Разработка основ построения системы учета подземных сооружений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.23.22 - Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов

Разработка основ построения системы учета подземных сооружений

Щукина Екатерина Александровна

Санкт-Петербург - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» на кафедре урбанистики и дизайна городской среды.

Научный руководитель: доктор архитектуры, профессор Митягин Сергей Дмитриевич (Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Зубков Юрий Сергеевич (ГУП «Ленгипроинжпроект», Санкт-Петербург)

кандидат технических наук Богданов Анатолий Станиславович (Комитет по градостроительству и архитектуре Санкт-Петербурга)

Ведущая организация: ОАО «НИИПГрадостроительства», Санкт-Петербург

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор архитектуры, доцент С.В. Семенцов

1. Общая характеристика работы

градостроительный подземный пространство

Актуальность темы диссертации. Одним из важнейших направлений современного градостроительства является развитие подземной городской среды.

Проблема освоения подземного пространства в крупных и крупнейших городах в настоящее время приобретает все большую актуальность в связи с дефицитом свободных территорий для нового строительства, необходимостью увеличения пропускной способности улично-дорожной сети, ростом потребности в организации мест постоянного и временного хранения автотранспорта, стремлением к упорядочению всех видов культурно-бытового обслуживания, повышению художественно-эстетических и санитарно-гигиенических качеств застройки, улучшению экологической ситуации.

В то же время, возможности использования подземного пространства городов ограничиваются сложными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями, наличием уже построенных и эксплуатируемых подземных сооружений, что приводит к значительному усложнению процессов градостроительного планирования, проектирования и строительства, а также к повышению требований безопасности эксплуатации подземных сооружений.

Над проблемами освоения, рационального использования подземного пространства и строительства подземных сооружений работают архитекторы, инженеры, экономисты -- Богданов А.С., Голицинский Д.М., Голубев Г.Е., Ильичев В.А., Ломакин Е.А., Мангушев Р.А., Петренко Е.В., Петренко И.Е., Плотников Г.И., Поддубный В.В., Рудяк М.С., Улицкий В.М., Умнов В.А., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. и многие другие. В работах ученых и исследователей вышеуказанные проблемы рассматриваются в рамках градостроительного, архитектурно-пространственного, инженерного, экономического аспектов подземной урбанистики.

Важным условием эффективного и планомерного использования подземного пространства является его органическая взаимосвязь с «поверхностной» планировкой и застройкой, а также сочетание различных видов подземных сооружений с учетом их дальнейшего развития. При комплексном освоении подземной городской среды особое значение приобретает рациональная организация ее вертикального зонирования и учет взаимосвязей подземных сооружений в пространстве.

В последнее время в крупных и крупнейших городах появляются зоны наиболее активного, комплексного и многоуровневого использования подземного пространства, в связи с чем повышается опасность влияния процессов строительства и эксплуатации подземных сооружений друг на друга и на поверхностные объекты. Соответственно при проектировании и строительстве новых подземных объектов необходимо принимать во внимание особенности размещения и характеристики существующих подземных сооружений.

Пространственные данные о подземных сооружениях и свойствах подземной среды накапливаются в составе отраслевых информационных ресурсов органов исполнительной власти или уполномоченных городских организаций и служб, что влечет за собой дублирование данных по одним объектам и, наоборот, неактуальность или недостаточность информации по другим объектам. Отсутствие отдельных видов пространственной информации или ее неактуальность приводит к снижению эффективности управления развитием территорий в части комплексного градостроительного освоения подземного пространства, недостаточной оперативности в принятии ответственных управленческих решений, снижению качества государственных и иных информационных услуг, оказываемых населению, органам власти и городским организациям.

Таким образом, развитие подземной городской среды должно осуществляться на основе широкомасштабного планирования с учетом эффективности использования подземного пространства и безопасности эксплуатации подземных сооружений, для чего необходима организация единой автоматизированной системы учета существующих, вводимых в эксплуатацию и проектируемых подземных сооружений, содержащей достоверную и актуальную информацию об их местоположении, основных характеристиках и правообладателях, а также о свойствах подземной среды.

Целью исследования является разработка основ построения автоматизированной градостроительно-информационной системы, обеспечивающей комплексный учет подземных сооружений на территории города и эффективное градостроительное освоение и рациональное использование подземного пространства, на основе изучения современного состояния развития подземной среды крупных и крупнейших городов и возможностей геоинформационных технологий.

