CC BY
9АРХИТЕКТУРА
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В АРХИТЕКТУРНО-ЛАНДШАФТНОЙ РЕОРГАНИЗАЦИИ ТЕРРИТОРИИ МВЦ ЕКАТЕРИНБУРГ-
ЭКСПО Веселова Ю.А.
Веселова Юлия Арнольдовна - магистрант, направление подготовки: архитектурно-ландшафтное проектирование, кафедра градостроительства и ландшафтной архитектуры, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный архитектурно-художественный университет, г. Екатеринбург
Аннотация: в статье рассматривается применение программы имитационного моделирования AnyLogic для зон рекреации общественных пространств на примере территории Международного выставочного центра Екатеринбург - Экспо. Для успешного получения результата необходимы дополнительные показатели и расчеты: показатель плотности застройки; показатель количества посетителей, одновременно находящихся на территории; метод расчета рекреационной нагрузки на территории; метод расчета необходимого количества озеленения; метод моделирования передвижения людских потоков с помощью программы. Эти показатели позволяют максимально точно визуализировать передвижение пешеходов, проанализировать проектное предложение по архитектурно-ландшафтной организации территории и исключить возможные ошибки. Ключевые слова: рекреационная нагрузка, архитектурно-ландшафтная организация территории, имитационное моделирование.
Введение.
Проектирование общественных объектов, особенно зон рекреации, предусматривает анализ их пропускной способности и поведения потоков людей в физическом пространстве. В зависимости от проработанности поставленной задачи можно получить как безопасное для пешеходов общественное пространство, так и пространство со множеством препятствий и возможными столкновениями пешеходных потоков. На этапе проектирования важно выбрать верное решение планировки рекреационных пространств. Выбор может основываться на применении расчетов в аналогичных проектах, на опыте проектировщика в реализованных объектах, на расчете рекреационной нагрузки. Но наиболее точным методом, предлагаемым современными информационными технологиями, является визуализация передвижения пешеходов. Имитационное моделирование позволяет точно смоделировать, визуализировать и проанализировать то, как большие потоки людей ведут себя в физическом пространстве, и оптимизировать его конфигурацию [1].
Проблема
Настоящая статья посвящена изучению возможностей имитационного моделирования при разработке архитектурно-ландшафтных проектов. Возможности имитационного моделирования показываются на примере проекта архитектурно-ландшафтного ансамбля МВЦ Екатеринбург-Экспо, выполняемого в рамках обучения по магистерской программе на кафедре Архитектурно-ландшафтного проектирования в УрГАХУ. Проектом предусмотрено озеленение территории и организация элементов искусственного рельефа, для предотвращения распространения пыли и шума от автомагистрали; наличие рекреационных пространств, различных по
функциональному назначению: зоны зрелищных мероприятий, прогулок и тихого отдыха, культурной, выставочной, образовательной и коммерческой зоны.
Методы
Для корректного применения имитационного моделирования требуется рассчитать рекреационную емкость архитектурно-ландшафтного объекта и необходимый процент озеленения общественной территории, смоделировать пешеходные потоки для равномерной рекреационной нагрузки на территорию и размещение объектов функционального назначения.
Имитационное моделирование в программе AnyLogic является одним из способов решения практических задач. Преимущественно решение проблемы нельзя найти путем проведения натурных экспериментов: строить новые объекты, разрушать или вносить изменения в уже имеющуюся инфраструктуру может быть слишком дорого, опасно или просто невозможно. В таких случаях выстраивается модель реальной системы, описанная на языке моделирования. Программа AnyLogic была выбрана за удобный и интуитивно понятный интерфейс. В работе была использована общедоступная версия AnyLogic Pro 8.5.2 (x64) Ml(ru) Portable.
Результаты
Для расчета автор разработал и использовал следующий алгоритм.
1. Определяем плотность застройки территории для определения целевой модели городской среды по методике КБ Стрелка: D = S / A[2]
где: D — плотность застройки территории (нетто), тыс. м2/га;
S — общая площадь застройки в границах зоны пешеходной доступности, тыс. м2;
A — площадь территории в зоне пешеходной доступности, га.
