На основе модельно-системной концепции рассматриваются процессы территориально-пространственного развития организма города. Излагаются результаты научно-технического, методологического и прикладного характера. Вводится понятие многокритериальной системы оценки роста возможностей застройки города. Излагаются новые гипотезы о закономерностях расселения, полученные по результатам социологических исследований. Раскрыты особенности внедрения новой методологии в практику проектирования, разработаны методологические основы прогнозирования территориально-пространственного роста города. Для архитекторов и специалистов, работающих в области градостроительства.

Введение

Часть I. Предпосылки моделирования городских систем

Глава 1. Природа моделей в градостроительстве
1. Модель как аппарат исследования
2. Модель как система (шесть принципов)

Глава 2. Модель как объект градостроительного исследования
1. Теоретические и практические модели исследования города
2. Принципы социально-экологического подхода к исследованию города. Многокритериальность городских процессов
3. Акцентирующие элементы
4. Модель-образ восприятия города
5. Предпосылки обоснования полноты системы критериев

Часть II. Принципы формирования моделей многокритериальной системы оценок

Глава 3. Методы моделирования задачи территориально-пространственного развития города
1. Дескриптивные модели
2. Частные задачи. Информационная модель
3. Формально-логическая модель

Глава 4. Методика моделирования системы критериев
1. Содержание критериев
2. Модель интеграции оценок и выбор лучшего варианта на основе метода парного неметрического многомерного развертывания

Часть III. Модели территориальной организации городской системы

Глава 5. Принципы территориальной организации
1. Взаимосвязь "составитель плана развития — разработчик моделей оценки"
2. Формирование альтернативных вариантов территориально-пространственного развития города (Блок 1)
3. Оценке вариантов по системе критериев (Блок 2). Решение по социальному критерию

Глава 6. Многокритериальная оценка альтернатив
1. Суть метода
2. Интеграция оценок. Процедура выбора лучшего варианта
3. Интерпретация решения. Стратегия выбора

Заключение
Список литературы

Введение

"Человек стремится создать в себе простую и ясную картину мира, ... для того, чтобы в известной мере попытаться заменить этот мир созданной им картиной. Этим занимаются художник, поэт, философ и естествоиспытатель, каждый по-своему. На эту картину и ее оформление человек переносит центр тяжести своей духовной жизни, чтобы в ней обрести покой и уверенность, которые он не может найти в слишком тесном головокружительном круговороте собственной жизни".
А.Эйнштейн

Создание образа, распознавание образа — категории, которые объединяют ныне искусство и науку. Создание образа в произведениях архитектуры — свидетельство ее принадлежности к семье искусств. Архитектура — это область, где в широком смысле вся деятельность построена на создании образа проектируемого или исследуемого объекта, и чаще всего поиск образа происходит на модели, поскольку это единственно доступная форма выхода в абстракцию и возвращения к конкретности уже с образом, рожденным вдохновением. Распознавание образа — одна из проблем установления наиболее информативных признаков, по которым моделируется изображение. Есть объективные признаки, которые человек умеет выделять (например, границы контура, изломы, углы) и создавать информативное пространство. Образ в таком пространстве — скопление информативных признаков. Образы в пространстве специально выявленных признаков обладают определенной устойчивостью, если рядом нет других более сильных признаков. Создание пространства информативных признаков и является основой моделирования.

Будучи своеобразной формой абстрагирования и обобщения, модель, являясь связующим звеном обобщенного образа с действительностью, выводит архитектуру в число дисциплин, говорящих на общесистемном языке науки. Таким образом, модель — феномен, который объединяет науку и искусство через образы, позволяющие адекватно описывать изображаемое явление.

Для исследования природы градостроительных моделей необходимо рассмотреть свойства, благодаря которым модель становится отражением сложнейших переплетений функционирования и развития городских процессов. В связи с этим мы обращаемся к некоторым научным положениям теории моделирования.

Понимание природы градостроительных моделей как изо- и гомоморфного образа действительности, построенного на подобии элементов (двух систем — модельной и реальной) и их отношений, позволило бы распутать, выпрямить и в определенной мере идеализировать сложнейшие, перегруженные информацией и деталями, процессы жизнедеятельности города. К таким процессам несомненно можно отнести формирование, адаптацию и изменение связей между объектами и их комплексами, опосредованных деятельностью населения города. В дальнейшем этот ход приводит нас к методически корректному приему построения модели территориально-пространственного развития города, основанному на выявлении элементов и их отношений, оказывающих наиболее сильное влияние на изучаемый процесс.

