Инженерный тур. 3 этап

Общая информация

Задача по разработке проектных пространственных решений направлена на формирование оптимальной планировочной структуры района города, обеспечивающей повышение качественных характеристик городской среды, таких как комфорт, доступность, экологичность и безопасность.

Решения включают:

рациональное размещение объектов инфраструктуры,
улучшение транспортной и пешеходной доступности,
озеленение и благоустройство территорий,
учет социальных потребностей различных групп населения с целью создания благоприятных условий для жизни и устойчивого развития городской территории.

Легенда задачи

Городские власти среднего по размеру города столкнулись с проблемой снижения качества жизни в одном из жилых районов:

устаревшая инфраструктура,
нерегулируемая застройка,
нехватка общественных пространств и зеленых зон,
неудовлетворительная транспортная доступность,
высокий уровень дорожно-транспортных происшествий.

Население района активно выражает недовольство, что вынудило администрацию инициировать проект по улучшению городской среды.

Участники выступают в роли команды специалистов по городскому планированию, которым поручено разработать проектные пространственные решения, направленные на повышение комфортности и безопасности проживания. В их распоряжении — исходные данные по территории, статистика, нормативные документы и цифровые инструменты для моделирования. Они должны учесть реальные потребности жителей, применить принципы устойчивого развития и предложить комплексные, реализуемые решения для трансформации района.

Требования к команде и компетенциям участников

Количество участников в команде: 3–4 человека.

Компетенции, которыми должны обладать члены команды:

Геоаналитик (специалист по ГИС) и специалист по 3D-моделированию:
- функциональные возможности геоинформационных систем,
- геоаналитика,
- геомаркетинг,
- геоанализ,
- геомоделирование.
Умение работать с геоинформационными системами: создание слоев и объектов слоя, работа с атрибутивными данными, работа с инструментами пространственного анализа, проектирование.
Географ, эколог: комплексный многофакторный анализ информации

Знание основ географии, экологии, градостроительства, перспективного планирования.
Градостроитель, (планировщик, землеустроитель), юрист, экономист:
- требования к экономическим, экологическим, социальным нормам на урбанизированных территориях;
- стратегическое планирование;
- проектирование пространственных структур.
Знание требований к благоустройству и социально-бытовой комфортности городских пространств.
IT-специалист (программист), специалист в области баз и банков данных.

Навыки работы с информационными системами и компьютерными программами, поиск информации в базах данных, анализ информации.

Оборудование и программное обеспечение

Описание оборудования, ПО, полигона, стендов и других ресурсов, которые используются для решения задачи, приведены в таблице 1.1.


Наименование	Описание
ГИС QGIS, http://qgis.org/	Основной инструмент для комплексного анализа территории, позволяющий объединить и визуализировать пространственные данные о застройке, инфраструктуре, природных условиях и социально-демографических характеристиках. Обеспечивает возможность выявления проблемных зон, моделирования различных сценариев развития, оценки последствий проектных решений и учета нормативных ограничений. Использование ГИС QGIS позволяет принимать обоснованные, наглядные и согласованные решения, направленные на повышение качества городской среды и рациональное планирование инфраструктуры района.
Blender, https://blender.org/	Наглядноое представление проектных решений в форме визуализаций и 3D-моделей, что позволяет точнее передать замысел преобразований городской среды, оценить пространственные взаимосвязи элементов застройки и инфраструктуры, а также продемонстрировать предлагаемые изменения в понятной и убедительной форме для всех заинтересованных сторон — от специалистов до жителей и представителей городской администрации.

Описание задачи

Задача направлена на создание планировочной структуры городского района, которая способствует формированию качественной, устойчивой и благоприятной для жизни городской среды. В рамках проектирования учитываются как пространственные, так и социальные аспекты, позволяющие обеспечить сбалансированное развитие территории.

Особое внимание уделяется:

улучшению связности и доступности всех элементов городской инфраструктуры,
созданию комфортных условий для передвижения пешеходов и транспорта,
внедрению природных компонентов в городскую ткань.

