Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ МОДЕЛЕЙ'
РАЗМЕЩЕНИЯ ЖИЛИЩНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА ......... 14
1.1. Принцип оптимизационного подхода. Простейшая
. . модель размещения жилой застройки ....... 14
1.2. Анализ действующих факторов и затрат для
. . простейшей модели ............... 18
Линейные модели .......... 21
Нелинейные модели, 32
Учет внутригородских передвижений населения . . 36
Поведенческий фактор 36
Энтропийная модель трудового
расселения ........... оУ
1.5.3. Моделирование культурно-бытовых
. . . корреспонденции ............ 46
1.5.4. Пример модели размещения,'включающей '
трудовые корреспонденции ........ 49
2. НОРЩТИВНО-ПдВЕЦЕНЧЕСКИЕ МОДЕЛИ-РАЗМЕЩЕНИЯ
ЖИЛОЙ ЗАСТРОЙШГ . 51
2.1. Модель I: выбор свободных площадок для
территориального развития города 51
2.2. Расширение модели I: оптимизация плотности
застройки /модель 2/ и учет реконструкции
. . /модель 3/ 55
2.3. Методы решения моделей . 61
Дифференцирование целевой функции. ... 62
Метод возможных направлений. ...... 64
I метод линеаризации. 67
П метод .линеаризации. Средние оценки
. . . связи 69
2.3.5. Программная реализация П метода
линеаризации 72
3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГОРОДСКОЙ ТЕРРИТОРИИ
/ОПТтМЗАЦИОННЫИ ПОДХОД/ 78
3.1. Градостроительная интерпретация экономической '
. . оценки территориальных ресурсов ........ 78
3.2. Структура территориальной оценки 82
ПРШЕНЕНИЕ НОРМАТИВНО-ПОВБЩЕНЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАЗ- '
В ШДОСТРОИТЕЛЬНОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ 94
4.1. Общие вопросы использования оптишзационных
моделей 94
4.1.1. Технология проектирования с исполь-
. . . зованием моделей 94
Подготовка исходной информации ..... 102
Специфические задачи, решаемые с
. . помощью моделей 108
4.2. Примеры применения моделей НО
4.2.1. Расчет размещения застройки в генераль-'
. . ном плане города Усолье-Сибирское . . . ПО
4.2.2. Опыт решения территориальной организа- '
,ции групповой системы расселения . . . . 118
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ ....-.-........ 122
Литература.. 125
Приложение: Проверка энтропийной модели трудового рас
селения на материале натурных обследований'
городов 132
Введение к работе
Обеспеченность комфортабельным жилищем - один из глав-'нейших и непосредственных показателей жизненного уровня населения. Рост жилищной обеспеченности выступает в программе КПСС в ряду задач, направленных на подъем благосостояния народа нашей страны [і]. На важность жилищного строительства как части непроизводственной сферы указывали экономические директивы, выдвинутые ХХУ и ХХУІ съездами КПСС [2, sj.
Показатели количества и качества жилого фонда выражают не только степень удовлетворения элементарных потребностей человека в жилище, но заключают в себе свойства социального и культурного порядка, а в региональном разрезе -отражают промышленный потенциал и стратегію экономического развития страны. Отсюда видно, что жилищная проблема имеет для народного хозяйства не ведомственное, а общегосударственное значение [62].
Организационно же управление жилищным строительством осуществляется через местные Советы. Противоречие между общеэкономическим значением жилищной проблемы и локальным характером ее решения снимается в процессе планирования жилищного строительства. Планирование реализуется в рамках г р а_д остроительного проектирования, предметом которого является прежде всего размещон-ческий аспект проблемы.
В основе системы градостроительного проектирования лежит иерархия целей и задач, построенная по территориальному принципу: регион - город - жилой район. /Традиционно селье-
5.