76,7 тыс. м кВ. [1]/34га = 2,26 тыс м кв/га
Вывод: показатель плотности застройки ниже показателя малоэтажной модели. Рекомендуется уплотнение застройки. Чем выше плотность застройки, тем выше концентрация пользователей территории и тем больше объектов общественно-деловой инфраструктуры сможет окупиться за счет необходимого потока посетителей [ КБ Стрелка Кн 1].
2. Рассчитываем долю озеленения проектируемой территории применительно к малоэтажной модели городской среды по методике КБ Стрелка - 30 м кв/чел в малоэтажной модели застройки:
1) Рассчитываем кол-во посетителей, одновременно находящихся на территории ЭКСПО: 450 000 человек в год (по данным за 2019 г на официальном сайте МВЦ Екатеринбург-ЭКСПО) [2] делим на кол-во дней в году:
450000 чел./365 дней =1233 человек в день.
2) 30 м кВ. (по КБ Стрелка) [3] х 1233 чел = 36990 м кв.
Вывод: при количестве посетителей 1233 человек в день площадь озеленения территории должна составлять не менее 3,7 га.
3. Уточняем необходимое количество озеленения территории применительно к г. Екатеринбургу с помощью расчета процента озеленения территорий общего пользования по методу, предложенному Галако В.А. и Колтуновой А.И. (Ботанический сад УрО РАН Рекреационная емкость зеленой зоны) [5], где рекомендованы следующие показатели:
Закрытые ландшафты: зоны тихого отдыха - 50 (чел./га), зоны прогулочного отдыха - 25 (чел./га). Открытые ландшафты: зоны активного отдыха: 200 (чел./га).
а) Берем три необходимых показателя (см.выше) и вычисляем процентное соотношение каждого из них:
50 чел./га +25 чел./га +200 чел./га = 275 чел./га
50 = 18%, 25 = 9%, 200 = 73%;
б) Применяем полученные проценты к кол-ву посетителей ЭКСПО в день -1233 чел:
100% = 1233 чел., 18% = 222 чел., 9% = 110 чел., 73% = 900 чел.;
69
в) Рассчитываем необходимое кол-во озеленения:
Зоны тихого отдыха 222/50 = 4,5 га, зоны прогулочного отдыха 110/25 = 4,5 га, зоны активного отдыха 900/200 = 4,5 га.
Вывод: 13,5 га - необходимая площадь озеленения территории по данному методу.
Сравнивая методики расчетов, была выбрана методика с большей площадью озеленения, так как это архитектурно-ландшафтный объект, что предполагает в дальнейшем соответствующие маршруты передвижения и интенсивность потоков.
4. На карту наносим сетку пешеходной доступности, равную 150-350 м в пределах рассчитанной площади озеленения, предполагающую размещение центров активности на пешеходных дистанциях между ними для обеспечения условий интенсивного использования открытых пространств (рис. 1). Чем выше функциональное разнообразие общественного пространства, тем более привлекательна территория для разных категорий пользователей: постоянных, периодических, эпизодических.
Проектом предусматривается использование буферной зоны вдоль автомагистрали.
Рис. 1. Сетка центров общественной активности в пределах территории
5. С помощью программы Graph Online моделируем передвижение людских потоков, задавая начальную, конечные и промежуточные точки маршрутов (рис. 2). Программа выделяет максимальную загруженность маршрутов, что позволяет прогнозировать расположение на этих траекториях специализированные зоны и объекты (рис. 3):
Рис. 2. Поиск максимального потока посетителей
Желтым цветом обозначено интенсивное движение пешеходов, вдоль которого и на максимальном пересечении траекторий движений рекомендуется располагать многофункциональные зоны и зоны активного отдыха. На линиях серого цвета -прогулочные зоны и зоны тихого отдыха.