Задачами диссертационной работы являются:

Анализ специфики использования подземного пространства в городах на современном этапе развития городской инфраструктуры, в том числе изучение основных направлений использования подземного пространства, характеристик подземных сооружений и методов их строительства, а также разработка классификации подземных объектов с учетом результатов обследования и определение основных принципов зонирования территории крупных и крупнейших городов по степени использования подземного пространства.

Изучение существующего состояния и определение задач развития систем управления подземным пространством и учета подземных сооружений, в том числе анализ нормативных документов в области освоения подземного пространства и учета объектов капитального строительства, определение основных принципов градостроительного планирования подземной городской среды, а также анализ причин и последствий нарушения режима ее использования и определение способов решения данной проблемы.

Изучение практики применения геоинформационных технологий в сфере управления территориями городов и учета объектов капитального строительства, а также анализ возможностей создания системы учета подземных сооружений на базе геоинформационной системы с функциями трёхмерного моделирования.

Разработка методических основ построения автоматизированной системы учета подземных сооружений, в том числе определение основных требований к построению системы, разработка структуры и основных принципов функционирования системы, формирование перечня данных информационных блоков с учетом необходимой и достаточной информации по подземным объектам и свойствам подземной среды, а также определение роли системы в градостроительстве и развитии подземной городской инфраструктуры.

Предметом исследования является информационное обеспечение эффективного использования градостроительного потенциала подземного пространства путем усовершенствования учета подземных сооружений на территории города.

Объектом исследования являются подземная среда, подземные сооружения, участки подземного пространства, используемые для строительства и эксплуатации подземных объектов, на территории городов и их учет в современных условиях и перспективе.

Методы исследования: системный многофакторный подход к исследуемому вопросу, аналитический обзор нормативно-правовой, нормативно-технической и непосредственно технической документации, графическое моделирование с использованием вычислительной техники, систематизация информации и ее анализ на возможность и необходимость применения для целей исследования, обследование наиболее типичных подземных сооружений в Санкт-Петербурге и ряде других городов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что впервые предложена модель и разработана методология построения и структура единой автоматизированной системы учета подземных сооружений города на базе геоинформационной системы с функциями трехмерного моделирования на основе принципов непрерывного межведомственного взаимодействия с подробным описанием характеристик объектов, которые должны быть включены в каждый из отраслевых информационных блоков системы.

Достоверность результатов исследования. Результаты исследования базируются на основных положениях действующей нормативно-правовой и нормативно-технической документации, современных тенденциях в сфере градостроительства, учета объектов капитального строительства, информационных технологий и не противоречат опыту и исследованиям других авторов.

Практическая значимость работы заключается в том, что выводы и результаты диссертационного исследования предназначены для повышения эффективности управления развитием городских территорий в части комплексного градостроительного освоения и планирования подземного пространства и могут быть использованы при совершенствовании информационных систем обеспечения градостроительной деятельности и иных отраслевых информационных систем, а также при формировании комплексных систем учета подземных сооружений городов.

Методические рекомендации по массовой технической инвентаризации инженерных сетей эксплуатирующих организаций (балансодержателей) геодезическими методами, разработанные автором в процессе и по результатам выполнения работ по технической инвентаризации инженерных сетей отделом землеустройства Санкт-Петербургского государственного унитарного предприятия «Городское управление инвентаризации и оценки недвижимости» (ГУП «ГУИОН»), в которых автор принимал непосредственное участие, и включенные автором в диссертационное исследование как метод частичного формирования одного из информационных блоков системы, применяются ГУП «ГУИОН» на практике по настоящее время.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования представлены и обсуждены на совещаниях отдела землеустройства ГУП «ГУИОН» в 2008-2010 гг.; на семинаре подразделения СРО «Некоммерческое партнерство «Организация деятельности кадастровых инженеров» по Санкт-Петербургу и Ленинградской области в 2010 г.; на межрегиональных семинарах Санкт-Петербургского центра научно-технической информации «Прогресс» в 2008 - 2010 гг.; на семинарах ФГОУ ДПО «Петербургский энергетический институт повышения квалификации» в 2009-2010 гг.; на 63-й Международной научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов СПбГАСУ в 2010 г.

Результаты исследования опубликованы в четырех статьях, две из которых в издании, включенном в список ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии, списка сокращений и приложений. Объем работы составляет 250 страниц, в том числе 14 таблиц, 31 рисунок, 122 фотографии. Список литературы содержит 92 наименования, в том числе - 84 на русском языке.

Положения, выносимые на защиту:

Обоснование необходимости создания единой системы учета подземных сооружений города с целью повышения эффективности использования подземного пространства и развития подземной городской среды.

