2.2. Методические основы комплексной оценки и функционального зонирования городской территории

2.2. Методические основы комплексной оценки и функционального зонирования городской территории 

В настоящем документе методические основы комплексной оценки и функционального зонирования территории излагаются сжато. Полное изложение представлено в специальном отчете "Проведение расчетов с использованием ПМК LandUse для принятия обоснованных проектных решений по разделам комплексной оценки и функционального зонирования территории в проекте генерального плана г. Тольятти", входящем в состав приложений к настоящему Сводному отчету.

Городские функции и функциональное зонирование территории

Под городскими функциями в настоящей работе понимаются различные виды деятельности на городской территории. Число городских функций крупного города измеряется десятками. Городскими функциями являются:

• жилье различных видов, дифференцируемых по этажности, плотности населения, семейности, периоду строительства, уровню доходов жителей и ряду других признаков;
• промышленность различных видов, дифференцируемых по отраслевой принадлежности, плотности занятых, грузоемкости, классу вредности и др.;
• коммунально-складское хозяйство различных видов, дифференцируемое по специализации - склады промышленных товаров, овощные базы, хладокомбинаты, элеваторы, автопарки, полосы отвода железных дорог и т.д.
• общественно-торговые центры городского и локального значения;
• торговля различных иерархических уровней и различной специализации - крупные торговые центры, крупные специализированные магазины городского и локального значения, рядовая магазинная торговля, киосковая торговля;
• объекты здравоохранения различных видов, дифференцируемых по мощности и специализации - больницы общего профиля, специализированные больницы и клиники, поликлиники, профилактории и др.;
• и т.д.

Тонкая дифференциация функций необходима для решения задач комплексной градостроительной оценки и функционального зонирования территории, поскольку различные функции по-разному взаимодействуют с территорией, с элементами инженерной и транспортной инфраструктуры и друг с другом сточки зрения удорожания строительных затрат, рисков, экологических ущербов, коммуникационных связей, социальных отношений и т.п.

Во многих случаях приходится иметь дело с функциями, представляющими собой конгломераты других городских функций. Так, застройка центров исторических городов практически всегда является конгломератом, или смесью различных видов жилья, торговли и офисов, представленных в определенных пропорциях.

Функциональной зоной

Планом функционального зонирования

Число видов существующего использования территории существенно больше, чем число городских функций. В крупном городе оно может достигать порядка 200-300. Так, в г. Тольятти в промзоне Центрального района имеется ряд химических предприятий - ?Фосфор?, ?Куйбышевазот?, ?Тольяттикаучук?, ?Тольяттиазот?. На плане существующего использования территории они показаны как отдельные объекты со своими территориями. Однако, с точки зрения задач оценки и функционального зонирования территории они представляют одну функцию - химическое производство. В любом городе в промзоне и в коммунально-складской зоне имеется большое число мелких предприятий, близких по производственному профилю. На плане функционального зонирования они относятся к одной функции и объединяются в одну функциональную зону. Таким образом, каждому виду существующего использования территории соответствует определенная городская функция. Это соответствие задается таблицей - классификатором видов существующего использования территории. 

Стоимость городских земель. Базовые функции и виды существующего использования территории.

Стоимость - это свойство, объективно присущее городским землям и неразрывно связанное с функцией, с точки зрения которой оценивается территория . В этом смысле ее называют пользовательской стоимостью илифункциональной стоимостью.

Природа стоимости земли принципиально отличается от стоимости зданий. Если стоимость здания определяется его собственными характеристиками, которые контролируются его владельцем, то стоимость земли определяется факторами, по преимуществу не зависящими от владельца и связанными с территорией и общегородской функционально-планировочной ситуацией. К ним относятся:

• характеристики населения, производства и экономики города;
• локальные физико-географические и инженерно-геологические характеристики территории, которые первоначально даны от природы и подвергаются частичному улучшению в процессе освоения,
• характеристики общегородской функционально-планировочной ситуации, включая взаиморазмещение жилья, промышленности и объектов культурно-бытового обслуживания, улично-дорожную сеть, городской транспорт, все виды инженерных сетей и т.д.