кое жилищное строительство охватывается этой схемой лишь частично./ Глубина планирования в градостроительных проектах соответственно изменяется по нисходящей: для региона -прогнозирование и долгосрочное планирование, для^города -долгосрочное и среднесрочное планирование, для жилого района - среднесрочное и краткосрочное.
Далее мы будем рассматривать задачу размещения жилищного строительства применительно к средней ступени системы проектирования, а именно в генеральном плане г о р о д а. На этом уровне жилая застройка,территориально обособленная в селитебную зону, становится элементом ф у н-кцйональной организации города. Содержанием последнего термина является размещение всех основных функциональных зон и объектов городского значения, как и вопросы их пространственного взаимодействия*.
В генеральном плане города качество жилища оценивается с позиций функционирования городских объектов и характера окружающей городской и природной среды. Поэтому мы оставляем в стороне такие параметры жилища, каі тип дома, величина и планировка квартиры, уровень ее инженерного благоустройства. Основными показателями становятся местоположение жилища, которое характеризуется транспортной доступностью его по отношению к зонам и объектам города, и свойства окружавдей среды.
Для проблемы математического моделирования градостроительных задач важно,' что доступность может быть измерена, т.е. выражена числом. Многие свойства окружающей среды также
ZT/ ~~~ ~ " 'В сходных значениях применяются также термины "планировочная организация", "планировочная структура", "функциональное зонирование" [55] .
6.
выражаются количественно /например, строительные характрис-тики территории, плотность городского населения, микроклиматические условия/. Наоборот, "архитектурные" качества окружающей среды - эстетическая оценка ландшафта, облик существующей застройки, природные особенности территории и многое другое - не имеют общепризнанных способов численного измерения. Учет подобных факторов в математических моделях возможен, как правило, только косвенным способом. Это естественно сужает сферу математического моделирования до функциональной, экономической и инженерной сторон градостроительного проектирования, в то время как чисто архитектурные задачи плохо поддаются формализации.
Специфика градостроительства как вида архитектурного творчества накладывает определенные рамки на круг моделируемых задач, а следовательно - на тип проектируемых объектов, где математическое моделирование может быть эффективно..Так, для городов с исторически и эстетически ценной застройкой вопросы художественного восприятия превалируют над экономическими и инженерными соображениями. Таким образом, для применения математических моделей в градостроительстве существуют определенные границы, с которыми следует считаться при внедрении новых средств проектирования. Формализованные методы не заменяют и не смогутвытеснить*архитектурное творчество, но оба вида проектной деятельности должны дополнять друг друга.
Существует деление математических моделей на нарматив-ные и дескриптивные» Такая классификация оказывается полезной и в градостроительстве [6]. Нормативные модели предназначены для выработки целенаправленных действий относительно мо-
7.
делируемого объекта. Нормативный подход в градостроительном проектировании состоит в получении, путем расчетов, рациональных проектных решений. Это подход с точки зрения управляющего органа.
Предлагаемые в работе модели размещения жилой застройки относятся к классу оптимизационных и представляют собой, следовательно, пример нормативного подхода.
Дескриптивные модели служат для описания имманентных' свойств объекта. Выработка действенных управляющих решений невозможна без учета свойств и закономерностей функционирования объектов и систем, образующих систему "город".
В городе функционирует множество объектов и систем разного рода. Моделирование работы технических систем - это вопросы инженерного порядка. Особенность градостроительства в том, что наряду с функционированием в техническом смысле город является средой, где с высокой территориальной концентрацией осуществляется деятельность людей. В этом плане дескриптивный : подход заключается в моделировании поведения жителей, причем важно связывать поведенческий аспект с городским пространством.
Поведение городского жителя как шдивидуума не представляет интереса для градостроительства, где рассматриваются процессы и закономерности, имеющие массовое проявление. Предметом моделирования должно быть массовое /коллективное/ поведение, которое складываемся не просто как совокупность действий отдельных лиц, а является результатом конкуренции и соглашения между ними /не обязательно - осознанных/. Поэтому используемые здесь модели массового поведения представляют собой задачи на достижение равновесного состояния.
