patrakeev_im_geoprostranstvennye_tekhnologii_v_modelirovanii

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА имени А. Н. БЕКЕТОВА

И. М. Патракеев

ГЕОПРОСТРАНСТВЕННЫЕ

ТЕХНОЛОГИИ В МОДЕЛИРОВАНИИ

ГРАДОСТРОИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

МОНОГРАФИЯ

Харьков

ХНУГХ

2014

УДК [528:004.4′2/′6:519.854](477.54) ББК [26.1+32.973.2+22.174](4Укр–4 Хар)

П20

Автор

Патракеев И. М., доцент кафедры геоинформационных систем, оценки земли и недвижимости

Рецензенты:

Палеха Ю. Н., доктор географических наук, профессор; Омельяненко М. В., доктор технических наук, профессор.

Рекомендовано к печати Ученым советом Харьковского национального университета

городского хозяйства имени А. Н. Бекетова, протокол № 8 от 4 апреля 2014 г.

Патракеев И. М.

П20 Геопространственные технологии в моделировании градостроительных систем: монография / И. М. Патракеев. Харк. нац. ун-т гор. хоз-ва им. А. Н. Бекетова. – Х. : ХНУГХ, 2014. – 208 с.

ISBN 978-966-695-339-4

В монографии развивается методология системного анализа процессов развития крупных городов в условиях неопределенности. Неопределенность, сопровождающая развитие городов меняет традиционные представления о моделях города и процедурах подготовки и принятия решений о направлениях его развития. Методы и модели, экспериментальные данные, приведенные в настоящей работе, убедительно показывают преимущество технологии геопространственного моделирования развития градостроительных систем на основе классических однородных структур.

Монография рассчитана на широкий круг читателей, профессионально интересующихся проблемами городского развития, а также студентов и аспирантов кафедр геоинформатики, экономики, управления городским строительством, системных исследований и др.

УДК [528:004.4′2/′6:519.854](477.54) ББК [26.1+32.973.2+22.174](4Укр–4 Хар)

2

СОДЕРЖАНИЕ

2.2Три основные модели неопределенности………………………………... 52

2.3Особенности городской системы как объекта моделирования………... 54

2.4Формальное описание класса городских систем……………………….. 58

4

5

Тезаурус исследуемой предметной области

В этой работе ставится задача развить основы градостроительства до уровня современной системной методологии, достижений общей и прикладной теории систем. Такое задание требует развития категорийно-понятийного аппарата градостроительной деятельности и его согласование с другими системными науками. Приведем основные определения, которые обеспечивают однозначность понятий в рамках наших размышлений.

Тезаурус научной дисциплины градостроительство базируется на таких фундаментальных категориях как система, пространство, потенциал, свойство и включает следующие операбельные понятия. Тезаурус составлен на основе использования источников [1, 2, 3, 4, 5, 6].

А

Агломерация (от лат. agglomero – присоединяю, накопляю): компактное расположение, группировка поселений, объединенных не только в территориальном смысле, но обладающих развитыми производственными, культурными, рекреационными связями. Термин относится преимущественным образом к поселениям городского типа (городская агломерация).

Аналитическое высказывание – высказывание, истинность или ложность которого может быть установлена исключительно на основе анализа его грамматической или логической структуры. Примеры истинных аналитических высказываний – логические законы.

Б

Бифуркация – это приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров. Знание основных бифуркаций позволяет существенно облегчить исследование реальных систем (физических, социальных, экономических и др.), в частности предсказать характер новых движений, возникающих в момент перехода системы в качественно другое состояние, оценить их устойчивость и область существования.

В

Высказывание – мысль, выраженная повествовательным предложением и могущая быть истинной или ложной.

7

Г

Градостроительное пространство (ГП) – многовекторное пространство людских, природных, функциональных и временных факторов, в которых реализуется жизненный цикл градостроительных систем.

Городская агломерация – компактное скопление населённых пунктов, главным образом городских, местами срастающихся, объединённых в сложную многокомпонентную динамическую систему с интенсивными производственными, транспортными и культурными связями. Городская агломерация – этап урбанизации.

Городская территория – это ресурс, обусловленный особыми свойствами городского пространства, обеспечивающий ускорение прогрессивных тенденций развития производственных сил.

Городская среда – это совокупность множества природных, архитектурно-планировочных, экологических, социально-культурных и других условий, в которых обитает городской житель и которые определяют комфортность его проживания на данной территории.

