1. Моделирование как инструмент специалиста городского кадастра

Моделирование в научных исследованиях стало применяться еще в глубокой древности и постепенно захватывало все новые области научных знаний техническое конструирование, строительство и архитектуру, астрономию, физику химию, биологию и, наконец, общественные науки. Большие успехи и признание практически во всех отраслях современной науки принес методу моделирования XX в. Однако методология моделирования долгое время развивалась независимо отдельными науками. Отсутствовала единая система понятий, единая терминология. Лишь постепенно стала осознаваться роль моделирования как универсального метода научного познания.

Термин "модель" широко используется в различных сферах человеческой деятельности и имеет множество смысловых значений. Рассмотрим только такие "модели", которые являются инструментами получения знаний.

Модель — это такой материальный или мысленно представляемый объект, который в процессе исследования замещает объект-оригинал так, что его непосредственное изучение дает новые знания об объекте-оригинале.

Под моделирование понимается процесс построения, изучения и применения моделей. Оно тесно связано с такими категориями, как абстракция, аналогия, гипотеза и др. Процесс моделирования обязательно включает и построение абстракций, и умозаключения по аналогии, и конструирование научных гипотез.

Главная особенность моделирования в том, что это метод опосредованного познания с помощью объектов-заместителей. Модель выступает как своеобразный инструмент познания, который исследователь ставит между собой и объектом и с помощью которого изучает интересующий его объект. Именно эта особенность метода моделирования определяет специфические формы использования абстракций, аналогий, гипотез, других категорий и методов познания.

Необходимость использования метода моделирования определяется тем, что многие объекты (или проблемы, относящиеся к этим объектам) непосредственно исследовать или вовсе невозможно, или же это исследование требует много времени и средств.

Моделирование — циклический процесс. Это означает, что за первым четырехэтапным циклом может последовать второй, третий и т.д. При этом знания о исследуемом объекте расширяются и уточняются, а исходная модель постепенно совершенствуется. Недостатки, обнаруженные после первого цикла моделирования, обусловленные малым знанием объекта и ошибками в построении модели, можно исправить в последующих циклах. В методологии моделирования, таким образом заложены большие возможности саморазвития.

Многие стандарты, обязательные для современного процесса планирования, предусматривают так называемую разработку плана или формулирование плана. Для планировщика это критическая точка, когда все технические средства использованы до конца, и он принимает команду на себя и должен проявить свои способности, как он делал до того, как компьютерное моделирование стало составной частью процесса планирования. Это весьма важно, так как в процессе есть хотя бы одна точка а, по всей вероятности, более чем одна, в которой планировщик использует свою способность синтезировать, зачастую несопоставимые элементы в единый план. Использование при этом компьютера ускоряет процесс, позволяет во много раз быстрее разрабатывать и сравнивать альтернативные планы. Способность к проектированию — это способность использовать не только технические, но и свои возможности критически и творчески.

Поэтому фактически процесс планирования начинается, как только планировщик приступает к созданию своих моделей. Главные вопросы, определяющие содержание плана разработки модели,— какие элементы городской системы должны быть представлены в модели и насколько подробно. В сущности, модель — это проект, и альтернативные допущения, встроенные в модель, создают дополнительные проектные возможности. Естественно, слово «проект» используется здесь не в обычном его смысле. В большинстве случаев городской и региональный планировщик не прекращает свою работу, выпустив чертежи физической структуры. Он должен точно определить то будущее состояние или состояния городской и региональной системы, которые, как следует из рабо­чей модели, внутренне связаны, работоспособны и осуществимы и наилучшим образом соответствуют поставленным задачам. Со­держание проекта и соответственно его модели будет зависеть от целей, которые преследует планировщик, и от того, на чем он фокусирует свое внимание. Так, если его план связан с развитием транспортной системы, то он состоит в основном из проекта транспортных потоков. Если же его план связан с социальными вопросами, в него входит размещение учреждений социального профиля в соответствии с потребностями различных слоев населения. В соответствии с современным пониманием планирования как процесса проект не будет своего рода одноразовым планом, рассчитанным на какую-либо определенную дату в будущем, и соот­ветственно модель, или модели, которые представляют этот проект, будут представлять непрерывную траекторию из настоящего в пред­сказуемое будущее.