Рис. 3. Функциональное зонирование маршрутов передвижения пешеходов
6. Проектируем общественное пространство, учитывая проведенные расчеты: площадь озеленения, расположение функциональных зон и центров активности, направление и интенсивность пешеходных потоков (Рис. 4).
_
Рис. 4. Эскиз архитектурно-ландшафтной реконструкции территории МВЦ Екатеринбург-Экспо
7. С помощью программы имитационного моделирования AnyLogic строим вектор передвижения пешеходов, задавая индивидуальные свойства: начальную точку пешеходного движения, плотность потока, время ожидания в очереди и время обслуживания, разветвление пешеходных потоков, возможные препятствия, точки выхода.
Рис. 5. Вектор передвижения пешеходов
8. Визуализация пешеходного передвижения позволяет выявить зоны с наиболее и наименее активным потоком пешеходов (Рис. 6). В этом случае возможны несколько вариантов решения:
1) распределение активных и тихих зон по функциональному назначению;
2) в местах активного скопления пользователей пространства ввести дополнительные зоны обслуживания или увеличить разнообразие возможностей передвижения;
3) ввести дополнительные точки входа; 4) оптимизировать организацию очередей в точках обслуживания.
Рис. 6. Визуализация пешеходных потоков
Выводы
Имитационное моделирование позволяет оценить рекреационную нагрузку на общественное городское пространство, выявить наиболее коммерчески привлекательные области, проанализировать поведение толпы, протестировать планируемые изменения, выявить возможные проблемы и найти наилучшее решение. После создания модели - а иногда и в процессе разработки -исследование структуры и понимание поведения системы, позволяет проверять, как она ведет себя при определенных условиях, сравнивать различные сценарии и оптимизировать ее. Положительный эффект применения имитационного моделирования в архитектурно-ландшафтных проектах выражается соответствующей рекреационной емкостью проектируемого объекта - «количественно выраженной способностью территории обеспечивать некоторому числу людей психологический комфорт для отдыха и оздоровления без деградации природной среды или антропогенных элементов в ландшафте» [ ГОСТ Р 57617-2017, статья 3, пункт 38] [4].
Приведенный алгоритм и методы имитационного моделирования в будущем необходимо использовать при проектировании общественных пространств.
Список литературы
1. Официальный сайт AnyLogic. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.anylogic.ru/ (дата обращения: 10.10.2021).
2. Официальный сайт «Екатеринбург - ЭКСПО» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.ekaterinburgexpo.ru/about/expo/ (дата обращения: 10.12.2020).
3. Свод принципов комплексного развития городских территорий. Книга 1/ КБ Стрелка // М., 2019.
4. СП 475.1325800.2020 Парки. Правила градостроительного проектирования и благоустройства [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/564612858/ (дата обращения: 10.10.2021).
5. Галако В.А., Колтунова А.И. Рекреационная емкость зеленой зоны г. Екатеринбурга/электронный архив УГЛТУ.
6. Дивакова М.Н., Гущин А.Н. Системный аналитик - будущая компетенция архитектора // Архитектура и строительство России, 2018. № 3. С. 102-107.
7. Гущин А.Н. Информационные технологии в управлении. Москва-Берлин, 2014. 112 с.
8. Гущин А.Н., Дивакова М.Н. Воссоздание идентичности уральского города как города-завода путем архитектурно-ландшафтной реконструкции. Архитектура и дизайн, 2019. № 2. С. 23-34.
9. Gushchin A., Divakova M. Design of associational cultural landscapes using cognitive technologies. В сборнике: 4th International multidisciplinary scientific conference on social sciences and arts SGEM2017. Conference Proceedings. Sofia, 2017. С. 547-556.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕШЕХОДНОГО ПОТОКА НА ПРИМЕРЕ УЛ. "БУЛЬВАР КУЛЬТУРЫ", Г. ЕКАТЕРИНБУРГ Меньщиков А.С.
Меньщиков Артем Сергеевич - студент магистратуры, направление подготовки: архитектурно-ландшафтное проектирование, кафедра градостроительства и ландшафтной архитектуры, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный архитектурно-художественный университет, г. Екатеринбург
