ISBN 5-86911-268-0 УПРАВЛЕНИЕ В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ Уфа, 1999 РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УДК 681.3, 681.518, 628.512.2 СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ, ОСНОВАННЫЙ НА ТЕХНОЛОГИЯХ ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАНИЙ Ю. С. КАБАЛЬНОВ, А. М. МОКРУШИН ∗ , В. Г. ГОРБАЧЕВ ∗∗ ∗ Уфимский государственный авиационный технический университет Тел : (3472) 23 78 76 E-mail : root@informatic.ugatu.ac.ru 450000, Уфа, ул. К. Маркса, 12 ∗∗ Центр Системных Исследований «Интегро» Тел : (3472) 28 43 17 E-mail : wadim@integro.rb.ru 450005, Уфа, ул. 50 лет Октября, 24, офис 111 Аннотация: В статье рассматриваются некоторые аспекты создания единой общегородской автоматизированной системы сбора и обработки информации о территориях и территориальных процессах с целью социально-экономического мониторинга городских территорий. Ключевые слова: cоциально-экономический мониторинг ; информационная система ; получение знаний ; Data Mining ВВЕДЕНИЕ Эффективное управление городским хозяйством предполагает знание полной и достоверной информации о процессах, протекающих на территории города. Комплексными целями управления городским хозяйством можно считать следующие : • создание условий для комфортного проживания жителей города ; • увеличение доходной части городского бюджета за счёт назначения обоснованной величины платы за владение и пользование объектами недвижимости, эффективного освоения «неудоб- 136 Кабальнов Ю. С., Мокрушин А. М., Горбачев В. Г. ных» участков территории города и повышения их инвестиционной привлекательности ; • минимизация расходной части городского бюджета за счёт повышения уровня организации и управления хозяйственными процессами в городе. Одним из наиболее эффективных путей достижения данных целей является создание комплексной системы моделирования городской территории, позволяющей анализировать протекающие на территории процессы и прогнозировать их развитие. На сегодняшний день в силу ряда причин (в том числе и экономического характера) практически отсутствуют единая концепция и методология построения моделей городских территорий, из-за чего каждый крупный город вынужден создавать подобную модель «под себя», так как сколько-нибудь полезной для практики модели некоторого «обобщённого» города не существует. Создание модели города и проведение на ее основе мониторинга социально-экономического развития городской территории позволят осуществлять оперативный анализ текущей ситуации в городе, прогнозировать дальнейшее развитие городской территории. В конечном итоге это должно привести к увеличению доходной части городского бюджета за счёт создания более гармоничной функциональноструктурной организации городского хозяйства, повышения уровня организации и управления хозяйственными процессами, назначения обоснованных платежей за пользование городскими ресурсами (в первую очередь земельными), а также учёта прав собственников и пользователей объектами недвижимости. Вследствие сложности и громоздкости хозяйства крупного города и трудностей и малой эффективности в этом случае жёсткого административного управления, целесообразным является создание единой общегородской автоматизированной системы сбора и обработки информации о территории и территориальных процессах, являющейся частью системы саморегуляции как всего города, так и отдельных его наиболее крупных районов. Такая общегородская информационная система, основанная на новейших методах обработки информации, позволит оперативно и комплексно обрабатывать большие массивы информации, с высокой степенью достоверности моделировать развитие городской территории, «проигрывая» на компьютере различные сценарии развития города и оценивая при этом значения параметров данного развития, например, прогнозируемый уровень доходности бюджета. Иными словами, данная информационная система будет осуществлять поддержку принятия должностными лицами города наиболее ответственных решений. В настоящей статье рассматри- Социально-экономический мониторинг 137 ваются некоторые аспекты создания единой общегородской автоматизированной системы сбора и обработки информации о территориях и территориальных процессах с целью социально-экономического мониторинга городских территорий. 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРОДА КАК ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ Город как сложная система обладает следующими системными свойствами. 1. Город — это целостная система разнообразных территориальных процессов. Все процессы на территории города тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены. 2. Город — это динамичная и развивающаяся система. Модель города должна отражать временной аспект в разных временных масштабах (оперативный, тактический, стратегический). 3. Город — принципиально пространственная система, поэтому адекватная модель городских процессов может быть создана только с использованием геоинформационных систем, отражающих пространственный аспект в распределении городских ресурсов. Являются ошибкой попытки создать адекватную модель городского управления без учёта пространственного аспекта. 4. Город — сложная система в среде которой действует большое число динамичных случайных факторов, часть из которых не может быть не только измерена, но и не может быть достоверно выделена из среды исследователем. Для анализа функционирования градостроительной системы требуется применять самые современные методы обработки статистической информации о территории. 