Поэтому проект состоит, в основном, из двух элементов. Пер­вый — это выбор системных моделей для представления основных элементов, которые должны войти в проект, и использование затем этих моделей для получения ряда единых и реалистичных картин будущего состояния системы. Второй элемент — процесс оценки альтернатив для принятия предпочтительного или оптимального решения. На стадии оценки задачи и цели, разработанные планировщиком, используются непосредственно для альтернатив­ных имитаций будущей системы.

Определив объекты и придав им более точную форму в виде целей, специалист переходит к описанию и анализу той городской и региональной системы, которую он хочет контролировать. На этом этапе он должен представить себе поведение системы как в недавнем прошлом, так и в будущем, для того чтобы понять последствия каждого из альтернативных действий, имеющихся в его распоряжении. С этой целью он создает модель системы (или, что более предпочтительно, несколько взаимосвязанных моделей с тем, чтобы описать поведение подсистем).

Модель — это простое схематическое, но точное описание системы, в котором содержится ее существующее состояние и которое должно быть использовано для предсказания будущего. Модель может быть весьма простой: утверждение о том, что население увеличивается на 2 % в год,— это уже первичная (примитивная) модель роста населения. Но, что очень важно, это утверждение должно быть подкреплено конкретным прогнозным анализом.

Существуют два аспекта, которые в первую очередь необходимо определить специалисту, в связи с моделированием: какие аспекты городской системы он хочет смоделировать и какие модели уже имеются и выбрать тип(принцип) моделирования. Ответ на первый вопрос зависит от его непосредственного интереса. Проектировщик должен определить, на какие вопросы должна ответить модель. Обычно специалист по городскому и региональному планированию связан с пространственным поведением экономики или общества. Ему особенно интересны взаимоотношения между социальной и экономической деятельностью, такими как работа, покупки, отдых, и пространством (или структурой), в которых они осуще­ствляются. Ему необходимо знать размер и местоположение обоих видов деятельности, а также взаимосвязь между теми видами деятельности (транспорт и связь), которые используют специаль­ные пространства, называемые «канальными пространствами» (ав­то или железные дороги, телефонные линии). Вместе эти ас­пекты (элементы) городской системы образуют системы активно­сти. Среди них особенную важность для проектировщика представ­ляет взаимоотношение между местом приложения труда, жильем, культурно-бытовыми объектами и, связывающей их транспортной системой

Ответ на второй вопрос — выбор типа модели — опять же зави­сит от объекта планирования. Модели, независимо от того, простые они или сложные, могут быть классифицированы различными способами. Они могут быть детерминистическими по характеру или вероятностными (т. е. включать элемент выбора). Они могут быть статичными или динамичными. Большинство из наиболее известных моделей городского развития — статичны, т, е- они сориентированы только на одну временную точку в будущем, по достижении которой система рассматривается как достигшая равновесия. Это, конечно, абсолютно нереалистичное предположение, которое не подтверждается практическим знанием о действительном поведении модели, и одной из самых трудных задач является создание пригодной для использования динамической модели. Другой, отдельный, но связанный с предыдущими рассуждениями вопрос — является ли избранная модель просто описанием данной ситуации (или недавнего прошлого) или прогнозом будущего, или предписанием в том смысле, что она содержит встроенный в нее элемент оценки. Самооценивающиеся модели еще не стали привычными для городского и регионального планирования, хотя они и существуют: наиболее известным примером является линейная программирующая модель, которая автоматически максимизирует до определенных пределов достижения некоего перемен­ного субъекта. Эта модель использовалась для решения планировочных проблем в США и Израиле. Но наиболее распространена модель, которая просто прогнозирует будущее: она может исполь­зоваться многократно с различными допущениями, но в конце концов выбор делается с помощью отдельного оценивающего процесса.