Изменения стоимости зданий и стоимости земли во времени разнонаправленны: стоимость зданий с течением времени падает из-за физического и морального износа, а стоимость земли как правило постоянно возрастает.

Существует важная особенность стоимости земли, понимание которой необходимо в теоретическом и практическом плане: как бы ни был мал оцениваемый квартал (или земельный участок) и где бы в городе он ни был расположен, на стоимости его земель отражается вся функционально-планировочная ситуация города . Это означает, что любое существенное изменение функционально-планировочной ситуации в городе (строительство нового торгового центра, появление нового жилого массива, появление нового крупного промышленного предприятия, строительство моста через реку, строительство новой транспортной магистрали, ввод в действие нового участка метрополитена и т.д.) влечет за собой изменение стоимости земель рассматриваемого квартала.

Оценка стоимости территорий и земель ведется с точки зрения функций, под которые возможно или реально осуществляется их использование - базовых функций . Перечень базовых функций г. Тольятти приведен в табл. 1.

Табл. 1. Перечень базовых функций г. Тольятти

Стоимость земель для различных базовых функций различна. Это означает, что оценка любого элемента территории представляет собой не число, а совокупность чисел , соответствующих различным базовым функциям.

Учитываемые факторы

К числу факторов, существенно влияющих на оценку и функциональное зонирование территории с точки зрения различных видов функционального использования, относятся:

• коммуникационные
• локализационные
• экологические
• инфраструктурные
• эстетические, природно-ландшафтные, историко-культурные

К числу коммуникационных факторов, или факторов транспортной доступности, относятся все факторы, характеризующие функционально-планировочную структуру города:

• все элементы физической географии, ландшафта и функционального использования территории, которые представляют собой физические преграды, препятствия для транспортных сообщений - крупные реки и другие водные поверхности, леса, парки, полосы отвода железных дорог, территории крупных промышленных предприятий, территории аэропортов и т.д.;
• существующее функциональное использование территории, определяющее коммуникационные взаимодействия между функциями в реальном городском пространстве;
• классифицированная улично-дорожная сеть, транспортные узлы, мосты и путепроводы, а также сеть внеуличного транспорта (метрополитен и железные дороги пригородных сообщений - там, где они есть), т.е.пути сообщения между городскими территориями;

• система общественного транспорта - совокупность маршрутов всех видов наземного и внеуличного общественного транспорта с их частотными и скоростными характеристиками;

  населения в целом и по социальным группам.
• уровень автомобилизации

К числу локализационных факторов относятся рельеф (уклоны в процентах), несущая способность грунтов, гидрогеология - уровень залегания грунтовых вод и ареалы подтопления, затопление 1% паводком, карстовые явления, сейсмика и т.д. В каждом конкретном городе список существенных локализационных факторов индивидуален . Влияние этих факторов на оценку территории проявляется через удорожания строительных и эксплуатационных затрат, прямые ущербы и риски ущербов. Удорожания строительных затрат для ряда факторов, в зависимости от их характеристик, связаны с необходимостью проведения необходимых инженерных мероприятий. Риски ущербов связаны с такими факторами как затопление 1% паводком, карстовые явления и сейсмика и существенно зависят от той функции, под которую предполагается использование территории. К числу локализационных относится и фактор наличия в городской черте территорий, используемых под сельскохозяйственные нужды или под ветхое жилье, предназначенное к сносу. Использование таких территорий под базовые функции связано с затратами на отчуждение и компенсации.

Экологические факторы представляются двояко. Во-первых, картой суммарных индексов загрязнений . В этом случае они входят в число локализационных факторов и определяют ущербы реципиентам, причем, реципиентами являются базовые функции, с точки зрения которых ведется оценка территории. Во-вторых, прямыми взаимодействиями ( буферными связями ) функций-реципиентов с источниками загрязнений, которыми обычно являются промышленные предприятия, ТЭЦ, источники магнитных излучений, взлетно-посадочные коридоры аэропортов и т.д.: ущерб от источника загрязнений тем меньше, чем дальше от источника находится функция-реципиент.

