Стратегии развития урбанизированной территории с помощью цифровых средств

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»
КАФЕДРА № 5
ОТЧЕТ
ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
профессор, д-р техн. наук,
доцент
должность, уч. степень, звание
подпись, дата
Н. А. Жильникова
инициалы, фамилия
РЕФЕРАТ
Стратегии развития урбанизированной территории с помощью цифровых
средств
по курсу: Научно-технический семинар
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ
СТУДЕНТ ГР. №
М355М
подпись, дата
Санкт-Петербург 2023
Ю. Г. Иванова
инициалы, фамилия
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 3
Актуальность исследования. .................................................................................. 4
Объектом исследования.......................................................................................... 4
Цель исследования. ................................................................................................. 4
Задачи исследования ............................................................................................... 4
Основные положения исследования и результаты .............................................. 5
Практическая значимость результатов исследования ......................................... 8
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 11
Библиографический список ................................................................................. 12
2
ВВЕДЕНИЕ
Социально-экономическое развитие регионов России характеризуется
неравномерностью. Несмотря на равные институциональные условия,
субъекты РФ отличаются по уровням экономической эффективности, объемам
производства, объемам инвестиций и уровню занятости.
С середины прошлого века с развитием таких новых технологий
в информационно-коммуникативной сфере, как интернет, сотовая связь,
спутниковая связь, мультимедийные средства в крупных экономических
центрах, был значительно увеличен разрыв в уровне жизни городского
и сельского населения.
Спускаясь на уровень ниже, к городам, мы видим также элементы
их неравномерного
формируются
в
развития
связи
с
(городского
пространства).
многообразными
Различия
природно-климатическими
условиями, уровнем обеспеченности трудовыми ресурсами и степенью
развитости инфраструктуры. Однако явные отличия можно увидеть и среди
административных
районов
городов
России.
Таким
образом,
урбанизированные территории развиваются неравномерно.
Проблема исследования: неравномерное развитие урбанизированных
территорий.
Развитие городов сопровождается усложнением градостроительных
систем и их управления. Масштабные городские проекты сложны
в реализации, что является одной из причин неравномерного развития
городского
пространства.
Города
не
только
увеличивают
масштаб,
но и наращивают скорость самого развития городской среды. Организация,
планирование, управление и контроль требуют значительного внимания.
Еще одной
причиной
неравномерного
развития
является
фокус
на центральной части города и отсюда, как следствие, возможное появление
«гетто-районов».
3
Таким
неравномерным
образом,
актуальность
развитием
городского
исследования
пространства
обусловлена
и
дальнейшим
ухудшением данной ситуации.
Объектом
исследования
является
развитие
урбанизированной
территории с помощью цифровых средств.
А предметом – цифровые средства.
Цель исследования: изучение стратегий цифровизации городской среды.
Задачи исследования:
• постановка проблемы развития урбанизированных территорий;
• изучение стратегий цифровизации городской среды;
• оценка способов использования цифровых средств в развитии
города.
4
Основные положения исследования и результаты
Развитие социально-экономических систем разного уровня все чаще
связывается со степенью их цифровизации, с применением различных
инноваций в сфере цифровых технологий. В этой связи идеи цифровизации
все активней внедряются в практику городского управления в качестве
инструментов
развития
различных
компонент
городской
среды.
Как показывает опыт реализации отдельных проектов по цифровизации
городской среды, использование цифровых технологий может выступить
фактором, способствующим достижению эффектов в ряде вопросов
экологического, экономического, социального характера. Продвижение
стандартов умных городов, создание новых принципов функционирования
современных
городов
в
условиях
цифрового
общества,
выявление
закономерностей в развитии городских территорий захватывает внимание
все большего числа исследователей.
Основная трудность реализации инициатив умного развития связана
с отсутствием
инструментария
для
цифровизации
урбанизированных
реализации
территорий,
проектов
сложностью
в
сфере
оценки
эффективности и рисков таких проектов. Кроме того, при реализации идей
цифровизации отдельных компонент городской среды возникают проблемы,
ранее не характерные для муниципальных властей. К примеру, внедрение
цифровых технологий в различные сферы городской среды все чаще
актуализирует проблему безопасности и защиты персональных данных,
без решения которой невозможно развитие умных городов. Возникающие
перед местными властями новые вызовы и угрозы требуют новых подходов
к проблемам планирования развития территорий.
Развитие городской среды – это прежде всего строительство,
реконструкция и техническое перевооружение зданий и сооружений.
Строительная отрасль активно внедряет современные технологии, в том числе
инновационные, такие как цифровизация. Именно цифровизация становится
5
инструментом
повышения
совокупной
эффективности
и конкурентоспособности урбанизированных территорий, умных регионов
и городов.