Формирование автоматизированной системы учета подземных сооружений города на базе геоинформационной системы с функциями трёхмерного моделирования на основе принципов: единства (комплексности), непрерывного межведомственного информационного взаимодействия, сопоставимости данных.

Методологические основы построения и функционирования системы, перечень данных информационных блоков системы.

Предложения по зонированию территорий городов по степени использования и условиям освоения подземного пространства и по применению данных системы для разработки градостроительной документации.

2. Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цель, задачи, предмет, объект и методы исследования. Изложены сведения о научной новизне и практической значимости работы.

В главе 1 «Анализ опыта использования подземного пространства в городах» рассматриваются особенности освоения городского подземного пространства, характеристики подземной среды, методы и технологии строительства городских подземных сооружений. Автором составлена классификация основных направлений использования подземного пространства с указанием видов подземных сооружений, проблем и задач, которые решаются в рамках каждого направления, а также информационно-аналитическая модель, отражающая характеристики и свойства подземных сооружений.

Автором проведен осмотр и фотографирование наиболее типичных подземных сооружений крупнейшего города Санкт-Петербурга: общедоступных объектов и к которым удалось получить доступ. 122 фотографии представлены в научной работе, в том числе ряд фотографий подземных сооружений, сделанных за рубежом.

На основании обобщения классификаций в литературных источниках и непосредственно обследования в натуре автором составлена расширенная классификация подземных сооружений крупных и крупнейших городов по назначению и функциональному использованию с иллюстрациями. В данной классификации выделены отдельные подвиды наиболее общих видов подземных сооружений в соответствии со сложившимися укрупненными классификациями в литературных источниках.

С целью определения степени освоения подземного пространства в различных зонах крупных и крупнейших городов, автором составлена укрупненная схема зонирования территории крупнейшего города Санкт-Петербурга с выделением четырех зон: высокой, средней, низкой и наименьшей степеней использования подземного пространства (см. рис. 1), а также описание данных зон. Степень использования подземного пространства определена на основе качественных характеристик: типа и плотности застройки, территориальных зон в соответствии с генеральным планом города, основных видов подземных сооружений, расположенных на территориях в настоящее время и которые, как предполагает автор на основе отечественного и зарубежного опыта, в перспективе могут располагаться в тех или иных зонах.

Проведенное исследование свидетельствует о том, что в последнее время в крупных и крупнейших городах появляются зоны наиболее активного и многоуровневого использования подземного пространства с комплексным сочетанием практически всех видов подземных сооружений. Тем не менее, несмотря на большое количество подземных сооружений, расположенных в подземном пространстве, подземный ресурс городской территории используется недостаточно. Более того, условием планомерного и рационального использования подземного пространства является функциональная и архитектурно-композиционная взаимосвязь подземных объектов с поверхностной планировкой и застройкой, между различными типами подземных сооружений, их цельное и взаимосогласованное решение с учетом последующих этапов развития, для чего необходимо планирование подземного пространства и комплексный учет подземных сооружений на территории города.

С целью выявления проблем в сфере развития подземной городской среды и определения способов их решения в Главе 2 «Существующее состояние и задачи развития систем управления подземным пространством и учета подземных сооружений города» автором проанализированы основные нормативно-правовые и нормативно-технические документы, определяющие порядок освоения и использования подземного пространства, строительства и учета подземных сооружений, информационного обеспечения развития подземной городской инфраструктуры. Определены градостроительные основы освоения подземного пространства в крупных и крупнейших городах, в том числе составлена информационно-аналитическая модель влияния условий городской среды на развитие подземных сооружений города. Выполнен анализ нарушений режима использования подземного пространства на основе отечественного и зарубежного опыта, определен перечень проблем, связанных с использованием подземного пространства, показаны последствия и предложены пути решения.

Анализ нормативно-правовых и нормативно-технических документов в области освоения подземного пространства, показал, что в настоящее время необходимым условием развития подземной городской среды является усовершенствование нормативной базы в сфере регулирования недропользования и иных отношений, связанных со строительством и эксплуатацией подземных сооружений.

Освоение подземного пространства является одним из перспективных направлений градостроительного развития территории. Порядок комплексного использования подземного пространства должен определяться на всех стадиях градостроительного и архитектурного планирования и проектирования.

Существующие проблемы формирования подземной городской среды, безопасности эксплуатации подземных сооружений связаны с рядом нарушений использования подземного пространства, строительства и эксплуатации объектов подземной инфраструктуры. Неактуальность пространственных данных и отсутствие комплексной информации о подземных сооружениях города может привести к неправильным выводам относительно рационального использования подземного пространства.