Инфраструктурные факторы также представляются двояко. Во-первых, уровнем обеспеченности городских территорий инженерными сетями различных видов и улично-дорожной сетью с жестким покрытием. В уровень обеспеченности входит как сам факт наличия сетей того или иного вида, так и их состояние (степень износа). В зависимости от существующего уровня обеспеченности на конкретной территории находится величинадополнительных вложений для приведения уровня обеспеченности к норме , соответствующей требованиям базовых функций. Во-вторых, суммарной величиной предшествующих вложений в инженерную и транспортную инфраструктуру города, определяющих уровень ее развития в целом и, соответственно, величину общегородской земельной ренты , которая является одной из компонент стоимости городских земель.

Эстетические, природно-ландшафтные, историко-культурные, социальные факторы весьма разнообразны и индивидуальны в каждой проектной ситуации. Инструментально они могут представляться как локализационные, коммуникационные или буферные факторы. Так, тяготение городского центра или коттеджной застройки к привлекательным природно-ландшафтным территориям может носить либо локализационный, либо коммуникационный характер; нежелательность социальных контактов детского центра с футбольным стадионом или крематорием можно представить в виде буферных отношений и т.д.

Все существенные факторы совместно участвуют в формировании стоимости городских земель. Однако, роль их неодинакова. Чем крупнее город, тем более значимую роль в стоимости его земель играют коммуникационные факторы . В больших и крупных городах роль коммуникационных факторов является доминирующей. В малых городах более явственно проявляется значимость локализационных факторов. Соотношение коммуникационных и локализационных факторов в стоимости земель меняется и по территории города: в центре города доминируют коммуникационные факторы, на периферии более явственно проявляются локализационные факторы . Для качественной оценки территории в любой ситуации необходим объективный учет всей совокупности факторов. 

Стоимостной подход к оценке и функциональному зонированию территории

Общая характеристика стоимостного подхода

Основы стоимостного подхода заложены рядом научно-исследовательских работок ЦНИИП Градостроительства в 1960-1980-х годах, в которых обоснована принципиальная необходимость стоимостного подхода к комплексной оценке территории, определены факторы, существенные для оценки и подходы к их учету при оценке территории, проработаны некоторые вопросы информационного обеспечения, в частности, вопросы стоимостной оценки затрат времени населением на передвижения и показатели удорожания строительства и эксплуатации города вследствие неблагоприятных природных условий для различных инженерно-геологических факторов.

В настоящей работе осуществлено последовательное развитие стоимостного подхода к оценке территории и распространение его на задачу функционального зонирования территории.

Стоимостной подход к оценке территории состоит в аккуратном подсчете суммы предстоящих затрат и потерь всех видов, связанных с предположительным использованием каждого конкретного элемента территории под ту или иную городскую функцию .

Стоимостной подход к задаче функционального зонирования (ФЗ) территории состоит в том, что сравнение вариантов ФЗ ведется не на глазок, а по вычисляемой величине целевой функции (критерия оценки), которая имеет смысл суммы предстоящих затрат и потерь всех видов, связанных с предположительной реализацией данного варианта плана функционального зонирования. Вычисленные значения целевой функции для любых двух или нескольких планов ФЗ позволяют их сравнить и выбрать лучший , а именно, тот, которому соответствует меньшее значение целевой функции . Тем самым обеспечивается правильность оценки и ее объективизация, т.е. прозрачность, аргументированность и обоснованность. Более того, методика, основанная на вычислении значения целевой функции, располагает возможностью нахождения оптимального плана ФЗ , т.е. такого плана, который по значению целевой функции заведомо лучше любого другого плана . Математические выражения, определяющее целевую функцию и ограничения, представляют задачу ФЗ как оптимизационную задачу, или задачу математического программирования .

Еще одним результатом последовательного осуществления стоимостного подхода как альтернативы экспертных методов является принципиальная отчуждаемость методики от разработчика и возможность передачи ее проектным организациям (за многие годы эксплуатации методики в этом отношении накоплен большой опыт).

Формулировка задач оценки территории и оценки плана ФЗ в стоимостных терминах предстоящих затрат и потерь создает принципиальную основу для разработки единого комплекса понятийных, математических и программных средств для решения обеих этих задач .

