Пространственный анализ и обновление малых городов

А. А. Лебедев

Московский архитектурный институт (государственная академия), Москва, Россия

Аннотация

В статье рассмотрены актуальные проблемы городской среды малых исторических городов России. Делается обзор современных градостроительных моделей и различных типов анализа, таких как: spacematrix (различные типы городской сети), spacesyntax (связанность улично-дорожной сети), MIT (модель функционального разнообразия). Результаты различных методов пространственного анализа могут быть сопоставлены друг с другом и с другими данными градостроительного анализа территории поселений, такими как ландшафтно-визуальный анализ, анализ социальной связанности и пешеходной доступности, которые наиболее развиты в отечественной архитектурной школе.

Введение

В современных условиях происходит переход от общества модерна к постмодерну, от индустриальной к постиндустриальной модели экономики, которая движется к четвертой промышленной революции. «Мы живем в период сбоя привычных ментальных операций. Инерциальные объяснительные и классификационные схемы на глазах утрачивают релевантность, а если и не утрачивают, то превращаются в непредсказуемые и неожиданные методологии, пронизанные новыми смыслами и содержанием» [1, с.17]. В ответ на изменения общества, его социально-экономического уклада, изменяется и структура города. Все города мира конкурируют друг с другом за человеческий и, главным образом, интеллектуальный̆ ресурс, инвестируя в развитие инфраструктуры и качество городской среды.

Качество среды обитания людей особенно актуально для малых городов России, которых по отношению к другим городам наибольшее количество, порядка 789 (рис. 1) по итогам переписи 2010 года. В малых российских городах живет 17% населения, в отличие от европейских малых городов, где живет порядка 50% населения. Однако рост численности населения в малых городах РФ с 1990-х годов сменился на спад (рис. 1). Это связано с низким уровнем жизни, миграцией, отсутствием достаточного количество рабочих мест, неудовлетворительным качеством городской среды. Города имеют низкую плотность населения, низкие показатели связанности улично-дорожной сети, часто неоднородную и хаотичную застройку, отсутствуют достаточное количество общественных пространств.

Рис. 1. Слева: соотношение количества городов России по их размерам от малых до крупнейших; справа: схема численности населения Ростова Великого.

В последнее время проводится ряд конкурсов на развитие малых городов, в том числе Всероссийский конкурс лучших проектов создания комфортной городской среды в малых городах и исторических поселениях, проводимый правительством РФ с 2018 года по всей России. Однако, помимо положительного эффекта привлечения к проблеме малых городов, конкурсных предложений не всегда достаточно для полноценного решения всех проблем городской среды. Отсутствует единое понимание и концепция градостроительных решений относительно развития малых городов. Часто конкурсы направлены не на комплексное развитие города или каркаса общественных пространств, а на дизайн малых архитектурных форм или на проектирование малозначительных заброшенных частей поселений.

Остаются основные градостроительные проблемы малых городов, такие как: низкая плотность населения, отсутствие концентрированных общественных пространств (рис. 2), бессвязность территорий, пустынность и бесхозность общих пространств, центры городов и главные площади не социально-ориентированы, а существуют для машин и парковок, улицы и общественные пространства безлюдны и не оживлены, нет достаточного количества разных по функциям точек притяжения.

Поэтому требуется, при оптимальном балансе издержек и необходимых мер, найти синергию новых градостроительных решений и внедрения современных урбанистических практик для повышения качества жизни большинства российских городов. Важно выявить универсальные комплексные акупунктурные методы работы с городской средой, компенсирующие ее проблемы и подталкивающие городское окружение к поэтапному гармоничному развитию.

Атласы оформления улиц и магистралей, единые стандарты и методы оценки качества городской среды не учитывают свойственные людям потребности в социальной плотности и пространственной интеграции средовых комплексов. В малых городах, общественные пространства превращаются в псевдо-общественные, работающие по праздникам и не востребованные в будние дни. Содержание пустующих площадей требует излишних затрат при обустройстве и эксплуатации [3].