Градостроительное планирование, проектирование, строительство и эксплуатация подземных сооружений в городах должны осуществляться во взаимосвязи и при учете месторасположения существующих подземных, наземных и надземных объектов и основываться на анализе пространственной ситуации с привлечением значительных объемов информации, что требует наличия единой актуализированной базы данных по подземным сооружениям в масштабах города.

Законодательством предусмотрено ведение государственных территориальных фондов материалов инженерных изысканий и отраслевых информационных систем. Формирование единой системы учета подземных сооружений путем интеграции информационных ресурсов на принципах непрерывного межведомственного взаимодействия, является обоснованным и не противоречит действующему законодательству.

Более того, реализация большинства вариантов, позволяющих исключить проблемы использования подземного пространства и их последствия, возможна при наличии данных единой исходной информации для всех информационных систем.

Для решения этих и многих других вопросов в области использования подземного пространства и планирования городской среды требуются новые возможности учёта объектов и формирования пространственных данных. Эффективное использование и рациональное управление пространственными данными возможно на основе применения геоинформационных технологий.

В Главе 3 «Геоинформационные системы как фактор повышения эффективности использования подземного пространства» рассмотрена практика применения ГИС-технологий в сфере управления территориями городов и учета объектов подземной инфраструктуры, в том числе приведены примеры функционирующих ГИС. Определены принципы трехмерного моделирования, в том числе рассмотрен ряд программных продуктов, позволяющих создавать трехмерные модели городов, а также отечественный и зарубежный опыт формирования подобных моделей.

Автором определены основные задачи и возможности использования ГИС для учета подземных сооружений города и управления подземным пространством, которые позволяют сделать вывод о том, что трехмерная фотореалистичная визуализация территорий и создание ГИС с функциями трёхмерного моделирования способны изменить технологию и практику управления городом.

Применение трехмерного моделирования особенно актуально в сфере учета объектов подземного пространства городских территорий. При проектировании, строительстве и эксплуатации подземных сооружений особую значимость приобретает оценка взаимного расположения объектов, в том числе визуальная, с учетом особенностей рельефа и глубины залегания, трудоемкости доступа и выявления связей с наземными и надземными объектами.

ГИС с функциями трехмерного моделирования позволяют ускорить и повысить эффективность процедуры принятия решений, обеспечивая ответы на запросы и функции анализа пространственных данных, представление результатов анализа в удобном для восприятия виде. Более того, учет подземных сооружений требует привлечения дополнительных пространственных данных по другим подземным объектам и по городской среде.

Формирование комплексной системы учета подземных сооружений города на базе ГИС с функциями трёхмерного моделирования на принципах непрерывного межведомственного взаимодействия создаст эффективный инструмент планирования и управления подземным пространством города и развития подземной городской инфраструктуры.

Глава 4 «Основы построения градостроительно-информационной системы «система учета подземных сооружений города» (СУ-ПСГ)» раскрывает методологию построения, функционирования и структуру системы.

Система учета подземных сооружений города (СУ-ПСГ) - автоматизированная градостроительно-информационная система, представляющая собой систематизированный свод сведений о подземных сооружениях, об участках недр, используемых для строительства и эксплуатации подземных сооружений, о свойствах подземной среды в пределах городской территории и иных сведений, необходимых для освоения и рационального использования подземного пространства города.

СУ-ПСГ разрабатывается как отраслевая подсистема Информационной системы обеспечения градостроительной деятельности (ИСОГД), соответственно оператор информационной системы - орган архитектуры и градостроительства.

СУ-ПСГ должна формироваться и эксплуатироваться на основе интеграции информации государственного фонда материалов инженерных изысканий и таких информационных систем, как ИСОГД, Государственный реестр участков недр и лицензий на пользование недрами, Государственный кадастр недвижимости (ГКН), базы данных организаций технической инвентаризации (ОТИ), системы учета организаций, эксплуатирующих инженерные коммуникации и метрополитен. Функционирование системы, в том числе актуализация информации об объектах подземной инфраструктуры, должно осуществляться на принципах непрерывного межведомственного взаимодействия.

Автором разработана модель межведомственного информационного взаимодействия с указанием информационных ресурсов и органов (организаций), которые осуществляют управление данными ресурсами, на примере Санкт-Петербурга.

СУ-ПСГ должна содержать следующие информационные блоки (ИБ): «Недропользование», «Подземные инженерные коммуникации», «Подземные сооружения», «Зоны с особыми условиями использования территорий», «Инженерно-геологическое строение территории», «Геотехника», а также цифровую модель местности (ЦММ), пространственную модель местности (ПММ), включая трехмерную цифровую модель рельефа (ЦМР).

