Моделирование градостроительного развития нарушенных и деградировавших территорий с использованием цифровых технологий
Моделирование градостроительного развития нарушенных и деградировавших территорий с использованием цифровых технологий
Аннотация
Рассмотрена проблема восстановления нарушенных территорий разного генезиса с применением цифровых технологий. Выполнено моделирование направлений градостроительного развития на примере территории фосфогипсового террикона в Московской области и горных историко-культурных ландшафтов Чеченской Республики. Для первого объекта оценка сценариев проведена в ЭВМ «Система поддержки принятия решений (СППР)», для второго выполнена экспериментальная реализация алгоритма на Python с привлечением ИИ (DeepSeek). В обоих случаях выявлены приоритеты стейкхолдеров, разработаны градостроительные регламенты и предложены модели поэтапного развития. Показана универсальность подхода и возможность его тиражирования.
1. Введение
Проблема восстановления нарушенных и деградировавших территорий в России обостряется по мере накопления заброшенных историко-культурных ландшафтов и промышленных отвалов , . Отсутствие цифровых моделей оценки градостроительного потенциала таких объектов с учётом интересов стейкхолдеров замедляет их реабилитацию . Цель исследования — моделирование направлений градостроительного развития деградировавших ландшафтов с применением цифровых технологий на примере историко-культурных ландшафтов Чеченской Республики и фосфогипсового террикона в Московской области. Научная новизна в области градостроительных подходов заключается в следующем:
Во-первых, предложен переход от практики рекультивации как финальной стадии к модели управляемого пространственного развития, где промышленный отвал рассматривается как ресурс трансформации планировочного каркаса, а не как объект санации.
Во-вторых, для историко-культурных ландшафтов обоснована трёхэтапная модель синхронизации потенциалов (базирование — раскрытие — синергия), увязывающая очерёдность инвестиций с поэтапным изменением функционального зонирования.
В-третьих, разработаны и количественно обоснованы дифференцированные градостроительные регламенты (стадийность, высотные ограничения, процент озеленения, визуально-ландшафтные параметры) для двух принципиально разных типов нарушенных территорий.
Методической базой послужил сквозной цифровой инструментарий (ГИС, СППР, Python с ИИ), что позволило вывести многокритериальную оценку за рамки субъективных экспертных суждений. Теоретическая значимость — обоснование трёхкомпонентной модели потенциалов развития , . Практическая значимость — разработка градостроительных регламентов и местных нормативов , .
Исследование выполнено на двух объектах:
1) территория фосфогипсового террикона «Белая гора» в г. Воскресенск Московской области (площадь земельного участка террикона 60 га, площадь территории рассмотрения — 170 га, высота террикона > 200 м) ;
2) историко-культурные ландшафты Хойского и Макажойского сельских поселений Чеченской Республики (47,8 тыс. га, памятники XII–XIX вв.).
Исходные данные получены из ФГИС ТП, Публичной кадастровой карты, OpenStreetMap, SRTM и ретроспективных карт Retromap. Для каждого объекта сформулированы релевантные факторы для четырёх групп стейкхолдеров («власть», «бизнес», «общество», «индивид») — не менее пяти факторов на группу. Для объекта № 1 многокритериальная оценка вариантов развития проводилась в программе для ЭВМ «Система поддержки принятия решений (СППР)» (свидетельство № 2019667346) по методике , . Для объекта № 2 выполнена экспериментальная реализация того же алгоритма на Python с подключением API DeepSeek, что позволило автоматизировать обработку экспертных оценок и визуализацию.
2. Основные результаты
2.1. Объект 1: территория фосфогипсового террикона «Белая гора»
Объект расположен за административной чертой г. Воскресенск, но в зоне его непосредственного влияния (около 3 км), формируя специфическую планировочную ситуацию: техногенный рельеф высотой более 200 м и площадью 60 га выступает вертикальной доминантой, замыкающей систему внешних рекреационных связей города и одновременно создающей санитарно-экологическую нагрузку на прилегающую жилую застройку. В СППР оценивались три градостроительных сценария: производственный (завод по переработке фосфогипса), средовой (полная рекультивация с интеграцией в природно-рекреационный пояс города) и смешанный (спортивно-рекреационный кластер). По совокупности факторов стейкхолдеров — экологическая безопасность, экономическая эффективность, создание рабочих мест, снижение воздействия на здоровье населения, возможность рекреационного использования — наибольший компромиссный эффект показало совмещение первых двух сценариев.
Градостроительный эффект предложенной модели состоит в том, что террикон перестаёт быть планировочным разрывом и поэтапно трансформируется из «зоны ограничений» в «зону развития», меняя свой статус в структуре городского каркаса (рис. 1).
Рисунок 1 - Оценка градостроительных решений «экспертом» в программе ЭВМ «СППР»: результаты попарной оценки в процессе работы в программе
В местные нормативы внесены параметры: высота существующих отвалов — не более 200 м, новых — не более 20 м; озеленение — не менее 70% площади террикона и 50% прилегающей территории с защитным буфером из древесно-кустарниковой растительности , . Технологическая схема рекультивации (геотекстиль, георешётка, щебёночно-песчаная смесь, посев трав) позволяет трансформировать террикон в общественное пространство, замыкающее рекреационные связи города . Переработка с выпуском стройматериалов и извлечением редкоземельных металлов окупается за 7–9 лет, создавая рабочие места для моногорода , . Регламенты адаптируемы для отвалов в Череповце, Балаково, Волхове .