Рис. 2. Сравнение открытых публичных пространств европейского малого города Люцерн и российского Торжка, сопоставимых по масштабу и численности населения (фрагменты планов даны в размере 500х500 метров)

Современные инструменты пространственного анализа

В настоящее время в зарубежном градостроительстве существует несколько инструментов пространственного анализа городской ткани: Spacematrix фокусируется на различных типах городской ткани и ее плотности, Spacesyntax имеет дело со связанностью улично-дорожной сети и «Модель функционального разнообразия» (MIT) работает с балансом и смешанностью функций, таких как жилье, работа и услуги. Результаты этих различных инструментов пространственного анализа могут быть сопоставлены друг с другом и с другими данными градостроительного анализа территории поселений, такими как ландшафтно-визуальный анализ, анализ социальной связанности и пешеходной доступности, которые наиболее продвинуты в отечественной архитектурной школе.

Spacematrix рассматривает плотность городов как позитивный и, безусловно, полезный инструмент городского планирования (рис. 3). Это руководство, исследующее логику между плотностью, планировкой и характеристиками города, является незаменимым инструментом для архитекторов и градостроителей, а также разработчиков, экономистов, инженеров, политиков и студентов. Подробнее данный тип анализа рассматривается в совместной работе Ю.М. Моисеева и И.А. Крашенинникова [4]. Наиболее важным предложением по развитию Spacematrix, помимо четкого определения плотности, является то, что комфорт определяется не только предельной плотностью, но и пористостью или количеством открытых пространств. На графике ось «Y» указывает на плотность фондов (ПФ), а на оси «X» показано отношение площади наружны пространств (Sн.п.) к площади участка, названное «коэффициент открытых пространств» (Кн.п. = =Sн.п./Sу, где Sн.п. = площадь наружных пространств, включая площадь эксплуатируемых крыш, террас и стилобатов; Sу. – Площадь участка). Коэффициент открытых пространств (КНП) описывает вместительность или отношение наружных и внутренних пространств, а «L» представляет среднюю этажность (рис. 4).

Рис. 3. Схема spacematrix. Различное отношение застройки к свободному пространству при одинаковой плотности: 1 – малоэтажная застройка с высоким коэффициентом застройки; 2 – среднеэтажная застройка с оптимальным коэффициентом застройки;

3 – высокоэтажная застройка с низким коэффициентом застройки

Рисунок 3 демонстрирует, как может выглядеть один и тот же участок с одной и той же плотностью, но при разном коэффициенте застроенности. На левом примере этого рисунка коэффициент застройки (Коэффициент застройки = Sз/ Sу) высокой, а на правом – низкий. Концепция пористости городской ткани подтверждает выводы Spacematrix, анализом пространственных моделей городской застройки из разных городов. Выявленные типы городской застройки показаны в общей системе координат ПФ/КНП. Районы с высокой плотностью фондов и высоким коэффициентом застройки – это городские районы со среднеэтажными зданиями, в которых преобладают кварталы– колодцы. И наоборот, городские районы с низкой плотностью фондов и коэффициентом застройки, как правило, состоят из малоэтажных одиночных домов с большими садами. Районы с высоким ПФ, но низким КНП, как правило, представляют собой районы с многоэтажными зданиями, окруженными большими открытыми пространствами. В частности, к этой категории относятся жилые районы послевоенного периода. Городские районы с высоким КНП, но низким ПФ, как правило, представляют собой малоэтажные дома с небольшими садами или промышленные зоны.

Рис. 4. График отношения наружных и внутренних пространств в застройке с учетом наружных пространств на эксплуатируемых крышах (по [4])

Spacesyntax. За последние три десятилетия этот метод, разработанный Биллом Хиллером и его коллегами из Университетского колледжа Лондона, применялся в городских исследованиях по всему миру. Этот метод состоит из расчета конфигурационных пространственных отношений в искусственной среде. Согласно Хиллеру, городской анализ spacesyntax состоит из четырех аспектов. Во-первых, это способ изображения городского пространства. Во-вторых, это ряд методов анализа города как связанной сети. В-третьих, это набор методов для наблюдения за тем, как эти пространственные сети соотносятся с функциональными моделями, такими как перемещение, землепользование, дифференциация территорий, модели миграции и даже социальное благополучие. В-четвертых, spacesyntax позволил создать набор теорий о том, как городские пространства в целом соотносятся с социальными, экономическими и когнитивными факторами, которые формируют их и на которые они влияют. Этот метод был применен по всему миру в большом количестве городов. Таким образом, в настоящее время существует обширная база данных [12]

Метод spacesyntax позволяет рассчитать степень интеграции улично-дорожной сети между городскими кварталами с помощью топологического и геометрического расстояния в сочетании с метрическими показателями. Для автоматизированного анализа применяется программа DepthmapX, которая строит оси дорог, и на основе пересечения их друг с другом и уровне углового отклонения показывает степень связанности того или иного узла со всей системой в целом. Результаты анализа можно использовать для обнаружения улиц или областей, которые уже являются основными местами притяжения или катализаторами социальной и экономической жизни. Также на основе результатов анализа можно определить потенциально успешные городские территории. Для определения мест с высоким градостроительным потенциалом планируется дополнить показатели связанности и интегрированности улично-дорожной сети моделью кластеризации публичных пространств на основе концентрации якорных точек и распределения плотности населения по районам города[4].

