CC BY
229
УДК 72:73
ПЕНЦЕВ Е. А. МАКАРОВА О. А.
Применение географических информационных систем в градостроительной деятельности
Пенцев Евгений Александрович
старший преподаватель кафедры Городского строительства Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н.Ельцина
e-mail:
strategy2005@yandex. ru
Макарова Ольга
Александровна
старший преподаватель кафедры Городского строительства Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина
e-mail:
olga.makarova@urfu.ru
В статье проводится анализ возможностей географических информационных систем в различных сферах градостроительной деятельности. Показаны проблемы, препятствующие распространению ГИС в регионах России в полном объеме. Приводятся данные о пользователях и получателях услуг в различных сферах градостроительства. Сделан вывод о необходимости развития ГИС-технологий и вовлечения в этот процесс федеральных университетов.
Ключевые слова: градостроительство, геоинформационные системы, управление территорией, пространственные данные.
PENZEV E. A., MAKAROVA O. A.
APPLICATION OF GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEMS IN URBAN TERRITORIES
The article analyzes the possibilities of geographical information systems in various fields of urban planning. The problems that prevent the distribution of GIS in the regions of Russia in full are shown. Data on users and recipients of services in various fields of urban planning are given. It was concluded that it is necessary to develop GIS technologies and to involve federal universities in this process.
Keywords: urban planning, geoinformation systems, management of the territory, spatial data.
ГИС-технологии существуют более 50 лет. За это время они активно распространились, появляясь не только там, где люди профессионально имеют дело с географией, но и во многих других областях — бизнесе, службах экстренного реагирования, муниципальных службах и т. д. Назначение ГИС — обеспечение процесса принятия решений по оптимальному управлению ресурсами, организации функционирования транспорта и розничной торговли, использование объектов недвижимости, водных, лесных и других пространственных ресурсов [1].
Целью статьи является анализ существующего места геоинформационных технологий в отечественном градостроительстве, возможности их применения в различных сферах градостроительной деятельности.
С момента внедрения геоинформационных технологий в различные отрасли экономики отдельные компании в России пытаются оптимизировать работу ГИС-технологий для собственных нужд, но применение геоинформационных технологий в масштабе региона для целей градостроительства не получило широкого распространения — постановщиками задач ни разу не выступали градострои-
тели и, как следствие, не были сформированы требования к цифровой топооснове, к единому формату наполнения информацией и т. д., так как предыдущие «постановщики задач» (администрации муниципальных образований, некоторые органы исполнительной власти, геодезисты и картографы, разработчики программного обеспечения) выставляли свои узкоспециализированные требования перед этими системами.
Например, Ю. И. Шокин, Ю. И. Винокуров (Сибирское отделение РАН) оценивали геоинформационные технологии и математические модели для мониторинга и управления экологическими и социально-экономическими системами; А. Г. Карманов (Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики) рассматривал геопространственное моделирование объектов с помощью ГИС и использование сопровождаемой их семантической информации; А. В. Плякин, В. Н. Бодрова (Волгоградский госуниверситет) описывали проблемы комплексного использования разнородных пространственных данных для решения задач оценки геоэкологического состояния территории региона; В. Я. Цветков
(Московский государственный университет геодезии и картографии) рассматривал пространственные отношения, которые можно выявить и использовать в управлении с помощью инфраструктуры пространственных данных (ИПД) и показал, что инфраструктура пространственных данных является необходимым компонентом построения единого социально-экономического пространства страны.
В. И. Лайкин выделяет несколько видов отраслевого применения ГИС, в том числе в градостроительстве:
- административно-территориальное управление: городское планирование и проектирование объектов; ведение кадастров инженерных коммуникаций, земельного, градостроительного, зеленых насаждений; прогноз чрезвычайных ситуаций техно-генно-экологического характера; управление транспортными потоками и маршрутами городского транспорта; построение сетей экологического мониторинга; инженерно-геологическое районирование города;
- инженерные коммуникации: оценка потребностей в сетях водоснабжения и канализации; моделирование последствий стихийных бедствий для систем инженерных коммуникаций; проектирование инженерных сетей и т. п.;
- транспорт, в частности управление транспортной инфраструктурой и ее развитием;управление движением, оптимизация маршрутов и анализ грузопотоков [2].
ГИС имеет ряд особенностей, которые важно учитывать в градостроительной деятельности. Одна из них состоит в том, что геоинформационные системы являются элементами информатизации общества.