Город, как сложный организм, требует управления и контроля в режиме
реального времени. Для подобных целей используют модели. Например,
BIM-моделирование, которое может ускорить сроки выполнения проекта
благодаря системе автоматизированного проектирования. Однако, BIM
сосредоточен на определенном объекте. Поэтому предлагается рассматривать
более масштабную модель – цифровой двойник города.
Цифровой двойник – это сложная копия или модель объекта,
представленная через цифровую информацию. Цифровой двойник может
относиться к разным объектам и его составляющим (человек, место, процесс,
устройство). Благодаря постоянной и беспрепятственной передаче данных
между реальным (физическим) и цифровым объектом облегчается контроль
и оптимизируются рабочие процессы.
Прежде цифровые двойники использовались в сфере технического
проектирования. С недавнего времени потенциал цифровых двойников начал
распространяться и в другие сферы, в том числе в процессы управления
городским развитием. При этом возможен как перевод города в цифровую
модель, так и создание нового города с дальнейшим воплощением в
реальность.
Главной особенностью цифрового двойника является численное
моделирование. Именно оно позволяет проанализировать текущее состояние,
прогнозировать изменения объекта после определенного периода времени
и своевременно принимать меры по предотвращению возникающих проблем.
Процесс управления и мониторинга становится беспрепятственным.
Цифровой
двойник
основывается
на
имитационной
модели.
Имитационная модель показывает, что будет, если произойдет определенное
6
событие. Цифровой двойник показывает, что происходит сейчас и что будет,
если произойдет определенное событие. Цифровой двойник корректирует
и поддерживает имитационную модель в режиме реального времени.
На базе теоретических основ можно выделить следующие возможности,
которые предоставляет цифровой двойник города:
− визуализация и моделирование различных объектов;
− прогнозирование
физических
процессов
для
предотвращения
негативных ситуаций;
− оперативные обработки и накопление больших массивов данных;
− использование новых технологий для качественного моделирования;
− рассмотрение модели как устойчивого элемента;
− анализ поведения цифрового двойника с реальными данными
и в режиме реального времени;
− оценка вероятности аварии или сбоя в данный момент;
− совместная работа в едином цифровом пространстве.
Таким образом, формирование цифрового двойника города может
помочь
с
решением
установленных
градостроительных
проблем,
разрабатывать новые модели управления городом и городским пространством.
7
Практическая значимость результатов исследования
Качественный экономический рост страны возможен при равномерном
экономическом
развитии
субъектов.
Такая
же
ситуация
отмечается
и с городом. Чтобы улучшить проживание в городе, необходимо равномерно
развивать его городское пространство.
Равномерное развитие урбанизированных территорий характеризуется
следующими признаками:
1. Многофункциональные
зоны,
которые
имеют
необходимую
инфраструктуру вне зависимости от отдаленности от центра города.
2. Шаговая доступность объектов социальной инфраструктуры.
3. Зеленая
справедливость,
равномерное
расположение
зеленых
общественных зон в каждом районе города.
4. Транспортная доступность и мобильность.
5. Экологическая устойчивость.
6. Внедрение систем «умного города» во всех районах города,
а не только в центральных.
Проблема неравномерного развития городского пространства явно
проявила себя во время пандемии. Люди, которые живут вдали от центра,
не имели доступа ко многим городским благам. Распределение объектов
в городе зависит от городского планирования. Пандемия коронавируса
показала,
что
требуются
изменения
в
организации,
планировании
и управлении городом для его устойчивого развития.
Неравномерное развитие вызвано концентрацией функциональных
объектов в районах города с развитой инфраструктурой. Интенсивный рост
развития
урбанизированных
территорий
характеризуется
улучшением
инфраструктуры и «вертикальным» развитием города. Экстенсивный рост
в современном городском развитии предполагает расширение. Границы
города отдаляются от центра, появляются новые жилые комплексы и целые
8
жилые районы. Однако новые жилые районы не имеют развитую
инфраструктуру. Самый простой пример – нехватка объектов социальной
инфраструктуры.
Темпы
строительства
жилья
намного
выше,
чем
инфраструктурного развития.
Основными стратегиями развития городского пространства являются:
• функциональное и пространственное разнообразие;
• компактное развитие города;
• учет природных ландшафтов;
• улучшение качества экологии;
• приоритетное развитие комфортного общественного транспорта;
• создание системы качественных общественных пространств;
• соразмерный человеку масштаб архитектурной среды;
• своеобразие и узнаваемость;
• баланс социальных и экономических интересов.
В таблице 1 представлено, каким образом цифровой двойник города
способствует достижению стратегических целей города и равномерного
развития.
Таблица 1 – Способности цифрового двойника города в формировании равномерного
города
Элемент
городского
развития
Пути улучшения
посредством цифрового
двойника города
Выполнение
стратегических
задач
Выполнение признаков
равномерного развития
Жилая
застройка
Оперативное добавление
новых объектов в модель.