Другим вопросом является выбор между пространственно соединенной и пространственно разобщенной моделями. Модель, которая представляет некую подсистему для города или региона как целое, называется пространственно соединенной; модель, которая экзаменует внутреннее состояние системы зона за зоной — пространственно разобщенной. Городским и региональным плани­ровщикам необходимы и та, и другая модель, и результаты, полученные ими на пространственно разобщенных моделях, должны совпадать с контрольными итогами, данными пространственно соединенными моделями. Хорошо известные модели населения, та­кие как модель воспроизводства (которая оперирует показателя­ми выживания по возрастным группам населения через каждые пять лет), являются пространственно соединенными, такими же — общие экономические модели (типа "затраты — выпуск"). Модели, которые прогнозируют будущее распределение населения и предприятий обслуживания в урбанизированных районах, такие как известная модель Гарина —Лаури, используемая во многих планировочных исследованиях, относятся к пространственно разобщенным.

Некоторые модели объединяют в себе соединенные и разобщенные элементы, к таким относится модель Гарина — Лаури. Эта модель начинается с принятыми объемом и размещением основной промышленности, т. е. промышленности, продукция которой транспортируется из города или региона и которая образует экономическую базу существования жителей этого региона. Модель затем рассчитывает одновременно как объединенный объем, так и пространственное распределение населения и занятости в местной сфере обслуживания, которая зависит от населения. Совокупные итоги получены с использованием двух простых соотношений: «основная занятость — население» и «население—занятость в сфере, обслуживания». Распределения получены с использованием так называемой модели пространственного взаимодействия, которая выведена, как и многие модели этого типа, из хорошо известной гравитационной теории. Основная идея заключается в том, что взаимодействие между двумя любыми районами, которые формируют более обширные территории, прямо пропорционально их размерам (которые определяются, например, в терминах концентрации занятости или населения) и обратно пропорционально расстоянию между ними. Такая модель содержит целый ряд параметров и констант, которые представляют собой величины, способные изменяться, так что модель более всего при­годна для анализа фактов прошлого и настоящего. Этот про­цесс пригонки (подгонки) называется калибровкой модели.

Модель Гарина —Лаури начинается с простого распределения базовой промышленности и заканчивается представлением урбани­зированного района в определенный будущий момент времени, демонстрируя модели проживающего населения, обеспеченности обслуживанием, поездок на работу и на предприятия сферы об­служивания. Модель может быть использована с различными пред­положениями, например, предположением о распределении базовой промышленности или видах транспорта, которые обеспечивают дос­тупность одной системы к другой. Все это плюс относительная простота и экономия сделали модель одной из наиболее распространенных в планировочной практике Британии и Северной Америки. Ее основное достоинство — простота, требующая постоянного повторения для того, чтобы сделать ее подходящей для динамического планирования — в ближайшие несколько лет будет превзойдено созданием динамического варианта.

Модельное проектирование — одна из наиболее сложных и интригующих ступеней современного процесса планирования. Проектирование модели или моделей для решения определенной проблемы требует логического анализа целого ряда взаимосвязан­ных вопросов. Прежде всего определяется, на какие вопросы должна ответить модель. Следующая проблема — составление списка концепций, которые должны быть представлены и измерены. Необходимо также исследовать, какие величины могут быть контро­лируемы проектировщиком хотя бы частично: если ни одна из частей предположения не контролируется, модель является чисто прогнозирующей, но если хотя бы несколько факторов находятся под контролем планировщика, модель — планировочная. Планиров­щик должен также рассмотреть, какие теории поведения должны быть включены в его модель. Он должен рассмотреть технические вопросы: как должны быть категоризированы или подразделены переменные (например, население может быть категоризировано по возрасту, полу, занятию и т. п.), как использовать точное время и как должна быть калибрована и испытана модель.