Ранее информация, получаемая в ходе проведения научных исследований, была рассредоточена, ее применение локализовано границами того проекта, где она произведена и получена. Сложен или почти невозможен поиск имеющихся сведений, их доступность, не организован обмен данными. Отсутствие информации о пространственных данных, со своей стороны, приводило к многочисленному проведению повторяющихся работ, нецелесообразной трате времени и средств, что создавало препятствия к их свободному применению.
В 2006 г. в соответствии с Концепцией создания и развития инфра-
структуры пространственных данных Российской Федерации (далее — Концепция) началось формирование инфраструктуры пространственных данных (далее — ИПД), создание которой было инициировано Распоряжением Правительства РФ от 21 августа 2006 г. №1157-р [3].
Как заявил полномочный представитель Президента РФ в Сибирском федеральном округе Сергей Меняйло на XIII Международной выставке и научном конгрессе «Интерэкспо ГЕО-Сибирь 2017», проходившей в апреле 2017 г. в Новосибирске: «Без современных систем геомоделирования, достоверной пространственной информации невозможно планировать территориальное развитие, эффективно управлять транспортными потоками, прогнозировать и предупреждать чрезвычайные ситуации, решать другие важные задачи» [4].
За 13 лет действия нового Градостроительного кодекса РФ и Концепции появились различные ГИС и геопорталы, что существенно повысило качество и действенность принятия управленческих решений на различных уровнях за счет применения инфраструктуры пространственных данных (далее — ИПД), прозрачность при принятии таких решений, увеличение капиталовложений в развитие территорий — благодаря доступной процедуре анализа пространственных данных.
В связи с тем, что:
менее чем 50% субъектов РФ и менее 10% муниципальных образований страны разработали и ведут ИСОГД (информационная система обеспечения градостроительной деятельности) и геопорталы;
каждый субъект Федерации или муниципальное образование ведет его в удобной для себя форме (иногда только храня копии документов в электронном виде, а не графическое изображение содержащейся в них информации), используя собственные классификаторы, статичные двухмерные карты, а не многомерные информационные и др.;
требуется обеспечить секретность некоторых пространственных данных;
дальнейшее развитие ИПД сложно и почти невозможно без значительных капиталовложений, так как нагрузка на бюджет многих малых, средних и крупных муниципальных образований по созданию и ведению информационных систем обеспечения градостроительной деятельности (далее — ИСОГД) неизмеримо высока.
Во многих развитых странах примерно 70% управленческих решений в бизнесе и государственной власти основывается на пространственных данных, т. е. цифровая экономика основывается на данных о земле. На сегодняшний день в России сформирован значительный рынок геоданных, объем которого в денежном выражении вырастет к 2020 г. почти в 5 раз. При этом данные не обобщены и не проанализированы должным образом, что приводит к принятию низкокачественных и низкоэффективных решений. Необходим оператор, который бы собрал эту информацию в единый банк данных. Создание единой инфраструктуры точных и современных сведений, особенно в градостроительстве, позволит экономить миллионы рублей. Время на сбор исходных данных сократится почти в два раза, что принесет значительный экономический эффект.
Вне зависимости от того, решается ли вопрос разработки градостроительной документации различного уровня или принимается какое-то управленческое решение, требуется проанализировать большой объем информации, которая актуальна и представлена определенным образом. Действительность такова, что каждое структурное подразделение или административный отдел «оберегает» имеющуюся у него информацию и не делится с другими ведомствами. Поэтому информация, как правило, дублируется, а то и искажается вследствие различного подхода к ее получению, обновлению и анализу. Сложно, а порой и невозможно точно установить реальную картину положения дел в муниципальном образовании или регионе в целом.
В основном данные хранятся в таблицах Excel или в базах данных. Выполнить анализ всей информации или предоставить ее в удобном для восприятия виде специалистам или жителям довольно сложно. Тем более сложно принять на основе анализа то или иное управленческое решение, имеющее стратегическую направленность. В градостроительной документации могут появиться ошибки и неточности; возникают завышенные затраты на содержание различных инфраструктур (благоустройство, транспортное обеспечение и др.); риски и добавочные издержки инвестора как на стадии выделения земельного участка, так и на стадии архитектурно-строительного проектирования, приводящие к увеличению суммарной
стоимости инвестиционного проекта; ошибки муниципалитетов, приводящие к судебным издержкам и расходам на их исправление и др. Поскольку сегодня нет согласованного межведомственного взаимодействия, возникает потребность в создании единой базы, в которой будет собрана информация со всех подразделений.