2.2. Объект 2: историко-культурные ландшафты Чечни
Ландшафты Хойского и Макажойского сельских поселений (47,8 тыс. га, памятники XII–XIX вв.) представляют собой рассредоточенную систему башенных комплексов, требующую не точечной охраны, а формирования целостного планировочного каркаса, связывающего наследие с существующими и проектируемыми поселениями. Реализация алгоритма СППР на Python с DeepSeek (рис. 2) выявила приоритеты стейкхолдеров: для власти и бизнеса — экономическая отдача и турпоток (П3), для местного общества — качество жизни и инфраструктура (П2), для туриста — аутентичность наследия и визуальная сохранность ландшафта (П1).
Рисунок 2 - Результаты многокритериальной оценки градостроительных сценариев, полученные экспериментальной реализацией алгоритма СППР на языке Python с использованием модели DeepSeek
– «Базирование» — первоочередное развитие инфраструктуры (П2) при строгой консервации памятников (П1);
– «Раскрытие» — обустройство рекреационных зон (П3) с включением объектов наследия в сеть туристических маршрутов;
– «Синергия» — реинвестирование доходов от туризма в качество среды (П2) и реставрацию (П1).
Принципиальное отличие от типовой практики музеефикации состоит в том, что объекты наследия не изымаются из хозяйственного оборота, а становятся планировочными ядрами, вокруг которых выстраивается сеть маршрутов и сервисной инфраструктуры, регулируемая жёсткими высотными и визуально-ландшафтными ограничениями. Разработан градостроительный регламент зоны историко-культурных ландшафтов, закрепляющий баланс между охраной и развитием: основные виды разрешённого использования — охрана природных территорий (9.1), историко-культурная деятельность (9.3), благоустройство (12.0.2); вспомогательные, обеспечивающие связанность территории, — коммунальное обслуживание (3.1), связь (6.8) .
Для сохранения визуального восприятия башенных комплексов как планировочных доминант в местные нормативы введены жёсткие высотные ограничения и отступы застройки, исключающие диссонансное вторжение в панорамы . Предложена сеть этно-экологических маршрутов, выполняющих двойную градостроительную функцию: обеспечение доступности объектов наследия и закрепление планировочных осей, вдоль которых возможно контролируемое развитие сервисной инфраструктуры. Решения соответствуют стратегии социально-экономического развития Веденского района до 2030 года.
2.3. Сравнительный градостроительный анализ
Сравнение подтвердило специфику каждого типа территорий: для историко-культурных ландшафтов приоритет — сохранение идентичности как основы пространственной организации, для промышленных отвалов — экологическая безопасность и экономика переработки как драйвер реинтеграции в систему городских и пригородных связей , . В обоих случаях успех обеспечивается поэтапностью, закреплённой в регламентах, и вовлечением стейкхолдеров , . Цифровая модель позволила количественно обосновать выбор сценариев по конкретным градостроительным параметрам, исключив субъективизм экспертных оценок.
3. Обсуждение
Результаты позволяют зафиксировать несколько принципиальных отличий предлагаемого подхода от сложившейся градостроительной практики.
1. Традиционно нарушенные территории классифицируются как «зоны рекультивации» без механизма их последующей пространственной эволюции — предложенные регламенты задают стадийность, при которой переработка отходов экономически обеспечивает переход к рекреационной функции и включению террикона в зелёный каркас.
2. Для историко-культурных ландшафтов взамен музеефикации с запретом развития предложена модель контролируемой интеграции наследия в планировочную структуру, где сеть этно-экологических маршрутов выполняет роль планировочных осей, вдоль которых допускается развитие сервисной инфраструктуры.
3. Многокритериальный анализ стейкхолдеров переведён в плоскость градостроительного нормирования — выявленные приоритеты выражены в конкретных параметрах регламентов (высотность, процент озеленения, визуально-ландшафтные отступы). Цифровой инструментарий (ГИС, СППР, Python) выступил средством количественного обоснования этих параметров. Эксперимент с Python и DeepSeek подтвердил возможность тиражирования методики. Ограничение — необходимость полевой верификации. Перспектива — создание ТИС для мониторинга нарушенных территорий и интеграции подхода в цифровые платформы поддержки градостроительных решений .
4. Заключение
Выполнено моделирование направлений градостроительного развития двух контрастных типов нарушенных территорий с применением ГИС, ЭВМ СППР и Python. Определены приоритеты стейкхолдеров, построена трёхэтапная модель реализации потенциалов, разработаны градостроительные регламенты, впервые фиксирующие стадийность трансформации таких территорий — от переработки до интеграции в зелёный каркас для терриконов и от консервации до контролируемого развития для историко-культурных ландшафтов. Практическая значимость подтверждена проектами регламентов и нормативов, универсальность которых допускает тиражирование. Дальнейшие исследования — создание специализированной ТИС и апробация методики на других объектах .