Разработанная автором архитектура построения и функционирования СУ-ПСГ приведена на рис. 2.

Основные требования к построению и функционированию СУ-ПСГ, разработанные автором, приведены в табл. 1.

Особое внимание уделено созданию и последующей актуализации ИБ «Подземные инженерные коммуникации». В отличие от зданий и иных сооружений, местоположение и характеристики инженерных сетей подлежат частым изменениям (реконструкция, перекладка, ликвидация, новое строительство). Практика показывает, что сведения об инженерных коммуникациях в государственном фонде материалов инженерных изысканий и различных информационных ресурсах могут не соответствовать действительности и противоречить друг другу.

Большая часть инженерных коммуникаций, расположенная на территории города, находится в собственности или хозяйственном ведении эксплуатирующих организаций.

Автором разработаны методические рекомендации по массовой технической инвентаризации инженерных сетей эксплуатирующих организаций (балансодержателей) геодезическими методами с целью определения их точного местоположения.

На основе материалов массовой технической инвентаризации инженерных сетей эксплуатирующих организаций при передаче данных в СУ-ПСГ может быть сформирована значительная часть ИБ «Подземные инженерные коммуникации». Рекомендации также могут применяться при технической инвентаризации небольших участков инженерных сетей различных балансодержателей и при осуществлении контроля при обнаружении расхождений в разных информационных источниках.

Методические рекомендации составлены автором в процессе и по результатам выполнения работ по технической инвентаризации инженерных сетей геодезическими методами отделом землеустройства ГУП «ГУИОН», в которых автор принимал непосредственное участие, и применяются на практике по настоящее время.

В рамках диссертационного исследования автором разработан перечень данных информационных блоков системы в виде паспортов участка недр, подземной инженерной сети, подземного сооружения, зоны с особыми условиями использования территории.

ИБ «Недропользование» должен содержать данные об участках недр, имеющих статус горного отвода, предоставленных для строительства и (или) эксплуатации подземных сооружений, а также участках недр, представляющих собой естественные и техногенные пустоты, которые в перспективе могут быть использованы для строительства и (или) эксплуатации подземных сооружений.

ИБ включает сведения о местоположении, основных характеристиках, принадлежности, природно-физических и пространственно-объемных свойствах участков недр, а также о подземных сооружениях, планируемых к размещению в подземном пространстве на этапе получения лицензии на пользование недрами, сводные данные о наличии участков недр, перспективных для размещения в недрах объектов городского хозяйства.

В ИБ «Подземные инженерные коммуникации» должны содержаться сведения о подземных линейных сооружениях с технологическими устройствами на них, предназначенных для транспортирования жидкостей, газов, передачи энергии и информации, в том числе тоннелей и каналов совместного размещения коммуникаций.

На основе проведенного анализа нормативно-технической и непосредственно технической документации, автором составлен «Классификатор подземных инженерных коммуникаций», содержащий описание различных типов инженерных сетей и их основные характеристики, которые подлежат включению в состав информационного блока.

Особенностью информационного взаимодействия при формировании и эксплуатации данного информационного блока является то, что организации, эксплуатирующие инженерные сети, в рамках информационного обмена получают сведения о пространственном расположении и характеристиках всех типов инженерных сетей на территории города.

Формирование трёхмерных моделей инженерных коммуникаций позволит учитывать не только протяженность трассы объекта как основную характеристику, но и всю длину трубопровода с учетом уклонов и вертикальных подъемов. Также не будет вызывать сложности учет инженерных коммуникаций, проложенных в одной траншее друг над другом на разных уровнях или в коллекторах (каналах) при совмещенном способе прокладки сетей.

ИБ «Подземные сооружения» должен содержать сведения обо всех сооружениях, полностью или частично расположенных под землей, кроме подземных линейных сооружений, которые учитываются в ИБ «Подземные инженерные коммуникации».

Сведения о метрополитенах и других сооружениях (объекты гражданской обороны и специального назначения), которые могут быть использованы в интересах обороны страны, являются сведениями, отнесенными к государственной тайне. Соответственно функционирование информационного блока должно осуществляться с учетом ограниченного доступа к информации по определенным видам объектов.

ИБ содержит данные о местоположении и характеристиках подземных сооружений, в том числе такие специальные показатели как уровень ответственности, степень огнестойкости, классы конструктивной и пожарной опасности для подземных сооружений.

ИБ «Зоны с особыми условиями использования территорий» должен содержать сведения об охранных, санитарно-защитных и иных зонах с особыми условиями использования территорий, устанавливаемых для подземных объектов.

