировочной единицы жилой территории

Table 2. Calculation of technical and economic parameters of the planning unit of a residential area

Например: при градостроительном анализе обеспеченности объектами социальной инфраструктуры территории жилого микрорайона, с помощью электронного расчета технико-экономических показателей можно с высокой достоверностью определить категории и количество объектов социальной инфраструктуры, которых не хватает или в избытке на территории. Затем произвести баланс обеспеченности объектами социальной инфраструктуры двумя возможными способами.

Во-первых, эффективное стратегическое управление плотностью застройки. Задачей в этом случае является определение плотности и характера застройки, обеспечивающей естественную смену поколений без пиковых изменений внутри социальной структуры населения. Например, обеспечение объектами социального обслуживания только первой ступени может привести к резкому спаду востребованности детских дошкольных учреждений (через 3-5 лет) и школ (через 11 лет). Однако, как показывает практика, период планирования в 10 лет достаточен для формирования развитой системы общественного транспорта, что служит наиболее эффективным фактором для учебы и работы в общественно-деловых центрах, производственных центрах с сохранением места жительства. И немалое значение имеет рациональное размещение объектов второй ступени обслуживания. Как правило, они размещаются в зданиях многофункциональных общественных комплексов, расположенных в общественном центре микрорайона.

Во-вторых, планировочная структура района должна иметь резервы для дополнения развития и приспособления объектов социального обслуживания к любым прогнозируемым изменениям в социальной и общественно-культурной структуре жителей. То есть необходимо предусматривать возможность замещения общественных функции в планировочной организации объектов социальной инфраструктуры.

Таким образом, для определения количества объектов обслуживания населения планировочного элемента требуется провести поэтапные расчеты технико-экономических показателей. Первый этап это: сбор и распределение статистических данных о вместимости, режиме работы и организации обслуживания каждого расчетного объекта. Следующим этапом расчетов стало определение алгоритмов расчета первичных и вторичных промежуточных данных. Заключительным этапом стало определение количества необходимых объектов обслуживания населения на уровне квартала, микрорайона и жилого района. Эти данные отражены в столбцах 6 и 7.

Первичный показатель, емкость объекта обслуживания рассчитывается как произведение единовременной емкости объекта и количества циклов обслуживания в день. В табл. 2 это: столбец 7 равен произведению столбцов 8 и 9. Например, для детских дошкольных учреждений количество мест установлено. И здесь единовременная емкость детского сада равна емкости посетителей в день, так как объект работает один день/один цикл. Данные по цикличности необходимы для объектов, которые работают в несколько смен. Это, например, общеобразовательные учреждения и высшие учебные заведения, которые работают в несколько смен или циклов в день. Для некоторых объектов емкость посетителей рассчитывалась как отношение рабочего времени в день к времени на обслуживание одного посетителя и произведение на количество параллельных потоков. В табл. 2 это отношение столбца 11 к столбцу 10 и произведение результата на столбец 7. Например, для магазинов пунктов выдачи заказов и почтовых отделений нет стандартов емкости и их работа основана на потоковом обслуживании посетителей. Если потоков несколько, то для расчета используются данные столбца 12.

Следующий этап расчетов произведен по определению социологических данных и расчету обеспеченности посетителей в день. В табл. 2 это столбец 4. Как говорилось выше, состав населения ‒ это исходный показатель, определяющий планируемое соотношение детей, молодежи, взрослых и пожилых, учащихся, трудящихся, пенсионеров и т. д. жителей на проектируемой территории. Соотношение указывается в процентах исходя из предполагаемого количества пользователей, где 100 % это все жители проектируемой территории. Второй показатель обеспеченности посетителей в день рассчитывается методом пропорции от процента пользователей объектом обслуживания. В табл. 2 это произведение строки 7 из табл. 1 и соответствующей строки столбца 3 из табл. 2. Для того чтобы получить сам показатель обеспеченности разными типами объектов обслуживания в день, полученный результат делится на 100 % . На заключительном этапе количество объектов обслуживания населения определяется отношением расчетной обеспеченности посетителей в день к емкости объекта обслуживания. В табл. 2 это столбцы 5 и 6 равны отношению столбца 4 к столбцу 7.