Градостроительная система – совокупность пространственно организованных и взаимосвязанных материальных элементов — технически освоенных территорий, зданий и сооружений, дорог и инженерных коммуникаций, совместно с природными компонентами, формирующих среду общественной жизнедеятельности на разных территориальных уровнях.

Д

Динамизм градостроительного пространства – обобщающее свойство, которое характеризует смену параметров и состояния городского пространства в пространстве и времени.

Динамическая система – система, под действием внешних и внутренних сил изменяющие во времени свои состояния. Представления о динамических системах возникли как обобщение понятия механической системы, поведение которой описывается законами динамики Ньютона. В современной науке понятие динамической системы охватывает системы практически любой природы – физические, химические, биологические, экономические, социальные и др. При этом системы характеризуются различной внутренней организацией – жестко-детерминированные, стохастические, нелинейные, системы с элементами самоорганизации, самоорганизующиеся.

8

Динамика классических d-ОС – локальное взаимодействие автоматов шаблона соседства каждого единичного z-автомата, то есть локальный алгоритм, который выполняется параллельным образом на основании информации о состояниях единичных автоматов из локальной окрестности (определяемой индексом соседства) текущего z-автомата Zd-пространства классической ОС-модели.

Е

Евкли0довопростра0нство(также Эвкли0довопростра0нство) — в

изначальном смысле, пространство, свойства которого описываются аксиомами евклидовой геометрии. В этом случае предполагается, что пространство имеет размерность равную 3. В современном понимании, в более общем смысле, может обозначать один из сходных и тесно связанных объектов, определенных ниже. Обычно n-мерное евклидово пространство обозначается En.

Ж

Жизненный цикл градостроительной системы охватывает этапы ее существования: проектирования, внедрения, использования, ликвидацию и рекультивацию градостроительного пространства.

З

Земельный участок – часть поверхности земли, имеющая фиксированные границы, площадь, местоположение, правовой статус и другие характеристики, отраженные в земельном кадастре и документах государственной регистрации прав на земельные участки.

Землепользователи – лица, владеющие и пользующиеся земельными участками на праве постоянного (бессрочного) пользования или на праве безвозмездного срочного пользования.

Землевладельцы — лица, владеющие и пользующиеся земельными участками на праве пожизненного наследуемого владения.

И

Индекс соседства — определяет позиции z-автоматов-соседей относительно каждого конкретного единичного z-автомата, который имеет с ними непосредственный информационный интерфейс.

Исчисление высказываний — логика высказываний, задаваемая системой постулатов (аксиом и правил вывода).

9

К

Клеточные автоматы (КА) — один из типов бесконечных абстрактных автоматов со специфической внутренней организацией, обуславливающей высокий уровень распараллеливания обработки информации и вычислений; КА образуют специфический класс дискретных динамических систем, функционирующих сугубо параллельным образом на основе принципа локального близкодействия.

Л

Логический закон — название законов, образующих основу логической дедукции; схема логической связи высказываний, выражаемая общезначимой формулой логики (аксиомой или теоремой), убедительность которой вытекает из одного только истолкования входящих в нее логических операций и по существу не связана с фактической истинностью "наполняющих" ее высказываний.

Логика высказываний — раздел логики, в котором вопрос об истинности или ложности высказываний рассматривается и решается на основе изучения способа построения высказываний из т.н. элементарных (далее не разлагаемых и не анализируемых) высказываний с помощью логических операций конъюнкции («и»), дизъюнкции («или»), отрицания («не»), импликации («если..., то...») и др. Логику высказываний, задаваемую системой постулатов (аксиом и правил вывода), называют исчислением высказываний.

Локальная функция переходов — задает состояние каждому единичному z-автомату структуры в момент времени t на основе состояний всех соседних ему автоматов (согласно X-индекса соседства) в момент времени (t-1).

М

Моде0ль(фр. modèle, от лат. modulus — « мера, аналог, образец») — это упрощенное представление реального устройства и/или протекающих в нем процессов, явлений. Построение и исследование моделей, облегчает изучение имеющихся в реальном устройстве (процессе, …) свойств и закономерностей. Применяют для нужд познания (созерцания, анализа и синтеза).

Моделирование – это способ замещения реального объекта, используемый для его исследования, когда натуральный эксперимент невозможен, дорог, опасен, долговременен.

10