На основе анализа нормативно-правовых и нормативно-технических документов на возможность применения существующих нормативов для формирования указанных зон в трехмерном виде и соответственно установления ограничений по вертикали, автором составлен «Классификатор охранных зон подземных инженерных коммуникаций и сооружений метрополитена», в котором приводятся параметры зон, описание их границ и ссылка на нормативный документ.

В общем и целом нет однозначной позиции по определению границ охранных и иных зон с особыми условиями использования территорий, устанавливаемых для подземных сооружений, в вертикальной проекции. Тем не менее, в связи с высокой плотностью застройки городских территорий и развитием строительства подземных сооружений, возникает необходимость ограничения по вертикали указанных зон. Как один из вариантов можно предложить следующее определение границ зоны по вертикали: от трассы (границ) сооружения до поверхности земли и от трассы (границ) сооружения вглубь на заданный параметр, соответствующий параметру зоны по горизонтали. Чтобы точно определить границы в вертикальной проекции, потребуется подробное изучение данного вопроса специалистами в области каждого конкретного типа инженерной сети и других сооружений для того, чтобы прописать четкие параметры данных зон в вертикальной проекции в нормативно-технической документации.

ИБ «Инженерно-геологическое строение территории» должен содержать информацию о геологическом строении территории, гидрогеологических условиях, свойствах грунтов, геологических и инженерно-геологических процессах, инженерно-геологическом районировании.

Для формирования подсистемы предложена реализация технологии трехмерного экспертного картирования подземного пространства (ТЭК ПП), разработанной ООО НПФ «Водные ресурсы». Работы по использованию ТЭК ПП на объектах Санкт-Петербурга при решении конкретных задач нормативного использования подземного пространства в связи с наземным и подземным строительством ведутся указанной организацией с 1995 года. Подробным образом рассмотрен порядок построения инженерно-геологических моделей строения подземного пространства в рамках ТЭК ПП.

ИБ «Геотехника» должен содержать результаты (материалы) инженерно-геотехнических изысканий, геотехнических обследований и мониторинга в виде электронного архива документов (технических отчетов).

В паспортах объектов ИБ «Подземные сооружения» делается ссылка на файлы, содержащие вышеуказанные материалы в отсканированном виде.

Для обозначения роли разрабатываемой системы в градостроительстве и управлении городской территорией автором составлена информационно-аналитическая модель разработки градостроительной документации в области освоения и рационального использования подземного пространства на основе данных СУ-ПСГ (рис.4) и информационно-аналитическая модель, отражающая основные потенциальные функции СУ-ПСГ в указанных сферах деятельности.

Достоверность составленной автором укрупненной схемы зонирования территории Санкт-Петербурга по степени использования подземного пространства на основе качественных характеристик (рис. 1) для целей данного диссертационного исследования находится в допустимых пределах. Но для градостроительного планирования подземного пространства требуется составление подробных карт (схем) зонирования с высоким уровнем точности на основе анализа непосредственно количественных показателей.

Учет подземных сооружений в ГИС с функциями трехмерного моделирования позволит оценить не только степень использования подземной городской среды в определенных зонах города в зависимости от объема подземного пространства, занятого подземными сооружениями, но и разграничить зонирование для разных уровней в вертикальной проекции в зависимости от глубин.

Автором составлены формулы (1) - (3) для определения степени (плотности) использования подземного пространства в зависимости от количественных показателей:

Если принять

S_Т ? площадь рассматриваемого участка территории;

h_уn ? глубина заданного уровня от поверхности земли;

Vпп_уn ? общий объем подземного пространства для выбранного участка территории в пределах заданного уровня (глубины);

Vпс_уn ? суммарный объем подземного пространства, занятого подземными сооружениями, для выбранного участка территории в пределах заданного уровня (глубины);

Р _уn ? степень (плотность) использования подземного пространства для заданного уровня (глубины) в %;

тогда

(1)

(2)

или

(3)

На рис. 3 представлена иллюстрация к формулам.

Таким образом, на основе данных СУ-ПСГ при использовании трехмерных моделей может быть разработана карта (схема) зонирования территории города по степени (плотности) использования подземного пространства на основе количественных показателей и для заданных уровней (глубин) его освоения.

Включение в СУ-ПСГ данных не только о подземных сооружениях, но и об инженерно-геологическом строении территории, материалов инженерно-геотехнических изысканий, геотехнических обследований и мониторинга, позволит разрабатывать комплексные карты (схемы) зонирования территории города по условиям освоения подземного пространства для градостроительного планирования и непосредственно проектирования и строительства.