8.
Никакая модель не может вместить все виды деятельности и все формы поведения, присущие городскому населению. Формализация градостроительного проектирования идет по пути выявления иерархии явлений, характеризующих жизнь города, и построения на.ее основе системы моделей. Существенно установить соответствие иерархии сфер деятельности или городских функций /промышленное производство, образование, бытовое обслуживание, отдых и т.д./ с процессами, отражающими массовое поведение. Здесь на первое место следует поставить формирование так называемых корреспонденции, т.е. определенного рода связей между территориально дифференцированными группами населения и какими-либо объектами, размещенными по разным участкам городской территории.
Так, в городе выделяются прежде всего трудовые корреспонденции - количество трудящихся каждого жилого района, выбравших место приложения труда в некоторой территориальной единице. Полный набор трудовых корреспонденции между всеми территориальными жилыми и трудовыми единицами дает картину внутригородского трудового расселения, по которой могут быть получены числовые характеристики, выражающие качество проектного решения генерального плана.
Большое значение для понимания жизнедеятельности городского населения шлеют культурно-бытовые корреспонденции, измеряемые посещаемостью объектов культуного'назначения и бытового обслуживания жителями разных районов. На стадии генерального плана различные виды культурно-бытовых учреждений рассматриваются обощенно, группируясь в несколько основных типов, 'и характеризуются местоположением согласно принятой системе территориального членения города.
9.
Общим физическим проявлением корреспонденции следует считать межрайонные передвижения жителей. Б феномене передвижений концентрируются наиболее существенные аспекты жизнедеятельности города, отмеченные выше: территориальный и поведенческий. На этой концепции в значительной мере основаны модели, разработанные в настоящем исследовании для решения размещенческих задач генерального плана. Таким образом, предлагаемые модели сочетают в себе нормативный и дескриптивный подход.
Размещение жилой застройки следует относить к задачам многокритериальной оптимизации, поскольку планировочная структура города оценивается набором разнородных и противоречивых показателей. Трудности, вызываемые многокритериаль-ностью, в работе предлагается преодолевать путем конструирования комплексного критерия оптимальности, включающего' несколько факторов со своими взвешивающими коэффициентами. Эти веса служат для приведения факторов к единому измерителю, каковым является денежное выражение материальных и духовных ресурсов общества. Б качестве духовного ресурса в данной задаче выступает свободное время населения - социальный фактор, для экономической оценки которого предложено несколько способов [69]. Получение единой оценки социальных факторов в терминах экономической эффективности обсуждается в новейших теоретических работах [61] .
Еще одна черта предлагаемых моделей, которую необходимо отметить, - ориентация их на использование в рамках традиционной проектной технологии или, по крайней мере, с наименьшими отступлениями от нее. Это условие касается в первую очередь состава исходной информации. Дело в том, что
10. сбор исходных данных для генерального плана города составляет значительную часть стоимости разработки проекта. Чтобы выполнить достаточно широкий круг экспериментов с использованием моделей в реальном проектировании, требуется облегчить "вживание" новых методик в сложившийся технологический процесс. Отсюда - некоторые ограничения в составе действующих факторов, отсутствие динамики и другие менее существенные упрощения. Все они по возможности оговорены при описании моделей.
Цель диссертации - совершенствование методов экономико-математического моделирования жилищного строительства при планировании развития городов. В соответствии с этим в диссертации решаются следующие задачи:
классификация моделей размещения жилищного строительства на основе анализа действующих факторов и способов их математического выражения;
конструирование группы новых моделей оптимального размещения жилой застройки, учитывающих поведение городского населения с помощью модели энтропийного типа;
разработка и программная реализация вычислительного метода решения оптимизационных моделей на ЭВМ;
разработка методики использования оптимизационных моделей для практического решения задач по размещению жилищного строительства при планировании развития городов.