Построенные таким образом модели служат лишь образом реальных процессов, протекающих в городе, и тем самым представляют возможность варьирования условий протекания этих процессов, быструю смену их, переформирование целей, декомпозицию вариантов.

Это — модели, создаваемые исследователем и проектировщиком города.

Кроме того, свою собственную модель строит житель города и вносит в нее свое представление о его пространственно-временном "масштабе". Действительно, естественная реакция человека на очевидную сложность окружения состоит в том, что он стремится создать в себе простую и ясную, соразмерную его возможностям картину мира для того, чтобы в известной мере попытаться заменить этот сложный мир созданной им картиной. Еще в юности я прочитала у Фолкнера об этой способности человека создавать свою модель восприятия действительности, в которую он вводит любимых людей, обставляет ее своим предметным миром, создает свой "образ среды", вписывая его в безграничный средовой мир города. "Личность независима..., — как пишет Н.Бердяев — она имеет свой мир, она есть исключение, она своеобразна и неповторима. И вместе с тем личность социальна, в ней есть наследие коллективного,...она есть выход человека из изоляции, она исторична, она реализует себя в обществе и в истории. Личность коммюнаторна, предполагает общение с другими и общность с другими".

Понимание некоторых общих закономерностей, которые, несомненно, есть и которые объединяют нас в социальную общность, мне кажется, и может быть ключом к созданию мира человека в его городе. Эта идея проходит через весь процесс моделирования, когда житель города и проектировщик либо исследователь стараются представить реальный мир последовательным рядом более простых, поддающихся изучению картин, благодаря чему удается составить существенные черты целого. Постижение сути скрытых процессов согласованного развития и взаимодействия элементов, наполняющих городскую среду, позволило выявить специфику столь сложной "системы — город", что и послужило основой разработки ее моделей.

Городские процессы протекают в пространственной среде, где доминирующую роль играют места концентрации деятельности и обеспечивающие ее связи, а также образы и настроения людей, сопутствующие их жизни и деятельности, В силу того, что современная наука понимает город как нерасторжимость "процесса" и "места" деятельности людей, появляется необходимость сведения в единое понятие пространственного и территориального обеспечения основных функциональных элементов городской системы. Территория здесь рассматривается как пространственная организация городских процессов, разливающихся в многомерном пространстве функциональных связей.

Исходя из этого специфика "системы — город” прежде всего — в ее территориальной привязанности. Это — первое феноменальное свойство городской системы, отличающее ее от всех известных искусственно созданных систем. Второе свойство — в том, что во все ее подсистемы входит население города, деятельность которого, опосредованная через процессы и связи с объектами — средоточением деятельности и с элементами окружения, наполняет городскую среду. Из списка специфических особенностей остается в сущности одна, исключительно присущая социально-психологическим объектам, — это культура — как условие формирования, развития и эволюции города, а так же как продукция активной целенаправленной деятельности его населения.

Изучение природы и специфики характера городских процессов и моделей, их отражающих, убеждает в необходимости углубления и уточнения возможностей моделирования и на этой основе перевода технологии проектирования города на язык системных методов анализа и количественных определений.

Итак, наметилась цель книги — описание основных принципов модельного экспериментирования при принятии градостроительных решений, реализованных на примере прогностической модели территориально-пространственного развития города. Подобные принципы могут служить универсальной основой для ряда поведенческих, структурно-функциональных и средовых моделей, модифицируя которые в соответствии с учетом специфики объектов и условий можно будет создавать частные, но и более адекватные модели конкретных сложноразвивающихся объектов. Одна из задач состоит в том, чтобы очертить границы сегодняшних знаний в этой области и наметить проблемы, открытые для исследований.

 

Как построена книга

Структура процесса моделирования как метода исследования, состоящая из трех уровней — содержательной теории, интерпретации содержания в виде формальной системы зависимостей, реализации методик для определения количественных и качественных отношений в конкретных задачах, нашла отражение в трех частном построении всего изложения и расположении материала по частям и главам. Трехчастная структура книги обусловлена логикой последовательного перехода от теории — к методологии — к проектированию. Каждая часть состоит из двух глав и отражает важный этап развития единой идеи.

В части I "Предпосылки моделирования городских систем" подготавливается теоретическая база для создания модельно-системной концепции, представляющей научно-методическую основу комплексного подхода к анализу, оценке и выбору градостроительного решения.