Сквозная автоматизация работ

Используемые в работе методические и программные средства направлены на последовательную автоматизацию всех видов работ.

Принцип максимальной автоматизации состоит в том, что все виды работ, которые принципиально могут быть выполнены компьютером без участия человека, должны выполняться компьютером.

Используемые в работе методические и программные средства направлены на последовательную автоматизацию всех видов работ, связанных с решением задач оценки и функционального зонирования территории, - работ по подготовке и преобразованию исходных данных, вычислительных работ, работ по выводу и оформлению результатов расчетов, в частности - картографических работ.

Общая установка на автоматизацию реализуется уже на уровне методических основ и математического моделей. Основными принципами здесь являются:

• дискретное представление картографических данных;
• максимальное упрощение и регуляризация расчетных территориальных элементов.

Оба эти принципа реализуются в методике ПМК LandUse, в которой используется гридовое представлениеградостроительной ситуации, т.е. покрытие рассматриваемой территории сеткой с квадратной ячейкой (гридом) и отображение всех элементов ситуации на эту сетку. Выбор размера ячейки грида определяется снизу необходимой точностью представления картографической ситуации, а сверху - техническими и технологическими соображениями. В принципе, с ростом из года в год технических возможностей компьютеров, размер сетки в перспективе может быть выбран сколь угодно малым.

Общая идеология в этом отношении весьма сходна с продуктивной идеей растровой структуры телевизионного экрана и компьютерного монитора : простота элементов, из которых состоит изображение, не мешает тому, что при достаточно мелком размере пиксел дискретное изображение выглядит на экране как гладкое.

Регулярная сетка ячеек простейшей конфигурации позволяет существенно упростить и автоматизировать все вычислительные операции, реализовать эффективный метод оптимизации плана ФЗ (метод парных обменов), автоматизировать технологию подготовки данных и картографических работ и проведения работ в целом.

В то же время дискретное (гридовое) представление ситуации не является самоцелью и имеет промежуточныйхарактер, необходимый для проведения вычислительных и картографических работ. В дальнейшем осуществляетсявозврат к гладкой карте планировочной ситуации.

Общая схема работы выглядит следующим образом:

• вначале данные исходных гладких карт отображаются на гридовую сетку: для этого используются средства интерфейса ввода и преобразования данных;
• гридовое представление ситуации используется для проведения расчетов оценки территории и оценки и оптимизации планов функционального зонирования территории;
• полученные результаты оценки территории и оптимизации плана ФЗ отображаются обратно на гладкую карту планировочной ситуации. В частности, полученные оценки гридовых ячеек отображаются на реальную сетку городских кварталов.

Комплексная градостроительная оценка территории и ее компоненты

Совместное действие всех компонент целевой функции в процессе компьютерной (программной) оптимизации ведет к нахождению компромисса между различными направлениями взаимодействий вновь формируемой части города с территорией, существующим городом и внутри себя (между активными функциями), наиболее выгодного с точки зрения величины целевой функции, стремящейся к минимуму .

Поиск наилучшего плана функционального зонирования не обязательно должен ограничиваться вариантами, подготовленными проектировщиком. Их число всегда ограниченно, а качество зависит от интуиции и опыта проектировщика. Для поиска наилучшего решения на всем множестве допустимых планов, т.е. среди всех потенциально существующих вариантов, используется процедура оптимизации, реализуемая методом парных обменов . План ФЗ, который получается в результате оптимизации, называется оптимальным планом . Оптимальный план заведомо лучше любого из планов, разработанных проектировщиком.

Нахождение разумного компромисса между противоборствующими интересами городских подсистем (населения, производства, экологии, ресурсов жизнеобеспечения, инженерной и транспортной инфраструктуры) и городских функций позволяет разрешить проблемы, которые иными средствами разрешить нельзя. Оптимальное решение ФЗ является базой такого компромисса, в котором наилучшим образом сбалансированы взаимно противоречивые требования и интересы.

