Наверняка почти все из вас слышали термины «умный город» или «smart city», но немногие могут сказать, что они означают. Давайте попробуем разобраться в том, на основе чего работают технологии «умного города» и какие инструменты у нас есть для решения многочисленных задач, связанных с развитием современной городской среды.
Задачи
Жителям всех городов хочется жить в комфортной, экологически-благоприятной среде, не стоять часами в пробках, не ждать подолгу городского транспорта, меньше платить за коммунальные услуги и при этом иметь возможность влиять на ее развитие как у себя в районе, так и во всем городе. А компаниям-застройщикам, городским властям, проектным и эксплуатационным организациям и всем, кто так или иначе связан с развитием городской среды, необходимо единое пространство для совместной работы, координации и согласования городских проектов.Все это может дать умный город.
Технологии умного города позволяют обеспечить современный уровень жизни горожан, снизить затраты и повысить эффективность использования ресурсов за счет полной интеграции всех информационных систем и служб города. Их основой служит информационная модель города. Реализация ее может быть самой разной, в зависимости от особенностей города и приоритетов в решении стоящих перед ним в настоящее время задач.
Реализация
Когда заходит разговор про современные информационные модели города, у многих моих собеседников возникает убеждение, что модели городов масштаба Москвы и Санкт-Петербурга могут создаваться и использоваться только благодаря мощным высокопроизводительным серверам, а также сложному и дорогому программному обеспечению. Сразу представляются большие серверные, уставленные шкафами с системными блоками, и большие отделы программистов-инженеров, обслуживающие их. Каково же бывает удивление моих собеседников, когда они видят информационно-наполненные модели крупнейших городов мира на обычном ноутбуке!Современные технологии обработки и анализа огромных объемов данных позволили не только создавать большие модели на персональных компьютерах, но и использовать их как основу для выбора оптимальных вариантов развития городской среды, согласования и принятия управленческих решений. Причем все это доступно не только проектировщикам, градостроителям, сотрудниками муниципальных служб, но и простым жителям города в приложениях для настольных персональных компьютеров. Недаром пользователи одного из таких приложений – Autodesk Infraworks для решения задач концептуального проектирования объектов инфраструктуры – сравнивают его по простоте освоения и работы с игрой SimCity. Именно об этом и пойдет речь в статье.
На видео ниже — пример использования Infraworks при разработке вариантов проектов застройки городской территории на примере реновации в Москве:
С чего все начинается
Главный вопрос, который неизбежно встанет перед вами, когда речь пойдет о создании информационной модели города, – где взять исходные данные? Прекрасно, если они есть. Старые карты (даже бумажные), аэро- и космические снимки, ГИС-данные, всевозможные базы данных, чертежи, 3D-модели зданий и сооружений – все может быть использовано в Infraworks на стадии создания модели города.Но как быть, если данных нет никаких? Да еще и сроки поджимают. Думаю, многим проектным организациям знакома ситуация, когда необходимо оперативно подготовить модель к визиту начальства или заказчика, чтобы продемонстрировать свое проектное решение в окружении реалистичной городской среды.
К счастью, есть интернет, а в нем – большое количество структурированной пространственной информации практически по всей территории Земли. Autodesk Infraworks позволяет автоматически преобразовывать эту информацию на выбранной вами территории в реалистичные 3D-модели. В данном случает в качестве источников используются сервисы Bing, данные SRTM и OSM. При этом процесс создания модели займет всего несколько минут!
Рисунок 1. Создание модели в Infraworks Model Builder
Библиотека будет доступна в ближайшие дни для свободного скачивания на сайте Autodesk Knowledge Network.
С использованием этой библиотеки становится возможным максимально реалистичная визуализация районов массовой типовой застройки в большинстве крупных городов бывшего СССР.
Рисунок 2. Фрагмент описания библиотеки фасадов зданий типовых отечественных проектов
Анализируй это!