Каждый исследователь проблемы развития и формообразования городской структуры не может обойти вопрос об удивительном сходстве, существующем в организации города (его планировочной структуры) и живого организма, — попытка увидеть в городе целостный организм и применить к формообразованию человеческих поселений его феноменальные проявления [По Линчу — это органическая трактовка нормативной теории, которая  "насчитывает уже пару столетий развития"].

Действительно, такая аналогия возможна (несмотря на некоторую условность), и мы обращаемся к ней, поскольку речь пойдет о группе общих системообразующих признаков: целостность — несводимость целого к совокупности частей; отношения с внешней средой; иерархичность организации; целостность функциональных элементов; многофункциональность; целенаправленность — развитие, эволюция, адаптация. Эти признаки интерпретированы как закономерности функционирования, развития, эволюции и адаптации городской системы. Они послужили отправной точкой для построения концепции связности процессов городской жизни, обусловленных деятельностью населения города, с местами концентрации этой деятельности.

Такое представление о городе как о "процессе", нерасторжимом с "местом", согласуется с общими принципами и целями экологического подхода, которые мы понимаем как "совокупность процессов и форм взаимодействия человека со всей средой — социальной, технической, природной", что объединяется единым понятием — социальная экология.

Так формируется первое представление о структуре модели как о системе связей между объектами, концентрирующими деятельность.

Второе представление о модели скрыто в идее выявления акцентирующих элементов, т.е. элементов, оказывающих самое действенное влияние на ход процесса. Она аналогична выявлению наиболее информативных признаков и является частью общей проблемы распознавания образов.

Акцентирующие элементы характеризуются тремя главными признаками — значимостью в общей проблеме, масштабом места, интенсивностью связей. Выявленные признаки выполняют здесь роль "решетки", накладываемой на совокупность элементов и связей, которая устанавливает определяющее влияние этих элементов на процесс территориально-пространственного развития городской системы.

Третье представление модели — в измерении, т.е. оценке связей (отношений) между акцентирующими элементами. Отраженные в системе критериев, они фиксируют фактическое и проектируемое соотношение элементов городской системы между собой и окружающей средой. 
Концепция связности, являясь, по существу, базисом пространственного формообразования поселений, служит основой для формирования системы критериев оценки проектного решения. Разработаны состав и содержание этой системы, дано обоснование ее свойств полноты и открытости.

Обзор сегодняшних знаний проблемы (в главе 2) проводится на единой строго регламентированной методической основе по двум направлениям: обобщении фундаментальных теоретических принципов, характеризующих влияние важнейших элементов на формообразование поселений, и выявлении принципов системного подхода в операциональных моделях. В качестве объекта анализа выступают не отдельные модели, а, по существу, классы моделей, характеризуемые свойствами своих элементов.

Анализ операциональных моделей показал, что многие исследователи признали модельно-системный подход к исследованию города и на этой основе достигли значительных результатов в решении ряда конкретных задач функционального проектирования.

Анализ теоретических моделей расселения показал, что труд — главный процесс общественного развития — определяет форму и закономерности расселения, концентрацию объектов и деятельности, динамику и освоенность городских территорий. Вместе с тем не исключается признание присущей городу "стихийности" развития как естественной регулирующей категории роста.

Теоретические построения части I обобщены в фундаментальные принципы моделирования, что позволило во II части сосредоточить внимание на разработке метода — инструментария оценки решения.

Стремление обратить теорию к нуждам проектирования выразилось в формировании конструктивных методов, позволяющих подойти к решению центральной задачи, — выбору варианта территориально-пространственного развития города.

Эти методы основаны на создании композитной системы моделей, и самое важное в ней — отношение между моделями и признаками их взаимодействия. Для этого необходимо рассмотреть каждую модель или ее типичные признаки. Например, для города с полипромышленным профилем характерными признаками формирования его социальной модели являются трудовые связи, раскрывающиеся в размещении объектов, затрате времени, заработной плате, профессиональных интересах, в то время как для города курортного формирующими расселение являются рекреационные связи. Отдельные модели предназначены для вычисления значений критериев оценки проектного решения. Такой подход к моделированию городских процессов противопоставлен известным моделям развития города, конструктивная основа которых — прямые и обратные связи между объектами и средой — образует довольно жесткую структуру, затрудняющую адаптировать их к разным ситуациям и тем самым установить степень адекватности.