Пространственные решения формируются с учетом потребностей различных групп населения, что способствует повышению социальной инклюзивности и безопасности среды. В результате реализуется подход, ориентированный на человека и устойчивое развитие территории, с акцентом на рациональное использование ресурсов и повышение качества повседневной жизни.

Этап 1

Разработка проектных пространственных решений по улучшению качественных показателей исследуемой территории для повышения комфортности и безопасности проживания населения.

Подзадача 1. Геоинформационный анализ и оценка обеспеченности территории детскими садами

Описание:

выполнить оценку территории Кировского района г. Новосибирска по обеспеченности детскими садами;
определить пространственную локализацию зон дефицита этих объектов;
осуществить проектирование новых объектов социальной инфраструктуры для решения задачи полной обеспеченности населения этими объектами.

При оценивании правильности выполнения задания учитываются следующие показатели:

максимальный охват населения;
минимальное количество новых (проектируемых) объектов.

Результат работы: максимальный охват населения, минимальное количество новых объектов с учетом рационального размещения.

Подзадача 2. Геоинформационный анализ и оценка обеспеченности территории школами

Описание:

выполнить оценку территории Кировского района г. Новосибирска по обеспеченности школами;
определить пространственную локализацию зон дефицита этих объектов;
осуществить проектирование новых объектов социальной инфраструктуры для решения задачи полной обеспеченности населения этими объектами.

При оценивании правильности выполнения задания учитываются следующие показатели:

максимальный охват населения;
минимальное количество новых (проектируемых) объектов.

Подзадача 3. Геоинформационный анализ и оценка обеспеченности территории поликлиниками

Описание:

выполнить оценку территории Кировского района г. Новосибирска по обеспеченности муниципальными взрослыми поликлиниками;
определить пространственную локализацию зон дефицита этих объектов;
осуществить проектирование новых объектов социальной инфраструктуры для решения задачи полной обеспеченности населения этими объектами.

При оценивании правильности выполнения задания учитываются следующие показатели:

максимальный охват населения;
минимальное количество новых (проектируемых) объектов.

Подзадача 4. Геоинформационный анализ и оценка обеспеченности территории транспортной инфраструктурой

Описание:

выполнить оценку территории Кировского района г. Новосибирска по обеспеченности населения остановками общественного транспорта;
определить пространственное положение жилых зданий, которые находятся на расстоянии более, чем 400 м от остановок общественного транспорта;
осуществить проектирование расположения новых остановок общественного транспорта для минимизации количества населения, проживающего на расстоянии более, чем 400 м от остановок (при выполнении задания можно модернизировать существующие маршруты общественного транспорта).

При оценивании правильности выполнения задания учитываются следующие показатели:

максимальный охват населения;
минимальное количество новых (проектируемых) объектов.

Результат работы: максимальный охват всех зданий, которые фактически находятся на расстоянии более, чем 400 м от остановок общественного транспорта.

Этап 2

Геоинформационный анализ и оценка плотности населения и обеспеченности жильем.

Подзадача 1. Геоинформационный анализ плотности населения

Описание: по данным о численности жителей Кировского района необходимо:

построить интерполируемую поверхность плотности населения, используя метод обратных взвешенных расстояний;
выполнить обрезку поверхности по границам Кировского района.

Подзадача 2. Оценка обеспеченности жильем населения

Описание: по данным численности жителей Кировского района и информации по площади жилых зданий требуется определить обеспеченность жилой площадью населения.

Для расчета необходимо использовать следующие усредненные параметры: норма жилой площади на 1 человека — 18 м², площадь жилых помещений в здании принять равной 60% площади зданий. Результатом выполнения задачи является слой объектов с цветовым обозначением жилых домов, согласно диапазону от 0 до 100% с шагом 10%.

Подзадача 3. Оценка обеспеченности жильем населения

Описание: по данным численности жителей Кировского района и информации по площади жилых зданий необходимо определить обеспеченность жилой площадью населения.

Этап 3

Геоинформационный анализ, оценка экологического состояния и угроз природного и антропогенного характера на исследуемой территории

Подзадача 1. Геоинформационный анализ плотности населения

Описание: на основании данных интегральной экологической карты требуется произвести расчет площади зон экологического состояния территории Кировского района.