Жители многих новых районов в больших городах при переезде сталкиваются с так называемыми «проблемами роста», когда застройщики в первую очередь возводят жилые дома (как правило, высотные многоквартирные здания) и уже потом сопутствующую социальную инфраструктуру (детские сады, школы, поликлиники). Да и городские власти не всегда и не везде успевают строить развязки и новые дороги, способные справиться с возросшим количеством машин и обеспечить транспортную доступность новых районов.Всех этих проблем можно было бы избежать, выполнив на основе информационной модели предварительный анализ территории по совокупности всех важных для принятия решения характеристик – не только стоимости земельных участков, наличия обременений, но и обеспеченности объектами социальной инфраструктуры, загрязненности воздуха и почвы, геологических условий и т.д.
В Autodesk Infraworks такой многокомпонентный анализ можно выполнить, задав весовые коэффициенты анализируемым параметрам, тем самым указав приоритет и степень влияния на результат каждого параметра.
Рисунок 3. Результат анализа территории района Соколиная Гора
Рисунок 4. Результат анализа существующей застройки района города Ярославль
Еще больше вариантов проекта
В современных условиях способность оперативно подготовить и наглядно продемонстрировать заказчику варианты проектных решений – одно из ключевых конкурентных преимуществ проектных компаний. Особенно если заказчик, плохо разбираясь в технической документации и чертежах, желает максимально полно влиять на ход разработки проекта и принимаемые принципиальные решения.На любой стадии можно предоставить заказчику возможность выбора из нескольких вариантов проекта с приведением основных экономических показателей (земляные работы, переустройство инженерных коммуникаций, строительство дорог, благоустройство) по каждому из них. Тем самым, проектная организация может существенно сократить объем своих работ по переделке проекта и внесению в него изменений.
А иногда, даже еще до тендера, продемонстрировав заказчику свое концептуальное видение объекта с укрупненными оценками стоимости его строительства, можно повысить свои шансы на победу.
Размещаемые в информационной модели архитектурные и конструктивные элементы, созданные в соответствующих САПР, – Revit, Civil 3D и др. сохраняют двунаправленную связь с исходными файлами. Таким образом, все вносимые в процессе уточнения и доработки моделей изменения автоматически будут отображаться в среде информационной модели Infraworks. Это сэкономит массу времени на конвертации данных разных форматов и поможет избежать связанной с этим потери информации.
Рисунок 5. Варианты застройки территории в Autodesk Infraworks
А как с нормативами?
Кроме задач планирования городской среды и размещения в ней новых проектируемых объектов, Autodesk Infraworks позволяет выполнять проектирование автомобильных дорог, мостов и сетей ливневой канализации. Конечно же, решение этих проектных задач невозможно без применения отечественных норм и стандартов.Необходимо отметить, что в составе пакета локализации Autodesk Infraworks присутствуют стандарты для проектирования автомобильных дорог и данные по интенсивности осадков в соответствии с СНиП 2.05.02-85, СП 34.13330.2012, проектом свода правил по проектированию геометрических элементов автомобильных дорог и транспортных пересечений (Росавтодор 2013. Часть 1 и Часть 2) и пособием по проектированию элементов плана, продольного и поперечного профилей, инженерных обустройств, пересечений и примыканий автомобильных дорог, а также ВСН 63-76.
Вместе с библиотекой фасадов и руководством пользователя, стандарты из пакета локализации скоро будут доступны всем пользователям для свободного скачивания на сайте Autodesk Knowledge Network.
Время – деньги
Согласование и внесение изменений – неизбежные стадии любого проекта, которые могут растянуться на весьма продолжительное время, приводя к срыву сроков выполнения работ и прямым финансовым потерям и для исполнителя, и для заказчика. Почему так происходит?Работая в проектной организации, я часто наблюдал такую картину – приезжает представитель заказчика, перед ним на стол выкладывается ворох чертежей, таблиц, ведомостей, карандаши, маркеры и начинается работа по согласованию проекта, в которую вовлечены инженеры по соответствующим разделам проекта. Иногда в «продвинутых» организациях часть процесса происходит с использованием электронной почты – участники проекта обмениваются сотнями писем с комментариями и вложенными pdf-чертежами с характерными названиями «последний», «самый последний», «новый» и т.д. Причем процедура согласования почти не отличается для разных типов проекта – это могут быть дорожные объекты, здания и сооружения, проекты реконструкции и т.п. Чем больше участников вовлечено в проект, тем сложнее и изощреннее становятся процессы согласования, тем больше плодится писем и чертежей (бумажных и электронных).