Модель функционального разнообразия

Эта модель была разработана для измерения степени многофункциональности городских пространств. Городское моделирование осложняется разнообразием методов, показателей и информации. Все более сложные городские модели требуют огромных объемов физических и социально-экономических данных, которые часто являются неполными или имеют ограниченный доступ. Это требует новых инструментов и алгоритмов моделирования, которые могут учитывать эти пробелы в данных. Модель работает со степенью смешения функций в количественном и процентном отношении жилья, рабочих мест и услуг. Схемы показывают расположение разных типов городских пространств относительно распределения в них функций. Исторические центры городов стремятся оказаться в середине условного треугольника, вбирая в себя по 33 процента каждой из функций, в то время как послевоенные районы находятся на краю треугольника, являясь монофункциональными (рис. 5). Исследование Ван ден Хоека показывает, что существует связь между плотностью фондов и степенью многофункциональности. В районах, где самая низкая плотность (ниже 0,5) нет функционального разнообразия, в отличие от мест с высокой плотностью фондов (более 1,5).

Рис. 5. Схема функционального разнообразия. Вершины треугольника – услуги, работа и жилье. Середина треугольника – оптимальный показатель соотношения функций (по 33% каждой из функций) для успешной застройки, что соответствует историческим центрам городов

Сопоставление различных типов анализа

Сравнительный анализ плотности фондов, интеграции сети и функционального баланса был проведен для северной части Роттердама и описан в статье «Combination of Space Syntax with Spacematrix and the Mixed Use Index. The Rotterdam South test case» [8]. Анализ показал корреляцию между многофункциональностью, плотностью и интеграцией. Районы, где отмечен высокий уровень пространственной интеграции (связанность улично-дорожной сети) и плотности, как правило, сильно урбанизированы и имеют высокую степень функционального разнообразия. И наоборот, районы с низкой плотностью и низкой пространственной интеграцией, являются более пригородными, и имеют низкую степень функциональной смешанности. Другими словами, эта комбинация плотности и интеграции является отличительным инструментом для оценки потенциала развития. Поэтому он был использован для оценки градостроительных проектных предложений и выявления зон первоочередных преобразований городской среды. На теоретическом уровне можно сделать следующее обобщение: чем выше локальная и глобальная интеграция улично-дорожной сети и чем выше плотность, тем более многофункциональным является тот или иной район. Вопрос заключается в том, как работает эта комбинация моделей в застройке с низкой плотностью и ограничениями, связанными с сохранением и использованием культурного наследия.

Апробирование различных типов анализа на примере Ростова Великого

Вышеперечисленные типы анализа были апробированы в этом исследовании для Ростова Великого. Spacesyntax (интеграция улично-дорожной сети) была посчитана автоматически с помощью программы depthmapX. Результаты показали, что наибольший коэффициент интеграции находится на пересечении улицы Луначарского, ведущей к Московскому вокзалу, и улицы декабристов (Московское шоссе), ведущей в Переславль– Залесский и Москву, что подтверждает степень достоверности результата расчетов (рис. 6).

Рис. 6. Схема интеграции улично-дорожной сети по методу spacesyntax. Центр города Ростова Великого. Красный цвет обозначает высокую степень интеграции, а синий – низкую. Пунктирный круг обозначает реальное место наибольшей активности

Однако видно, что в этой области низкий уровень плотности фондов, и отсутствует функциональное разнообразие. Это место в основном является пустырем, обусловленным буферной зоной памятника федерального значения [6]. Помимо этой области сам центр города при его достаточной связанности имеет крайне низкие показатели плотности. Это связано с тем, что историческое ядро обладает буферной зоной охраны природно-исторического ландшафта [7]. Но неиспользование большого потенциала для развития средовых комплексов тормозит социальное и экономическое развитие города. В городе не формируются участки современной комфортной среды и город постоянно теряет население. В таком конфликте нужно выработать особенное индивидуальное отношение к подходам градостроительного проектирования и создания пространства. Получившаяся зона с наибольшей интеграцией и связанностью улично– дорожной сети не совпадает с зоной фактической активности (на рисунке 6 обведено пунктиром), плотности застройки и высокой степени функционального разнообразия.

