Разработка основ построения системы учета подземных сооружений

На правах рукописи

Щукина Екатерина Александровна

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ПОСТРОЕНИЯ

СИСТЕМЫ УЧЕТА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

05.23.22 - Градостроительство, планировка сельских населенных пунктов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург – 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» на кафедре урбанистики и дизайна городской среды.

Научный руководитель:	доктор архитектуры, профессор Митягин Сергей Дмитриевич (Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет)
Официальные оппоненты:	доктор технических наук, профессор Зубков Юрий Сергеевич (ГУП «Ленгипроинжпроект», Санкт-Петербург) кандидат технических наук Богданов Анатолий Станиславович (Комитет по градостроительству и архитектуре Санкт-Петербурга)
Ведущая организация:	ОАО «НИИПГрадостроительства», Санкт-Петербург

Защита состоится «22» декабря 2010 года в 12.00 на заседании диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.223.05 при ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, г. Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4, ауд. 505-А.

Тел/факс: (812) 316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».

Автореферат разослан «19» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор архитектуры, доцент

С.В. Семенцов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Одним из важнейших направлений современного градостроительства является развитие подземной городской среды.

Проблема освоения подземного пространства в крупных и крупнейших городах в настоящее время приобретает все большую актуальность в связи с дефицитом свободных территорий для нового строительства, необходимостью увеличения пропускной способности улично-дорожной сети, ростом потребности в организации мест постоянного и временного хранения автотранспорта, стремлением к упорядочению всех видов культурно-бытового обслуживания, повышению художественно-эстетических и санитарно-гигиенических качеств застройки, улучшению экологической ситуации.

В то же время, возможности использования подземного пространства городов ограничиваются сложными инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями, наличием уже построенных и эксплуатируемых подземных сооружений, что приводит к значительному усложнению процессов градостроительного планирования, проектирования и строительства, а также к повышению требований безопасности эксплуатации подземных сооружений.

Над проблемами освоения, рационального использования подземного пространства и строительства подземных сооружений работают архитекторы, инженеры, экономисты — Богданов А.С., Голицинский Д.М., Голубев Г.Е., Ильичев В.А., Ломакин Е.А., Мангушев Р.А., Петренко Е.В., Петренко И.Е., Плотников Г.И., Поддубный В.В., Рудяк М.С., Улицкий В.М., Умнов В.А., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. и многие другие. В работах ученых и исследователей вышеуказанные проблемы рассматриваются в рамках градостроительного, архитектурно-пространственного, инженерного, экономического аспектов подземной урбанистики.

Важным условием эффективного и планомерного использования подземного пространства является его органическая взаимосвязь с «поверхностной» планировкой и застройкой, а также сочетание различных видов подземных сооружений с учетом их дальнейшего развития. При комплексном освоении подземной городской среды особое значение приобретает рациональная организация ее вертикального зонирования и учет взаимосвязей подземных сооружений в пространстве.

В последнее время в крупных и крупнейших городах появляются зоны наиболее активного, комплексного и многоуровневого использования подземного пространства, в связи с чем повышается опасность влияния процессов строительства и эксплуатации подземных сооружений друг на друга и на поверхностные объекты. Соответственно при проектировании и строительстве новых подземных объектов необходимо принимать во внимание особенности размещения и характеристики существующих подземных сооружений.

Пространственные данные о подземных сооружениях и свойствах подземной среды накапливаются в составе отраслевых информационных ресурсов органов исполнительной власти или уполномоченных городских организаций и служб, что влечет за собой дублирование данных по одним объектам и, наоборот, неактуальность или недостаточность информации по другим объектам. Отсутствие отдельных видов пространственной информации или ее неактуальность приводит к снижению эффективности управления развитием территорий в части комплексного градостроительного освоения подземного пространства, недостаточной оперативности в принятии ответственных управленческих решений, снижению качества государственных и иных информационных услуг, оказываемых населению, органам власти и городским организациям.

Таким образом, развитие подземной городской среды должно осуществляться на основе широкомасштабного планирования с учетом эффективности использования подземного пространства и безопасности эксплуатации подземных сооружений, для чего необходима организация единой автоматизированной системы учета существующих, вводимых в эксплуатацию и проектируемых подземных сооружений, содержащей достоверную и актуальную информацию об их местоположении, основных характеристиках и правообладателях, а также о свойствах подземной среды.

Целью исследования является разработка основ построения автоматизированной градостроительно-информационной системы, обеспечивающей комплексный учет подземных сооружений на территории города и эффективное градостроительное освоение и рациональное использование подземного пространства, на основе изучения современного состояния развития подземной среды крупных и крупнейших городов и возможностей геоинформационных технологий.