Подзадача 2. Определение площади радонового загрязнения территории

Описание: на основании данных карты радоновой обстановки на территории города определить площадь загрязненных выбросами радона территорий Кировского района.

Подзадача 3. Определение площади территории, загрязненной выбросами автотранспорта

Описание: на основании данных о загруженности улиц города Новосибирска автотранспортом рассчитать площадь зоны загрязнения выбросами автотранспорта. Для расчета принять усредненные значения распространения выбросов автотранспорта.

Подзадача 4. Определение площади территории, загрязненной тяжелыми металлами

Описание: на основании данных о пробах почв рассчитать площадь зоны загрязнения тяжелыми металлами. Для расчетов принять усредненные значения.

Этап 4

Геоинформационный анализ обеспеченности территории рекреационными зонами.

Подзадача 1. Картографическая визуализация обеспеченности селитебных территорий города зелеными зонами

Описание: использовать данные о существующих рекреационных зонах и численности населения.

Подзадача 2. Составление проекта развития рекреационных зон.

Описание: можно использовать любые свободные на территории, земельные участки или предложить реновацию территории для создания зеленых (лесопарковых) зон.

Этап 5

Геоинформационный анализ обеспеченности территории рекреационными зонами.

Подзадача 1. Картографическая визуализация обеспеченности селитебных территорий города зелеными зонами

Описание: использовать данные о существующих рекреационных зонах и численности населения.

Подзадача 2. Составление проекта развития рекреационных зон

Описание: можно использовать любые свободные на территории земельные участки или предложить реновацию территории для создания зеленых (лесопарковых) зон.

Этап 6

Выявление проблем территориального развития и факторов, препятствующих комфортному и безопасному проживанию населения и создание трехмерной модели комплексного развития территории с визуализацией проектных пространственных решений для повышения комфортности и безопасности проживания населения.

Описание:

выявить проблемы территориального развития,
указать факторы, препятствующих комфортному и безопасному проживанию населения,
описать предлагаемые проектные решения и улучшения,
построить трехмерную модель комплексного развития территории.

Система оценивания

Концептуальная целостность. Оценка может основываться на том, насколько хорошо презентация передает концептуальную целостность проекта. Это включает ясное определение целей и задач проекта, а также показывает, как все компоненты и решения связаны между собой.
Инновационность. Комиссия может оценить степень инновационности предложенных решений и концепций в проекте. Это отражает способность команды применять новаторские и современные подходы к урбанистическим проблемам.
Функциональность и эффективность. Критерий функциональности и эффективности оценивает то, насколько предложенные решения удовлетворяют потребности и требования современной городской среды. Комиссия может смотреть на то, насколько хорошо проект распределен и организован с точки зрения пространственного планирования, транспортной доступности, комфорта и удобства для жителей, а также на эффективность использования ресурсов.
Устойчивость и поддержка экологии. Критерий устойчивости оценивает, насколько проект способствует созданию экологически устойчивой городской среды. Это может включать в себя меры по энергоэффективности, улучшению качества воздуха, устойчивому управлению отходами, сохранению зеленых и открытых пространств и другие экологические аспекты.
Социальная адаптация и реакция. Комиссия может оценивать, насколько предложенные решения отвечают на потребности и интересы населения. Это включает учет социокультурных и социально-экономических аспектов, вовлечение местных жителей и заинтересованных сторон в процесс разработки, а также создание благоприятной и доступной городской среды для всех групп населения.
Профессионализм и содержание. Оценка может основываться на профессионализме команды и ее способности представить проект идеально. Это включает ясность и последовательность презентации, логичность и связность аргументации, а также профессионализм в отображении данных, диаграмм, визуализаций и пр.