Сам факт получения наилучшего из всех возможных решения является принципиально важным и имеет далеко идущие последствия в смысле возможности анализа, сопоставления с другими вариантами и использования в практике проектирования и в теоретических исследованиях.

Следует отметить важность оптимизации ФЗ с точки зрения социально-экономического эффекта. Как показывает многолетняя практика применения методики, выигрыш, достигаемый реализацией оптимального плана в сравнении с традиционным проектным вариантом и связанный с предотвращенными затратами и потерями , составляет обычно 20-30%, а в абсолютном выражении измеряется десятками и сотнями миллионов долларов.

В процессе разработки генплана города задача ФЗ может и должна решаться неоднократно, в разном контексте . В самом деле, задача ФЗ решается во взаимодействии с проектированием других проектных подсистем - улично-дорожной сети и транспорта, инженерных сетей, системы КБО. Это взаимодействие носит итерационный, циклический характер: после первичного взаимоувязанного решения по подсистемам осуществляется вторичное, уточненное их решение, далее еще более уточненное и взаимно пригнанное решение до тех пор, пока не достигается требуемый уровень взаимной увязки.

Зачастую решение задачи носит характер вычислительного эксперимента .

Пример 1.

Пример 2.

Для решения или смягчения экологических проблем, создаваемых во многих городах вредными производствами, необходимы дорогостоящие мероприятия (установка фильтров и дымоуловителей, изменение технологии и др.), которые требуют обоснований. В этих обоснованиях сопоставляется ситуация сегодняшнего дня с перспективной ситуацией. В сегодняшней ситуации вредные выбросы наносят ущерб реципиентам (массивам жилья, объектам здравоохранения и спорта и др.), который отражается на стоимости земель (в сторону их понижения) и на проектируемом плане функционального зонирования: давление буферных факторов вынуждает функции-реципиенты размещаться подальше от источника вредностей. В перспективной ситуации вредные выбросы либо исчезают совсем, либо существенно снижаются, что в свою очередь отражается на стоимости земель (в сторону их повышения) и на проектируемом плане функционального зонирования: давление буферных факторов исчезает или снижается, что позволяет сформировать более рациональный план ФЗ. Во втором случае указанные мероприятия считаются уже осуществленными, и проектная ситуация моделируется с учетом их благоприятных последствий.В некоторых случаях вопрос о строительстве тех или иных важных элементов транспортной или инженерной инфраструктуры стоит перед городом в течение многих лет и требует проработки в генеральном плане. Пример - г. Тольятти, в котором назрел и давно обсуждается вопрос о строительстве транспортной магистрали через Центральный лесной массив, разделяющий Центральный и Автозаводской районы города. Требуется просчет вариантов развития в предположении сохранения существующего положения и в предположении строительства магистрали с оценкой социально-экономической эффективности обоих вариантов. Во втором случае магистраль рассматривается как элемент существующей ситуации. Эта проблема подробно обсуждается ниже специально для Тольятти как сквозного примера применения методики.факторы, связанные с затратами времени людей на передвижения в городе и затратами на пассажиро - и грузоперевозки; факторы, связанные с удорожаниями строительства и рисками в зависимости от рельефа и инженерно-геологических характеристик территории;факторы, связанные с ущербами реципиентам в зависимости от загрязненности окружающей среды по воздуху, шуму, магнитным излучениям, загрязненности почв; факторы, связанные с учетом инженерной и транспортной обеспеченности различных городских территорий; , социальные факторы. территории называется план города, на котором для каждого территориального элемента (обычно - городского квартала) указана функция, под которую он используется, так что вся городская территория оказывается разделенной между функциональными зонами. Проектную операцию по формированию плана функционального зонирования территории будем называтьфункциональным зонированием территории . Зачастую так же будем называть и результат этой операции. В контексте описания существующего положения используется термин план существующего использования территории . При этом термин ?функция? заменятся термином ?вид использования территории?. Таким образом, первый термин имеет операциональный, проектный смысл, а второй - описательный смысл, близкий к точке зрения географа-урбаниста.называется территориальный ареал или совокупность ареалов распространения определенной городской функции. Требования компактности и связности на функциональную зону не распространяются.