Как показано на модели (рис. 4), данные СУ-ПСГ могут быть использованы при разработке соответствующего раздела Генерального плана города в части планирования подземного пространства и других видов градостроительной документации, а также для архитектурно-строительного проектирования.

Построение системы на основе ГИС с функциями трехмерного моделирования позволит: исключить сложности учета многоуровневых и иных подземных объектов, расположенных друг над другом на разной глубине залегания, инженерных коммуникаций, расположенных в одной траншее на разных уровнях или проложенных в коллекторах (каналах) при совмещенном способе прокладки сетей; учитывать не только протяженность трассы подземных инженерных сетей как основную характеристику, но и всю длину трубопровода, включая уклоны и вертикальные подъемы; формировать зоны с особыми условиями использования территорий с ограничением указанных зон по вертикали; внедрить в систему ТЭК ПП, которая позволит обеспечить увеличение расчетной плотности, наглядности представления и технологичности применения унифицированной инженерно-геологической информации.

Создание единой системы учета подземных сооружений города, содержащей, помимо основных данных о подземных объектах, дополнительную информацию о свойствах подземной среды, может обеспечить: стимулирование комплексного градостроительного освоения подземного пространства с формированием современной планировочной структуры города; повышение эффективности учета подземных сооружений на территории города и поддержание в актуальном состоянии пространственных и непространственных данных об объектах подземной инфраструктуры; повышение безопасности эксплуатации подземных сооружений и сведение к минимуму негативного влияния строительства новых подземных сооружений на существующую застройку; повышение качества государственного управления развитием территорий в части освоения и рационального использования подземного пространства; совершенствование механизмов регулирования управления имуществом города в части объектов подземной инфраструктуры.

Повышение эффективности государственного управления и комплексное градостроительное планирование в сфере освоения подземной городской среды послужат сокращению неэффективно используемых подземных пространств города и уменьшению застройки городских территорий наземными и надземными объектами, которые могут быть размещены в подземном пространстве, а также увеличению объемов подземного строительства и поступлений денежных средств в бюджет города.

В Заключении приведены выводы по результатам научной работы.

Основные выводы

Устойчивое развитие городской территории в значительной степени возможно за счет рационального и эффективного использования градостроительного потенциала подземного пространства, его комплексной организации для размещения объектов городского хозяйства.

В подземном пространстве крупных и крупнейших городов располагается большое количество объектов, данные о которых содержатся в разных информационных ресурсах и соответственно являются неполными и не всегда актуальными. Рациональное и эффективное использование подземного пространства, безопасная эксплуатация объектов подземной инфраструктуры возможны при формировании единой системы учета подземных сооружений.

Система учета подземных сооружений города должна содержать комплексную информацию о подземных сооружениях, участках недр, используемых для строительства и эксплуатации подземных сооружений, зонах с особыми условиями использования территорий, устанавливаемых для подземных объектов, инженерно-геологическом строении территории, а также материалы инженерно-геотехнических изысканий, геотехнических обследований и мониторинга. Для информационных блоков системы должен быть установлен фиксированный перечень данных.

Система учета подземных сооружений города должна формироваться на основе данных государственного фонда материалов инженерных изысканий и отраслевых информационных ресурсов, таких как ИСОГД, ГКН, государственный реестр участков недр и лицензий на пользование недрами, базы данных ОТИ, системы учета организаций, эксплуатирующих инженерные коммуникации и метрополитен. Функционирование системы, в том числе актуализация информации об объектах подземной городской среды, должно осуществляться на принципах непрерывного межведомственного информационного взаимодействия.

Одним из способов частичного формирования отдельных информационных блоков системы и обеспечения входного контроля данных является техническая инвентаризация объектов геодезическими методами.

С целью повышения эффективности управления городской территорией в части рационального использования подземного пространства, комплексный учет объектов подземной инфраструктуры должен осуществляться при использовании ГИС с функциями трёхмерного моделирования.

На основе данных системы учета подземных сооружений могут быть разработаны соответствующий раздел Генерального плана города в виде схемы комплексного использования подземного пространства, карты (схемы) зонирования территории города по степени использования подземного пространства и по условиям его освоения в зависимости от природных, техногенных и экономических факторов и иная документация, регламентирующая градостроительную деятельность в области освоения подземного пространства.

В перспективе формирование комплексных систем учета подземных сооружений в городах как отраслевых подсистем ИСОГД, за ведение которых будут отвечать органы архитектуры и градостроительства, создаст предпосылки для рационального, эффективного и безопасного градостроительного освоения подземного пространства и развития подземной городской среды с учетом соблюдения нормативных условий ее использования.