В качестве примера можно привести разработку проекта планировки частично застроенной территории: для определения необходимого числа мест во вновь проектируемых дошкольных учреждениях необходимо знать количество детей дошкольного возраста, проживающих в уже построенных домах. Проект планировки разрабатывался коллективом Отдела территориального планирования СООООФ «Центр качества строительства» (начальник отдела Е. А. Пенцев) для малого промышленного города Свердловской области. Вся территория микрорайона предназначалась под застройку многоэтажными жилыми домами в 5-9 этажей. Данные были запрошены в управлениях образования и здравоохранения администрации городского округа и в отделе УФМС России. Были получены письма с ответами, причем количество детей дошкольного возраста в двух из этих документов различалось в два раза. Но ведь число детей, проживающих на территории, — точная величина. Случившееся показывает, что на уровне подготовки проекта планировки в него уже была заложена определенная неточность, которая в дальнейшем сказывается на уровне комфорта проживания на данной территории. Администрация муниципального образования фактически не обладает достоверными сведениями о количестве жителей разных категорий.
Отсюда можно сделать вывод о том, что каждое муниципальное образование просто обязано в соответствии со ст. 56 Градостроительного кодекса РФ [5] вести ИСОГД, основанные на применении ГИС-технологий. Ввиду ограниченности финансовыми и людскими ресурсами должной квалификации, а также требований обеспечения информационной безопасности данных систем, подавляющее большинство муниципальных образований или ведет подобные системы номинально (для отчета), или не ведет вовсе. Наделив полномочиями муниципалитеты, федеральные власти не учли того, как эти полномочия будут осуществляться.
Целью информационного обеспечения градостроительной деятельности является увеличение эффективности градостроительных решений в муниципальных образованиях, обеспечение публичности, создание условий для роста инвестиционного потенциала территорий. Здесь важно уметь анализировать огромный массив данных из смежных отраслей. Поэтому и сведения, содержащиеся в информационных системах обеспечения градостроительной деятельности, а также сама основа данной системы может использоваться в различных сферах.
А) Непосредственно в градостроительной деятельности:
1) Информационная система обеспечения градостроительной деятельности муниципальных образований обеспечивает выполнение требований ст. 56 гл. 7 Градостроительного кодекса РФ [5]. Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; физические и юридические лица — в части документов, оборот которых не ограничен.
2) Федеральная государственная информационная система территориального планирования РФ обеспечивает выполнение требований ст. 57.1 гл. 7 Градостроительного кодекса РФ [5] (в перспективе с возможностью совмещения градостроительной документации различного уровня с картографическим материалом и данными кадастрового деления территории России).
Б) В сферах, обеспечивающих градостроительную деятельность на территории муниципальных образований и субъектов РФ, в том числе позволяющих эффективно управлять территориями:
1) Ведение дежурного топографического плана на территории населенных пунктов и субъектов РФ различных масштабов (первоначально — электронного, в перспективе — цифрового с созданием инженерной 3D-модели населенных мест). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ. Получатели услуг: проектные организации, управляющие компании, ресурсоснабжающие компании, физические лица и т. д.
2) Ведение дежурного адресного плана по населенным пунктам субъекта РФ. Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; отдельные подразделения специаль-
ных, коммунальных и аварийных служб (МЧС, МВД, скорая, аварийная газовая служба, миграционная служба и т. д.).
3) Ведение дежурного реестра по населению (с разбивкой по интересующим возрастным группам и привязкой к конкретному адресу, в перспективе — с данными по местам работы, образованию). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; государственный комитет статистики. Получатели услуг: застройщики, проектные организации, юридические лица и т. д.
4) Ведение дежурного плана инженерных коммуникаций (трассировка, технические характеристики инженерных сетей, принадлежность, гидравлические модели напорных сетей). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; ресурсоснабжающие компании. Получатели услуг: застройщики, проектные организации, управляющие компании, физические лица и т. д.
5) Ведение дежурного реестра зданий и сооружений (данные по годам застройки, проектировщикам и застройщикам объектов, технические характеристики объектов и сооружений, актуальные чертежи зданий (в перспективе — 3Б-модели), данные о проводимых ремонтах, данные о счетчиках учета ресурсов (водо-, газо-, тепло-, электропотреблении) и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; управляющие компании; бюро технической инвентаризации. Получатели услуг: застройщики, проектные организации, физические лица и т. д.