Задачами диссертационной работы являются:

1. Анализ специфики использования подземного пространства в городах на современном этапе развития городской инфраструктуры, в том числе изучение основных направлений использования подземного пространства, характеристик подземных сооружений и методов их строительства, а также разработка классификации подземных объектов с учетом результатов обследования и определение основных принципов зонирования территории крупных и крупнейших городов по степени использования подземного пространства.
2. Изучение существующего состояния и определение задач развития систем управления подземным пространством и учета подземных сооружений, в том числе анализ нормативных документов в области освоения подземного пространства и учета объектов капитального строительства, определение основных принципов градостроительного планирования подземной городской среды, а также анализ причин и последствий нарушения режима ее использования и определение способов решения данной проблемы.
3. Изучение практики применения геоинформационных технологий в сфере управления территориями городов и учета объектов капитального строительства, а также анализ возможностей создания системы учета подземных сооружений на базе геоинформационной системы с функциями трёхмерного моделирования.
4. Разработка методических основ построения автоматизированной системы учета подземных сооружений, в том числе определение основных требований к построению системы, разработка структуры и основных принципов функционирования системы, формирование перечня данных информационных блоков с учетом необходимой и достаточной информации по подземным объектам и свойствам подземной среды, а также определение роли системы в градостроительстве и развитии подземной городской инфраструктуры.

Предметом исследования является информационное обеспечение эффективного использования градостроительного потенциала подземного пространства путем усовершенствования учета подземных сооружений на территории города.

Объектом исследования являются подземная среда, подземные сооружения, участки подземного пространства, используемые для строительства и эксплуатации подземных объектов, на территории городов и их учет в современных условиях и перспективе.

Методы исследования: системный многофакторный подход к исследуемому вопросу, аналитический обзор нормативно-правовой, нормативно-технической и непосредственно технической документации, графическое моделирование с использованием вычислительной техники, систематизация информации и ее анализ на возможность и необходимость применения для целей исследования, обследование наиболее типичных подземных сооружений в Санкт-Петербурге и ряде других городов.

Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что впервые предложена модель и разработана методология построения и структура единой автоматизированной системы учета подземных сооружений города на базе геоинформационной системы с функциями трехмерного моделирования на основе принципов непрерывного межведомственного взаимодействия с подробным описанием характеристик объектов, которые должны быть включены в каждый из отраслевых информационных блоков системы.

Достоверность результатов исследования. Результаты исследования базируются на основных положениях действующей нормативно-правовой и нормативно-технической документации, современных тенденциях в сфере градостроительства, учета объектов капитального строительства, информационных технологий и не противоречат опыту и исследованиям других авторов.

Практическая значимость работы заключается в том, что выводы и результаты диссертационного исследования предназначены для повышения эффективности управления развитием городских территорий в части комплексного градостроительного освоения и планирования подземного пространства и могут быть использованы при совершенствовании информационных систем обеспечения градостроительной деятельности и иных отраслевых информационных систем, а также при формировании комплексных систем учета подземных сооружений городов.

Методические рекомендации по массовой технической инвентаризации инженерных сетей эксплуатирующих организаций (балансодержателей) геодезическими методами, разработанные автором в процессе и по результатам выполнения работ по технической инвентаризации инженерных сетей отделом землеустройства Санкт-Петербургского государственного унитарного предприятия «Городское управление инвентаризации и оценки недвижимости» (ГУП «ГУИОН»), в которых автор принимал непосредственное участие, и включенные автором в диссертационное исследование как метод частичного формирования одного из информационных блоков системы, применяются ГУП «ГУИОН» на практике по настоящее время.

Апробация результатов исследования. Основные результаты исследования представлены и обсуждены на совещаниях отдела землеустройства ГУП «ГУИОН» в 2008-2010 гг.; на семинаре подразделения СРО «Некоммерческое партнерство «Организация деятельности кадастровых инженеров» по Санкт-Петербургу и Ленинградской области в 2010 г.; на межрегиональных семинарах Санкт-Петербургского центра научно-технической информации «Прогресс» в 2008 – 2010 гг.; на семинарах ФГОУ ДПО «Петербургский энергетический институт повышения квалификации» в 2009-2010 гг.; на 63-й Международной научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов СПбГАСУ в 2010 г.

Результаты исследования опубликованы в четырех статьях, две из которых в издании, включенном в список ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии, списка сокращений и приложений. Объем работы составляет 250 страниц, в том числе 14 таблиц, 31 рисунок, 122 фотографии. Список литературы содержит 92 наименования, в том числе – 84 на русском языке.

Положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование необходимости создания единой системы учета подземных сооружений города с целью повышения эффективности использования подземного пространства и развития подземной городской среды.
2. Формирование автоматизированной системы учета подземных сооружений города на базе геоинформационной системы с функциями трёхмерного моделирования на основе принципов: единства (комплексности), непрерывного межведомственного информационного взаимодействия, сопоставимости данных.
3. Методологические основы построения и функционирования системы, перечень данных информационных блоков системы.
4. Предложения по зонированию территорий городов по степени использования и условиям освоения подземного пространства и по применению данных системы для разработки градостроительной документации.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обосновывается актуальность темы, формулируются цель, задачи, предмет, объект и методы исследования. Изложены сведения о научной новизне и практической значимости работы.

В ГЛАВЕ 1 «АНАЛИЗ ОПЫТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА В ГОРОДАХ» рассматриваются особенности освоения городского подземного пространства, характеристики подземной среды, методы и технологии строительства городских подземных сооружений. Автором составлена классификация основных направлений использования подземного пространства с указанием видов подземных сооружений, проблем и задач, которые решаются в рамках каждого направления, а также информационно-аналитическая модель, отражающая характеристики и свойства подземных сооружений.

Автором проведен осмотр и фотографирование наиболее типичных подземных сооружений крупнейшего города Санкт-Петербурга: общедоступных объектов и к которым удалось получить доступ. 122 фотографии представлены в научной работе, в том числе ряд фотографий подземных сооружений, сделанных за рубежом.

На основании обобщения классификаций в литературных источниках и непосредственно обследования в натуре автором составлена расширенная классификация подземных сооружений крупных и крупнейших городов по назначению и функциональному использованию с иллюстрациями. В данной классификации выделены отдельные подвиды наиболее общих видов подземных сооружений в соответствии со сложившимися укрупненными классификациями в литературных источниках.

С целью определения степени освоения подземного пространства в различных зонах крупных и крупнейших городов, автором составлена укрупненная схема зонирования территории крупнейшего города Санкт-Петербурга с выделением четырех зон: высокой, средней, низкой и наименьшей степеней использования подземного пространства (см. рис. 1), а также описание данных зон. Степень использования подземного пространства определена на основе качественных характеристик: типа и плотности застройки, территориальных зон в соответствии с генеральным планом города, основных видов подземных сооружений, расположенных на территориях в настоящее время и которые, как предполагает автор на основе отечественного и зарубежного опыта, в перспективе могут располагаться в тех или иных зонах.

Проведенное исследование свидетельствует о том, что в последнее время в крупных и крупнейших городах появляются зоны наиболее активного и многоуровневого использования подземного пространства с комплексным сочетанием практически всех видов подземных сооружений. Тем не менее, несмотря на большое количество подземных сооружений, расположенных в подземном пространстве, подземный ресурс городской территории используется недостаточно. Более того, условием планомерного и рационального использования подземного пространства является функциональная и архитектурно-композиционная взаимосвязь подземных объектов с поверхностной планировкой и застройкой, между различными типами подземных сооружений, их цельное и взаимосогласованное решение с учетом последующих этапов развития, для чего необходимо планирование подземного пространства и комплексный учет подземных сооружений на территории города.

С целью выявления проблем в сфере развития подземной городской среды и определения способов их решения в ГЛАВЕ 2 «СУЩЕСТВУЮЩЕЕ СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПОДЗЕМНЫМ ПРОСТРАНСТВОМ И УЧЕТА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ ГОРОДА» автором проанализированы основные нормативно-правовые и нормативно-технические документы, определяющие порядок освоения и использования подземного пространства, строительства и учета подземных сооружений, информационного обеспечения развития подземной городской инфраструктуры. Определены градостроительные основы освоения подземного пространства в крупных и крупнейших городах, в том числе составлена информационно-аналитическая модель влияния условий городской среды на развитие подземных сооружений города. Выполнен анализ нарушений режима использования подземного пространства на основе отечественного и зарубежного опыта, определен перечень проблем, связанных с использованием подземного пространства, показаны последствия и предложены пути решения.

Анализ нормативно-правовых и нормативно-технических документов в области освоения подземного пространства, показал, что в настоящее время необходимым условием развития подземной городской среды является усовершенствование нормативной базы в сфере регулирования недропользования и иных отношений, связанных со строительством и эксплуатацией подземных сооружений.

Освоение подземного пространства является одним из перспективных направлений градостроительного развития территории. Порядок комплексного использования подземного пространства должен определяться на всех стадиях градостроительного и архитектурного планирования и проектирования.

Существующие проблемы формирования подземной городской среды, безопасности эксплуатации подземных сооружений связаны с рядом нарушений использования подземного пространства, строительства и эксплуатации объектов подземной инфраструктуры. Неактуальность пространственных данных и отсутствие комплексной информации о подземных сооружениях города может привести к неправильным выводам относительно рационального использования подземного пространства.