Перспективами развития системы учета подземных сооружений в части геоинформационных технологий является введение временной размерности данных с формированием 4D ГИС с целью учета динамичности и изменчивости данных, анализа развивающихся во времени и в пространстве процессов.

В приложениях представлены каталог фотографий подземных сооружений Санкт-Петербурга, сделанных автором, примеры построенных и строящихся жилых комплексов с подземными автостоянками по районам Санкт-Петербурга, а также термины и определения в области ГИС и цифровой картографии.

Публикации автора по теме диссертации

1. Гущина, Е.А. Актуальные вопросы рационального использования и планирования подземного пространства в развитых странах мира / Е.А. Гущина // Промышленное и гражданское строительство. - 2008. - № 6. - С. 58-59.

2. Гущина, Е.А. Комплексный учет подземных сооружений в системе управления городской территорией / Е.А. Гущина // Промышленное и гражданское строительство. - 2010. - № 8. - С. 44-45.

3. Гущина, Е.А. Охранные зоны инженерных коммуникаций в системе учета подземных сооружений / Е.А. Гущина // Актуальные проблемы современного строительства. - СПб., 2010. - Ч. 3. - С. 116-119.

4. Гущина, Е.А. Учет подземных сооружений в условиях городской среды с использованием трёхмерных ГИС / Е.А. Гущина // Кадастр недвижимости. - 2010. - № 3 (20). - С. 44-45.

Приложение

Рис. 1. Схема зонирования территории Санкт-Петербурга по степени использования подземного пространства

* ППГ - подземное пространство города

ПСГ - подземные сооружения города

Таблица 1. Основные требования к построению и функционированию СУ-ПСГ

№	Параметр	Требования
1.	Статус	Муниципальная информационная система (для городов федерального значения Москвы и Санкт-Петербурга - государственная информационная система). Отраслевая подсистема ИСОГД.
2.	Оператор системы	Орган архитектуры и градостроительства.
3.	Вид системы	Геоинформационная система с функциями трёхмерного моделирования.
4.	Геодезическая основа	Государственная геодезическая сеть. Государственная нивелирная сеть.
5.	Координатная основа	Местная система плоских прямоугольных координат с параметрами перехода к единой государственной системе геодезических координат 1995 г. (СК-1995) и Балтийская система нормальных высот 1977 г.
6.	Тип (модель) данных	Векторная модель данных, атрибутивные данные, растровая модель данных.
7.	Базовые пространственные данные (БПД)	Цифровая модель местности (ЦММ), пространственная модель местности (ПММ), включая трёхмерную цифровую модель рельефа (ЦМР).
8.	Позиционная точность ПД	Зависит от точности и ошибок преобразования в цифровую форму исходного картографического материала или точности геодезических измерений. Указывается в паспорте для каждого объекта.
9.	Информационные блоки системы	«Недропользование». «Подземные инженерные коммуникации». «Подземные сооружения». «Зоны с особыми условиями использования территорий». «Инженерно-геологическое строение территории». «Геотехника».
10.	Поступление данных в систему	Интеграция данных фонда материалов инженерных изысканий и данных, формируемых в отраслевых информационных системах путем межведомственного информационного взаимодействия посредством удаленного доступа (информационно-телекоммуникационной сети).
11.	Входной контроль данных	Предмет	Непротиворечивость и сопоставимость данных. Правильность формата данных.
		Метод	Анализ данных поступивших из разных информационных систем. Контроль расхождений в сведениях о пространственном местоположении должен быть произведен геодезическими методами. Контроль расхождений характеристик объектов реализуется посредством официальных запросов в соответствующие органы (организации) или посредством технической инвентаризации.
12.	Частота обновления	Устанавливается в зависимости от информационного ресурса.
13.	Доступ к информации	Единовременный с любого рабочего места организаций, участвующих в информационном взаимодействии. Доступ к информационным блокам должен быть определен в соглашении об информационном обмене. К отдельным видам информации устанавливается ограничение доступа (в соответствии с федеральными законами).
14.	Защита информации	Обеспечение защиты информации от неправомерного доступа, уничтожения, модифицирования, блокирования, копирования. Соблюдение конфиденциальности информации ограниченного доступа.

Рис. 2. Архитектура построения и функционирования СУ-ПСГ

Рис. 3. Иллюстрация к формулам определения степени (плотности) использования подземного пространства

Рис. 4. Информационно-аналитическая модель разработки градостроительной документации в области освоения и рационального использования подземного пространства

* ПС - подземные сооружения, ПП - подземное пространство.

Размещено на Allbest.ru