6) Ведение дежурного реестра зеленых насаждений в населенных пунктах (дислокация, породы, год посадки, проводимые мероприятия и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований; управляющие компании. Получатели услуг: застройщики, проектные организации, физические лица и т. д.
7) Ведение дежурного реестра по регистрации автотранспортных средств (с привязкой к картографическому материалу). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ.
8) Ведение дежурного плана использования сельскохозяйственных
земель (дислокация, количественные и качественные характеристики, использование и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований.
9) Ведение дежурного реестра геологических и гидрогеологических изысканий (дислокация и данные изысканий по скважинам с указанием года проведения изысканий и прикреплением отчета). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; различные организации научного и технического направления («Нижне-Обское бассейновое водное управление», «Институт геологии УрО АН», «Уралги-дроэкспедиция» и т. д.). Получатели услуг: застройщики, проектные организации, физические лица и т. д.
10) Ведение дежурного плана полезных ископаемых (разрабатываемых, разведанных и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований, Правительства субъектов РФ и Правительство РФ; различные организации научного и экономического направления («Институт экономики УрО РАН»). Получатели услуг: инвестиционные компании, финансово-промышленные группы.
В) В сферах, использующих данные вышеперечисленных систем:
1) Система «Учет и управление объектами государственной и муниципальной собственности на территории субъекта РФ». Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ.
2) Система «Памятники исторического и культурного наследия» (дислокация, описание, характеристики объектов охраны, описание объекта охраны, документация по реконструкции, охранным зонам, исторические справки). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего, Министерство культуры); подразделения по охране памятников; общественные организации. Получатели услуг: застройщики, проектные организации, юридические лица и др.
3) Система «Жилищно-коммунальное хозяйство» (данные о зданиях, инженерных коммуникациях, транспортных сооружениях, техническом состоянии, проводимых и планируемых ремонтах, анализ эффективности мероприятий по энергосбережению и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего, Минстрой, Министерство ЖКХ, Минэкономики). Получатели услуг: физические и юридические лица, управляющие компании и ТСЖ, бизнес-сообщество.
4) Система мониторинга и прогнозирования заболеваний населения (с разбивкой по заболеваниям, возрастам заболевших, местам их жительства и работы). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего, Минздрав).
5) Система мониторинга и прогнозирования транспортных потоков (дислокация и работа светофоров, дислокация дорожных знаков (с причиной их установки), сбор данных с системы видеокамер, обработка данных, получение информации об интенсивности транспортных потоков по различным временным интервалам и направлениям, определение параметров загазованности и зашумленности жилых территорий). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований, Правительства субъектов РФ и Правительство РФ (прежде всего, ГИБДД). Получатели
услуг: застройщики, проектные организации, физические и юридические лица и т. д.
6) Система «Общественный пассажирский транспорт» (данные о городских, пригородных, междугородних маршрутах транспортной системы с указанием подвижного состава, расписания, фактического нахождения подвижного состава в конкретный момент времени, количестве перевезенных пассажиров) (в перспективе — информация о распределении пассажирских потоков). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего, Минтранс). Получатели услуг: физические и юридические лица, транспортные компании, бизнес-сообщество.
7) Система «Особо охраняемые природные территории» (кроме картографического материала включает в себя сведения государственного кадастра особо охраняемых территорий, сведения учета и нормативно-правовую базу). Возможные пользователи — соответствующие подразделения Правительства субъектов РФ (прежде всего, Минприроды); экологические и природоохранные организации.
8) Система «Природно-ресурсный потенциал» (оценка природно-ресурсного потенциала территории в разрезе административного и муниципального деления). Возможные пользователи — соответствующие подразделения Правительства субъектов РФ (прежде всего, Минприроды, Минэкономики и Мининвест).
9) Система «Инвестиционные площадки субъекта РФ» (данные о дислокации, границах, характеристиках природных и инженерных ресурсов, людском потенциале, примеры реализации проектов с расчетом экономических показателей). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего, Мининвест, Минэкономики, Минприроды, Мин-соцразвития). Получатели услуг: бизнес-сообщество.
10) Система «Сельское хозяйство субъекта РФ» (данные о дислокации, границах, характеристиках выделенных сельскохозяйственных земель, районирование по предпочитаемым сельскохозяйственным культурам конкретной территории, данные об урожае и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего, Министерство сельского хозяйства, Мининвест, Минэкономики); научные учреждения в сфере сельского хозяйства. Получатели услуг: бизнес-сообщество.