Предлагаемая композитная система представляет собой совокупность моделей, позволяющих провести детальное исследование и оценку качества как территории города, так и деятельности некоторых важнейших функциональных подсистем, поскольку каждая из них как и вся "система— город" — "территориально привязана".

Оценка эта может осуществляться как независимо по каждому критерию, так и в рамках сценариев перспективного взаимодействия. Это зависит от наполнения их исходной информацией. Кроме того, в корпус моделей включена такая важная и такая редкая модель, как восприятие городских процессов и сред горожанином.

Такая конструктивная особенность позволяет осуществить более "мягкое” отношение к моделированию, к достижению гибкости моделей — свойству, позволяющему адаптировать их к любой ситуации.

Еще одна сложность, с которой неизменно связано моделирование, — нахождение эффективного компромисса между сложностью (простотой) модели и информационным обеспечением. Мы избрали путь достижения относительной простоты и, следовательно, возможности проверки и корректировки каждой модели за счет усложнения блока информации (в рамках разработанной структуры). Это оказалось возможным благодаря решению скомпоновать Модель из набора общих и частных моделей по отдельным критериям оценки решения. Набор моделей в сочетании с примененной впервые в градостроительстве методологией принятия решений создали предпосылки для непосредственного выхода теории сложных систем в градостроительное проектирование.

Этот новый взгляд на осознание и оценку последствий принимаемых решений используется в последней III части книги "Модели роста и территориальной организации городских систем" при обсуждении возможностей применения метода.

Эта часть существенно отличается от остальных тем, что разработанные ранее теория и методология излагаются на примерах конкретных городов. Прообразами их явились такие города, как Рязань, Курск, Брянск, Полтава, Кутаиси и Рустави. В главах этой части проводится экспериментальная проверка методик решения по каждому из критериев с последующим агрегированием в один обобщенный показатель выбора варианта развития. Особое внимание обращается на процедуру сопоставления полученных на модели результатов с традиционно принимаемым решением.

Экспериментальная проверка разработанных моделей проявила картину, обычно скрытую в традиционном проектировании: степень удовлетворенности населения вероятным трудоустройством — через показатель социального качества варианта, что оборачивается на практике тенденцией расселения; систематизацию данных и описание ландшафта, устанавливающих композиционную ценность городских территорий; построение карты воздушного рельефа, устанавливающей систему распределения и варьирования территорий в процессе роста города.

Проведенные в главе 5 решающие действия по каждому из критериев показали, что они существенно по- разному оценивают варианты. Поэтому единственная легко интерпретируемая возможность выбрать один из нескольких вариантов — это получить их упорядочение по одному интегральному критерию. Установленные закономерности наметили органичный переход к завершающему этапу, излагаемому в 6 главе, — агрегированию критериев в систему обобщений, процедуре определения и выбора лучшего варианта.

В заключении читатель найдет некоторые выводы, полученные как результат последовательного развития  концепции модельного экспериментирования, по мере того как он применяется к сложно развивающимся процессам жизнедеятельности города в близких к реальности условиях.

Стремясь сделать изложение доступным для широкого круга читателей, в книге опущены некоторые детали, расчеты и большая часть исходной информации. Тем не менее, я надеюсь, что обсуждаемые проблемы привлекут внимание специалистов, стремящихся к более ясному пониманию уже знакомых им вопросов.

Книгу можно использовать и в учебных целях. Она возникла как результат научной работы с аспирантами и студентами, а также чтения специального лекционного курса студентам МИСИ, по давней традиции готовящимся стать инженерами-урбанистами. И я благодарна своим студентам и аспирантам (уже давно — моим коллегам), общение с которыми было всегда полезным. Хочу также выразить глубокую признательность моим коллегам-математикам C.С.Калиновской и А.А.Зайцеву, благодаря которым на протяжении многих лет методические разработки доводились до программного обеспечения и реализации на ЭВМ.

Неоценимую помощь в становлении столь нового научного направления оказали сотрудники московского Гипрогора и киевского Гипрограда и в первую очередь — мои коллеги-градостроители В.П.Постнов и В.Н.Выборный, поверившие в надежность разрабатываемых методов и предоставившие для их реализации большой фактический материал по ряду городов.

Книга иллюстрирована авторскими рисунками, где идея восприятия образа слилась с образами восприятия на моделях в целостное представление о городе как о феномене науки и искусства.