Возможность проведения
архитектурноградостроительного
анализа, чтобы
проектируемые объекты
имели оптимальные
параметры
(расположение,
высотность, архитектура)
Соразмерный
человеку масштаб
архитектурной
среды, баланс
социальных и
экономических
интересов
Многофункциональные
зоны, которые имеют
необходимую
инфраструктуру вне
зависимости от
отдаленности от центра
города
9
Анализ расположения
объектов социальной
инфраструктуры.
Наглядность потребности
Социальная
в социальных объектах во
инфраструктура
всех районах города.
Моделирование
различных вариантов и
выбор оптимального
Шаговая доступность
Пространственное
объектов социальной
и
инфраструктуры;
функциональное
зеленая
разнообразие,
справедливость,
создание системы
равномерное
качественных
расположение зеленых
общественных
общественных зон в
пространств
каждом районе города
Транспорт
Цифровая модель города
показывает транспортные
потоки общественного
транспорта. Позволяет
наглядно выявить
проблемы и
смоделировать новые
транспортные потоки для
дальнейшего внедрения
Экология
Единый источник данных,
который содержит
информацию о движении
транспорта в городе.
Улучшение
Экологическая
Позволяет смоделировать качества экологии устойчивость
движение оптимально и
разгрузить проблемные
участки
Управление
Цифровой двойник
полностью отражает
происходящее в городе в
текущий момент.
Повышается качество
управления и
мониторинга
Приоритетное
развитие
комфортного
общественного
транспорта
Компактное
развитие города,
своеобразие и
узнаваемость
Транспортная
доступность и
мобильность
Внедрение систем
«умного города» во
всех района
В целом можно заметить положительный эффект от использования
цифрового двойника города для развития урбанизированных территорий.
10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проблемы городского развития проявили себя особенно после
пандемии.
Расширение
города
без
инфраструктурных
объектов
для урбанизированных
территорий.
урбанизированных
территорий
для использования
в
равномерного
стало
организации,
актуальной
Одной
является
распределения
из
стратегий
цифровой
планировании
проблемой
двойник
и
развития
города
стратегическом
управлении развития урбанизированных территорий, опираясь на лучший
мировой и отечественный опыт.
Создание системы умного города на основе цифрового двойника города
позволит улучшить городские практики, организационные схемы застройки,
объемно-пространственные
регламенты,
дизайн-коды,
градостроительные проблемы, сохранить историческое наследие.
11
решить
Библиографический список
1. Дмитриева, И. М. Развитие цифровизации и процессы урбанизации /
И. М. Дмитриева // Экономические исследования и разработки:
электронный журнал. – URL: http://edrj.ru/. – Дата публикации:
29.04.2023.
2. Семячков, К.А. Оценка влияния инициатив умного города на развитие
урбанизированных
территорий
/
К.А.
Семячков
//
JOURNAL
OF APPLIED ECONOMIC RESEARCH. – 2022. – Т. 21, № 1. –
С. 101–129.
3. Шалина,
Д.С.
Развитие
урбанизированных
территорий
с использованием цифровых двойников / Д.С. Шалина, В.А. Тихонов,
Н.Р. Степанова // Фундаментальные исследования. – 2022. –
№ 2. – С. 61–65.
4. Баранов, А.Г. Причины неравномерности развития регионов /
А.Г. Баранов, Е.В. Баранова // Вестник Сургутского государственного
университета. – 2018. – Т. 2, № 20. – С. 31–38.
5. Панфилов, А.В. Потенциал внедрения цифровых двойников города
в условиях приполярных городов на примере города Салехарда /
А.В. Панфилов // Системные технологии. – 2021. – Т. 1, № 38. –
С. 148–154.
6. Лысенко, Д.А. Метод автоматизированной адаптации цифрового
двойника объекта строительства / Д.А. Лысенко // Инженерностроительный вестник Прикаспия. – 2020. – Т. 4, № 34. – С. 139–141.
7. Анисимов, Н.В. Проблемы городской среды в контексте развития
мегаполиса / Н.В. Анисимов // Культурная жизнь Юга России. – 2018. –
Т. 1, № 68. – С. 11–14.
8. Цифровизация
в
строительстве
как
эффективный
инструмент
современного развития отрасли / В.Т. Ерофеев, А.А. Пиксайкина, А.Г.
12
Булгаков, В.В. Ермолаев // Эксперт: теория и практика. – 2021. – Т. 3,
№ 12. – С. 9–13.
9. Шпак, П.С. Концепция цифровых двойников как современная тенденция
цифровой экономики / П.С. Шпак, Е.Г. Сычева, Е.Е. Меринская //
Вестник Омского университета. Серия «Экономика». – 2020. – Т. 18,
№ 1. – С. 57–68.
10. Гретченко А. А. Формирование цифровой экономики в России / А. А.
Гретченко, О. Г. Деменко, И. В. Горохова // Вестник Российского
экономического университета имени Г.В. Плеханова. – 2018. – Т. 3,
№ 99. – С. 3–11.
13