11) Система «Лесоуправление субъекта РФ» (дислокация, границы, количественные и качественные характеристики лесов, информация о выделенных наделах, разрешениях на вырубку, предприятиях лесозаготовки, переработки и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ.
12) Система «Экология субъекта РФ» (информация об источниках загрязнения водного, воздушного бассейнов и почв, данные мониторинга (в том числе, сравнительный анализ по времени), мероприятия по уменьшению и ликвидации загрязнений). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ; экологические и природоохранные организации.
13) Система «Катаклизмы и происшествия природного характера» (дислокация, описание, мероприятия по предупреждению наводнений, лесных пожаров, землетрясений, оползней, карстовых провалов и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подраз-
деления муниципальных образований и Правительства субъектов РФ.
14) Система «Катаклизмы и происшествия техногенного характера» (дислокация и описание возможных источников, возможные зоны покрытия последствиями аварий техногенного характера, мероприятия по предупреждению, локализации и нейтрализации подобных явлений). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ.
15) Система «Наука и образование» (дислокация объектов науки и образования, характеристика направлений деятельности (подготовки кадров), пространственный и статистический анализ данных по направлениям деятельности организаций в сфере науки и образования и т. д.). Возможные пользователи — соответствующие подразделения муниципальных образований и Правительства субъектов РФ (прежде всего — Минобрнауки); РАН и ее территориальные подразделения. Получатели услуг: физические и юридические лица, инвестиционные компании, бизнес-сообщество.
16) Система «Зоны покрытия операторов связи». Возможные пользователи — соответствующие подразделения Правительства субъектов РФ; телекоммуникационные компании; операторы связи.
17) Прочие узкоспециализированные системы, создаваемые на основе ГИС-технологий и использующие базу единого картографического материала и открытых данных, представленных в вышеперечисленных системах.
Заключение
Как точно подметил исследователь К. Нортс, ГИС — это мощный аналитический инструмент. Данные о местоположении могут быть универсальным средством для моделирования, анализа и обработки информации. Возможности ГИС выполнять анализ и хорошо понимать различную информацию — это то, что актуально на сегодняшний день для большинства специалистов. Они могут использовать аналитические возможности ГИС, помогающие извлекать пользу из всего объема имеющихся в их распоряжении данных [6]. Это дает основания сделать следующие выводы:
1 Сегодня геоинформационные системы являются неотъемлемой частью градостроительного проектирования. Применение данного технологического комплекса помогает анализировать большие объемы информации, принимать на основе полученных сведений взвешенные решения по развитию и управлению городскими территориями.
2 Поскольку геоинформационные технологии получили широкое распространение в России только в последние 10 лет, то существует большая проблема дефицита квалифицированных кадров, способных не только обслуживать программный комлекс, но и правильно работать с различным софтом, выполнять качественный градостроительный анализ имеющихся данных.
3 Важную роль в данной сфере играют федеральные университеты, обладающие материально-техническим обеспечением, высококвалифицированными кадрами, способными легко перестроиться и междисциплинарно решить задачу. А в дальнейшем университеты станут рабочей площадкой, помогающей органам государственной власти в принятии верных решений.
4 Только комплексный подход в развитии геоинформационных систем и технологий в России способен вывести градостроительство и управление территориями на основе ГИС на новый уровень.
Список использованной литературы
1 Самойленко В. М. Географические системы и технологии : учеб. пособие. Киев : Ника-Центр, 2010. 448 с.
2 Лайкин В. И., Упоров Г. А. Геоинформатика : учеб. пособие. Комсомольск-на-Амуре : АмГПГУ, 2010. 162 с.
3 Об одобрении Концепции создания и развития инфраструктуры пространственных данных Российской Федерации: Распоряжение Правительства РФ от 21.08.2006 г. №1157-р.
4 В Новосибирске проходит XIII международная выставка и научный конгресс «Интерэкспо ГЕО-Сибирь 2017» // Геоинформационный портал ГИС-Ассоциа-ции. URL: http://www.gisa.ru/117598.html (дата обращения: 20.08.2017).
5 Градостроительный кодекс Российской Федерации от 29.12.2004 г. №190-ФЗ: принят ГД ФС РФ 22.12.2004 г.
6 Norts K. Are We Missing the Boat on the True Value of Analysis in GIS? // Электронная версия журнала ArcReview. 2017. № 1 (80). URL: https://www.esri-cis. ru / news/ arcreview / detail.php?ID=24679 (дата обращения: 21.08.2017).