Решение задачи

Сбор и подготовка данных. Загружаются актуальные пространственные данные исследуемой территории из OSM (дороги, здания, объекты инфраструктуры, маршруты общественного транспорта).
Анализ текущего состояния территории. Проводится пространственный анализ для оценки плотности застройки, доступности объектов социальной инфраструктуры и маршрутов общественного транспорта.
Определение проблемных территорий. На основе анализа выявляются территории с нехваткой объектов социальной инфраструктуры и маршрутов общественного транспорта
Разработка проектных предложений. Формируются пространственные решения, направленные на повышение обеспеченности территории объектами социальной инфраструктуры и маршрутами общественного транспорта.
Разработка проектных решений и их визуализация. Проектные решения визуализируются в QGIS в виде новых запроектированных объектов социальной инфраструктуры и маршрутов общественного транспорта.

Рис. 7.1.

Рис. 7.2.

Рис. 7.3.

Рис. 7.4.

Геоинформационный анализ и оценка плотности населения и обеспеченности жильем:

Сбор и подготовка данных. Загружаются пространственные данные зданий и границ территорий из OSM. Для оценки численности населения используются открытые статистические данные.
Анализ текущего состояния территории. QGIS производится классификация зданий на жилые и нежилые, привязываются статистические данные к соответствующим пространственным единицам.
Оценка плотности населения. Производится расчет и визуализация плотности населения в виде тематической карты.
Оценка обеспеченности жильем. Вычисляется количество жилой площади в расчете на одного жителя, а также выполняется визуализация обеспеченности жильем в виде тематической карты.

Рис. 7.5.

Рис. 7.6.

Геоинформационный анализ, оценка экологического состояния и угроз природного и антропогенного характера на исследуемой территории.

Решение включает векторизацию в QGIS открытых данных об экологической обстановке, радоновом загрязнении, загрязнении тяжелыми металлами, загрязнениями выбросами автотранспорта в районе работ, определение и визуализацию полученных результатов.

Рис. 7.7.

Рис. 7.8.

Рис. 7.9.

Рис. 7.10.

Геоинформационный анализ обеспеченности территории рекреационными зонами и составление проекта их развития.

Cбор и загрузка данных. Импортируются пространственные данные из OSM, включая парки, скверы, лесопарки, набережные и другие рекреационные объекты, а также слои жилой застройки, дорог и административных границ.
Предварительная обработка данных. Выполняется очистка и классификация объектов рекреационного назначения и корректируются границы для повышения точности анализа.
Оценка обеспеченности рекреационными зонами. Проводится пространственный анализ шаговой доступности от жилой застройки к ближайшим рекреационным зонам. Рассчитывается площадь зеленых зон на душу населения и доля населения, имеющего доступ к ним в пределах нормативного радиуса.
Выявление проблемных и недостаточно обеспеченных зон. На основе анализа определяются районы с дефицитом рекреационных территорий, неудобной доступностью или плохим качеством существующих объектов (по площади, функциональности, транспортной связанности и др.).
Формирование проектных предложений. Разрабатываются пространственные решения по улучшению и развитию рекреационной инфраструктуры: создание новых зон, благоустройство существующих, организация маршрутов доступа, озеленение территорий.
Визуализация проектных решений. В QGIS создается карта с проектом развития рекреационных зон: текущая обеспеченность, проблемные зоны, предложения по развитию.

Рис. 7.11.

Выявление ключевых проблем и ограничений. На основе всех выполненных подзадач формируются выводы о факторах, препятствующих комфортному и безопасному проживанию: нехватка общественных пространств, транспортная изолированность, несбалансированное землепользование, экологические риски.
Разработка проектных пространственных решений. Формируются предложения по улучшению: уплотнение или разрежение застройки, новые маршруты движения, развитие зеленых и рекреационных зон, перераспределение функциональных зон. Эти решения оформляются в виде новых слоев в QGIS.
Подготовка геометрических данных для 3D-моделирования. Экспортируются ключевые слои (здания, рельеф, инфраструктура, проектные объекты) в формат, совместимый с Blender (например, .obj, .fbx или через GeoJSON с последующей конвертацией).
Создание 3D-модели территории в Blender. В Blender производится импорт данных, моделирование объектов застройки, инфраструктуры и элементов благоустройства. Визуализируются текущие и проектные состояния территории с применением текстур, освещения и анимации.
Презентация и интерпретация проектных решений. На основе 3D-модели создаются рендеры, видеоролики или интерактивные сцены. Материалы используются для представления проектных предложений.