Таким образом, методология исследования характеризуется проработкой всего комплекса вопросов, связанных с экономико-математическим моделированием конкретных задач планирования - от анализа проблемы и неформальной постановки задачи до разработки практической методики и ее внедрения.
II.
Научная новизна результатов работы состоит в следующем.
Исследована связь между народнохозяйственными факторами, определяющими масштабы и направление территориального развития жилищного строительства в городах,, способом описания этих факторов и математической формой моделей размещения.
В разрабатываемых моделях в полной мере реализован нормативно#поведенческий подход к проблеме территориального развития городов, характеризующийся учетом реакции населения на вырабатываемые управленческие воздействия. Б соответствии с этим критерий оптимизации моделей выражает комплексный социально-экономический результат плана городского развития,
Для предложенных оптимизационных моделей размещения выяснена структура экономической оценки городской территории. Установлено, что территориальная оценка в виде "городской дифференциальной ренты" при учете поведенческого фактора должна быть дополнена переменной составляющей, отражающей затраты времени жителей на передвижения. Б моделях, включающих производственный фактор /ограниченность мощности стройб'азы/, вводится понятие территориально-производственной оценки, которая характеризует комплексную эффективность использования территориальных и производственных ресурсов для селитебного освоения городских районов.
Исследованы вопросы и выработаны приемы технологического сопряжения оптимизационных моделей и соответствующих машинных расчетов с традиционным процессом планово-проектных градостроительных разработок. Полученные результаты 'мо~
12.
гут найти применение при создании системы автоматизированного градостроительного проектирования, в которой предус-. матривается стыковка ручных и машинных операций [39].
Моделирование в градостроительстве носит междисциплинарный характер, и в своей работе автор опирался на опыт ученых разных отраслей знаний. В области градостроительных математических моделей использованы результаты Х.Абена , [б,7],Ю.С.Попкова [45] , Е.Ю.Фаермана [57] , Б.Л.Шмульяна [65] , Й.Лоури [66, 67]. Моделирование процессов массового поведения основано на исследованиях Й.В.Романовского [49] , Б.Г.Питтеля [44] , Л.И.Розоноэра [48] , А.Уилсона [19] . При решении экономических вопросов оптимального функционирования городских систем -и управления развитием жилищного строительства в городах автором приняты методологические установки, содержащиеся в трудах Д.М.Гвишиани [20]., Л.Б.Канторовича [29] , А.В.Кочеткова [35] , Б.З^Мильнера [42] , О.С.Пчелинцева [47] , Н.П.Федоренко [58] , С.С.Шаталина -., [Gt,62]. Собственно' градостроительные проблемы излагаются с учетом обощающих работ Ю.П.Бочарова [15] , И.М.Смоляра [52] .
Практическая значимость работы определяется доведением исследования до конкретной методики, включающей программу для ЭВМ. Тем самым проектировщики получают инструмент для реализации оптимизационного подхода при решении проблемы размещения жилой застройки. Принцип оптимальности соответствует общей политике перехода от экстенсивного к интенсивному развитию городов. Достигаемая при этом экономия территории тлеет народнохозяйственное значение в смысле улучшения структуры землепользования и сохранности сельскохозяйственных земель. Сокращение времени населения на трудовые и культурно-бытовые:передвижения представляет собой социаль-
ІЗ.
ный эффект, источником которого служат более рациональные проектные решения, опирающиеся на расчеты оптимального размещения.
Практическая направленность работы доказана успешным опытом выполнения оптимизационных расчетов при проектировании генеральных планов следующих городов: Набережные Челны, Алма-Ата, Калуга, Нальчик, Куйбышев, Горький, Новосибирск, Рязань, Владимир, Белгород и др. Методика внедрена также при разработке генеральных планов Кишинева, Харькова, Днепропетровска.
14.