С началом использования информационной модели процесс согласования существенно упростился. Все участники проекта могут обмениваться замечаниями непосредственно в модели, осуществляя доступ к ней не только из Infraworks, но даже из обычного web-браузера или из приложения для iPad. Модель будет доступна в любой точке Земли со всей содержащейся в ней информацией и оставленными участниками проекта комментариями. Вообще, процедура предоставления доступа к модели очень проста – ссылка на нее создаётся непосредственно в Infraworks и отправляется по электронной почте.
Рисунок 6. Модель Infraworks в окне web-браузера
Всегда ли пробки – неизбежное зло любого большого города?
Ответ на этот вопрос актуален как никогда для жителей мегаполисов. Технологии умного города и приложения, оптимизирующие транспортные потоки, дают возможность если не решить эту проблему полностью, то хотя бы свести ее к минимуму.Для решения этой задачи снова используется информационная модель города. На ее основе в Autodesk Infraworks можно сначала создать модель существующих транспортных потоков, введя статистические данные по трафику на улицах города, а затем предложить варианты их оптимизации.
Если в центре города, в условиях плотной застройки, как правило, оптимизация осуществляется изменением схемы движения на перекрестках и режима работы светофоров, организацией участков с односторонним движением, то в новых районах возможно предусмотреть расширение или реконструкцию существующих магистралей и строительство развязок, мостов, тоннелей. Особенно важна эта задача в районах нового массового жилого строительства, когда кратно увеличивается количество автомобилей, выезжающих на местную дорожную сеть, а также при проектировании новых крупных торговых и офисных центров в сложившейся застройке, становящихся точками притяжения для транспортных и людских потоков.
Рисунок 7. Участок модели города до и после оптимизации транспортных потоков
Качественная визуализация проекта – это дорого?
Это одно из распространенных заблуждений. По крайней мере, в представлении многих руководителей проектных организаций для качественной визуализации проектного решения требуются мощные компьютеры, установленное на них дорогое профессиональное программное обеспечение, умеющие в нем работать профессиональные дизайнеры-визуализаторы и очень много времени на конвертацию данных проектных моделей, наложение текстур, расстановку света, настройку анимации и рендеринг.Таким образом, действительно, удовольствие получается дорогое, и пользуются им, как правило, на завершающей стадии проекта, чтобы показать заказчику «товар лицом». В Autodesk Infraworks пользователь, работая над проектом, изначально находится в реалистичной 3D-среде, а получить качественный видеоролик с проездом по проектируемой дороге или облетом площадки можно на обычном персональном компьютере за несколько минут буквально в 3 клика.
Рисунок 8. Пример визуализации модели в Autodesk Infraworks
Использование информационных моделей позволит не только продемонстрировать все варианты проекта в максимально наглядной форме, но и (а ведь это один из элементов умного города!) разместить ссылки на варианты проектов на городском портале, организовать голосование и сбор замечаний по ним от жителей города.
Концепция – основа проектной модели
После того, как с помощью созданной информационной модели были решены задачи анализа территории, выбора площадки для размещения проектируемых объектов, согласования и утверждения оптимального проектного решения, ее визуализации, возникает вопрос – а что с ней делать дальше?Еще одно преимущество информационной модели Infraworks – это ее интеграция как составной части в процесс работы над объектом на протяжении всего жизненного цикла. Информация о проектах дорог, инженерных коммуникаций и площадках может быть передана на следующий этап – детальное проектирование в AutoCAD Civil 3D. Использование этих двух программ для проектирования инфраструктуры, в том числе городской, позволяет сохранить преемственность проектных решений от стадии концепции до стадии проектирования и сократить время разработки проекта.
В заключение
Infraworks является наиболее простым способом начать двигаться в сторону развития умного города. Он будет также крайне удобен там, где уже используются AutoCAD, Civil 3D, Revit или Navisworks (для подписчиков Коллекции для проектирования и строительства промышленных и гражданских объектов он уже входит в комплект поставки).Мы в Autodesk продолжаем экспериментировать с моделями существующих территорий в образовательных целях. Так мы воссоздали отдельные территории Москвы и Ярославля и совместно с нашими партнерами проводим обучение решению городских проблем на основе этих моделей. Этим мы хотим показать, что многие технологии умного города доступны уже сегодня.