Выводы

Гипотеза о том, что при помощи совмещения результатов анализа плотности фондов, пространственной интеграции и степени функционального разнообразия возможно получить достоверные рекомендации по объемно-пространственной организации городской среды в полной мере не подтвердилась. Однако эти инструменты могут использоваться как ключ для нахождения самых эффективных точек роста, развивая

которые можно получить другое качество городской среды и города в целом. В качестве общей системы знаний предполагается использовать методологию когнитивной урбанистики. Методика определения минимально необходимого публичного пространства включает следующие этапы:

• моделирование социального освоения территории в различных режимах: с учетом времени суток, времени года, будничных и праздничных дней;

• расширение программы и функционального сценария для территории общего пользования;

• пространственно-композиционная организация пешеходных пространств на основе компоновки средовых комплексов различного масштаба;

• уменьшение площади неиспользуемой «маргинальной» территории;

• описание градостроительного регламента в виде локальных градостроительных рекомендаций [2].

В дальнейшем исследовании планируется проанализировать целый ряд малых исторических городов для уточнения закономерностей кластеризации публичных пространств и распределения плотности населения по районам. Градостроительные модели когнитивной урбанистки позволяют получить интегрированные рекомендации, которые дополняют историко-культурные опорные планы, ландшафтно-визуальный анализ и т.д. Все это в совокупности даст эффективный инструмент для разработки рекомендаций для градостроителей, архитекторов, муниципалитета и местного гражданского сообщества.

Литература

1. Дугин А.Г. Постфилософия. Три парадигмы в истории мысли. – Москва: Академический проект, 2020. – 504 с.

2. Крашенинников А.В. Когнитивная урбанистика: архетипы и прототипы городской среды. – Москва: Курс, 2020 – 210 с.

3. Крашенинников А.В. Перспективные модели публичных пространств городской среды / А.В. Крашенинников, Е. Николаев // Архитектура и строительство России. Ежемесячный научно-практический и культурно-просветительский журнал. – № 1(229). – 2019. – С. 34–39. – URL: http://www.asrmag.ru/1-2019/ASR-1-2019-Krasheninnikov_compressed.pdf

4. Моисеев Ю.М. Современные типы жилой застройки характеристики городской ткани: Учебное пособие / Ю.М. Моисеев, И.А. Крашенинников. – Москва: МАРХИ, 2020.

5. Кристофер Александер. Язык Шаблонов. – Москва: Издательство Студии Артемия Лебедева, 2014. – 1096 с.

6. Щенков А.С. Малый русский город. Типология застройки // Architecture and ModernInfrmation Technologies. – 2017. – № 1(38). – С. 281–290. – URL: http://marhi.ru/AMIT/2017/1kvart17/shenkov/index.php

7. Щенков А.С. Охранный регламент территории общего пользования малых исторических городов // Architecture and ModernInfrmation Technologies. – 2019. – № 4(49). – С. 87–95. – URL: https://marhi.ru/AMIT/2019/4kvart19/PDF/06_shchenkov.pdf

8. Van Nes A. Combination of Space Syntax with Spacematrix and the Mixed Use Index. The Rotterdam South test case. Proceedings: Eighth International Space Syntax Symposium Edited by M. Greene, J. Reyes and A. Castro. Santiago de Chile: PUC, 2012. – P. 12

9. Lynch Kevin. The Image of the City. Massachusetts and London: The M.I.T. Press Massachusetts Institute of Technology Cambridge, England, 1959.

10. Lindsay G. The New-New Urbanism. Fast Company. – 2010. – February. – P. 88–95.

11. Berghauser Pont M. and Haupt, P. Spacematrix – Space, Density and Urban Form. –

    Rotterdam: NAi Publishers, 2010, – P. 36.

12. Hillier B. Space is the Machine. – Cambridge: Cambridge University Press, 1996. – P. 124– 126.

13. Forsyth A. Measuring Density: Working Definitions for Residential Density and Building Density. Design Brief, 8. – Minesota: Design Center for American Urban Landscape, University of Minesota, 2003. – P. 44–47.