Результаты и обсуждение

В результате использования таблицы вводных данных (табл. 3) были рассчитаны укрупненные показатели абстрактного квартала на жилую застройку до 10 и 22 этажей (табл. 4). Исходные параметры расчета отражены в табл. 3 в столбцах 4 и 5. Расчетные показатели приведены в табл. 4 в столбцах 4, 5 и 8.

Таблица 3. Пример вводных параметров района

Table 3. Example of input parameters of the area

В табл. 3 отражены различия получаемых показателей при разных вводных данных. Так, например, на квартал из 7 домов в 3 секции 10 этажей по 3 квартиры на этаж и в среднем по 2 жителя приходится всего 1260 жителей. По заданным параметрам в столбце 3 на микрорайон из 4 подобных кварталов необходимо 4 детских сада, 1 школа, 8 многоуровневых паркингов на 300 машиномест в 5 уровней, 4 общественных спортивных зала, 2 остановки общественного транспорта и т. д. В то же время на микрорайон в составе из 4 кварталов из 6 домов в 1 секцию 22 этажей по 10 квартир на этаж и в среднем по 5 жителей приходится всего 13200 жителей. В условиях, заданных в столбце 7, необходимо уже 10 детских садов и школ, 44 паркинга и 8 остановок общественного транспорта.

Ниже приведен пример электронного расчета технико-экономических параметров (табл. 4).

Таблица 4. Пример электронного расчета технико-экономических параметров с разными исходными данными

Table 4. Example of electronic calculation of technical and economic parameters with different initial data

Таким образом, становится очевидным, что при точной настройке вводных данных мы можем смоделировать планируемую численность населения и потребность в отдельных объектах обслуживания населения, которые определяют комфортность городской среды. В свою очередь уровень комфортности городской среды ‒ это один из ключевых факторов, определяющих класс планируемого жилья согласно действующим стандартам. Алгоритмы расчета технико-экономических показателей позволяют менять состав и плотность населения, а также настраивать емкость расчетных объектов социальной инфраструктуры микрорайона.

Заключение

На сегодняшний день электронный расчет технико-экономических показателей в градостроительстве может быть дополнен параметрами необходимых площадей объектов обслуживания населения. Также есть необходимость добавлять или удалять расчетные объекты в таблице в зависимости от задач градостроительного проектирования. Универсальные алгоритмы расчета технико-экономических показателей могут быть настроены для коммунально-складских и промышленных зон городов и для сельских поселений [14]. Апробация и корректировка расчета производятся на основе внедрения в курсовом проектировании при подготовке градостроителей. Также возможно включить в расчеты примерную мощность инженерных сетей либо интегрировать уже существующие алгоритмы расчетов инженерных сетей. Внедрение подобных электронных инструментов градостроительного проектирования поможет будущим архитекторам и градостроителям самостоятельно разобраться с механизмами работы с действующей нормативно-технической базой и понять основы градостроительного и территориального планирования [15, 16].

Однако электронный расчет показателей отражает только количественные параметры и не решает творческих задач градостроительства и архитектуры [17]. Количественные показатели, являясь основой градостроительного проектирования, определяют только обеспеченность и не оказывают никакого влияния на формообразование, композицию, плотность и доступность объектов архитектуры для горожан. Из существующего опыта, электронное градостроительное моделирование успешно работает и совершенствуется в математической основе, но совершенно неэффективно в визуально-эстетической части архитектурной деятельности. Попытки электронного градостроительного моделирования территории в части визуализации объемно-пространственной среды иногда выглядят весьма странно и непривлекательно [17]. Это в очередной раз доказывает, что искусственный интеллект способен только лишь технически решить поставленную ему задачу, т. е. бесконечно выполнять комплекс рутинных задач, освобождая архитектора для более кропотливого погружения в процесс высокопрофессионального творчества [2]. Однако современный архитектор или градостроитель уже не может полноценно удовлетворить профессиональные творческие потребности, не владея современным электронным инструментарием градостроительной деятельности, а только лишь используя методы эскизирования и плоскостного архитектурно-градостроительного проектирования. Автором допускается идея дальнейшей апробации методики расчета технико-экономических показателей с целью определения границ применения в исследованиях по архитектурному и градостроительному проектированию [18‒20].

About the authors

Maria P. Grishina

Author for correspondence.
Email: grishinih@yandex.ru

PhD in Architecture, Associate Professor of the Urban Planning and Planning of Rural Settlements Chair

References

Supplementary files