5. Город — многоуровневая система. Следовательно, комплексная модель города также должна быть многоуровневой. Комплексная социально-экономическая оценка территории города включает : • анализ природных условий и ресурсов ; • анализ размещения объектов хозяйства и населения ; • систематизацию и описание резервных площадок для размещения перспективного городского и рекреационного строительства и др. 138 Кабальнов Ю. С., Мокрушин А. М., Горбачев В. Г. Модель города существенно зависит от индивидуальных особенностей как самого города, так и положения его на территории страны. На федеральном и региональном масштабных уровнях это : • положение региона на территории России ; • положение города в региональной системе населённых мест (опорный каркас территории), ограниченной 3-4-х часовой доступностью города как регионального центра и такой же доступностью региональных зон отдыха и туризма ; • положение в групповой системе населённых мест (например, для Уфы групповая система — это Большая Уфа, для южной группы городов Республики Башкортостан — городская агломерация Стерлитамак-Салават-Ишимбай). Модель города уровня городского хозяйства (планировочная организация территории) должна включать модели следующих территориальных объектов и подсистем. 1. Объекты (ресурсы), распределённые по территории города : • • • • • • • • • основные объекты недвижимости ; земельные участки ; здания и сооружения ; жилые и нежилые помещения ; территориальные зоны, отражающие различные свойства территории или установленные ограничения на использование и развитие объектов и функций ; транспортные магистрали ; инженерные коммуникации ; людские ресурсы ; природные ресурсы. 2. Подсистемы градостроительной системы : • жилая подсистема — селитебные зоны — (территория селитебной части города, её конфигурация, плотность расселения, размещение центров города и планировочных районов) ; • производственная подсистема (инфраструктура) (емкость промышленных предприятий по количеству работающих, их число, взаимное расположение, в т.ч. по отношению к селитебным территориям города) ; Социально-экономический мониторинг 139 • подсистема обслуживания населения (здравоохранение, правопорядок, химчистки, гаражи, автостоянки) ; • торговая подсистема ; • подсистема общественных и историко-культурных объектов (культура, образование, отдых, спорт) ; • подсистема неосвоенных и зарезервированных территорий и объектов (градостроительные резервы) ; • подсистема природных (в т.ч. водных) ресурсов ; • подсистема жизнеобеспечения — инженерная инфраструктура (энергоснабжение, теплоснабжение, водоснабжение, газоснабжение) ; • транспортная подсистема (время сообщения или доступность промышленных предприятий от жилых образований города) : • система магистральных улиц и общественного транспорта, тем или иным способом влияющая на время сообщения между промышленными и жилыми районами города ; • система железнодорожного транспорта и др. Все перечисленные подсистемы пространственно распределены и тесно взаимодействуют между собой в соответствии с пространственными топологическими отношениями. На определённом уровне детализации территориальной структуры города всегда можно выделить : центры (точечные объекты), оси (линейные объекты), зоны (территориальные зоны различного характера, а также площадные объекты недвижимости). Манипулировать пространственными моделями территориальных объектов позволяет геоинформационная система (ГИС), использование которой обязательно должно быть предусмотрено в моделирующей системе. 2. СИСТЕМНАЯ МОДЕЛЬ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА Территориальные подсистемы города описываются множеством параметров, что сильно усложняет комплексную модель города. Для целей моделирования города необходимо определиться со следующими видами параметров системной модели : 140 Кабальнов Ю. С., Мокрушин А. М., Горбачев В. Г. • независимые данные, «собираемые» с территории ; • зависимые (вычисляемые) параметры, а также характеристики и зависимости, «выделяемые» из статистических данных с помощью новейших методов получения знаний (Data Mining) ; • параметры, по которым будет производиться диагностика текущего состояния объектов и территориальных процессов на городской территории ; • критерии эффективности управления территориальными и хозяйственными процессами в городе ; • регуляторы, с помощью которых система городского управления может эффективно влиять (воздействовать) на ход территориальных процессов. 3. ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМНОЙ МОДЕЛИ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА В качестве «первого приближения» можно привести некоторые параметры, критерии и регуляторы. Полный их список, а также диагностируемые параметры, должны определиться в результате проведения соответствующих предпроектных исследований городского хозяйства и существующей системы управления территорией. «Независимые» параметры : 1. Ресурсные параметры (определяющие ресурсные потенциалы) : • демографическая ёмкость территориальной селитебной зоны (общее количество проживающих, численность «дневного» населения и др.) ; • количество работающих мест в производственной и непроизводственной сфере ; • производственная ёмкость территории, количество предприятий, объёмы производства, виды выпускаемой продукции ; • «налоговая ёмкость» зоны (объёмы платы за землю, за пользование другими объектами недвижимости, подоходный налог с физических лиц) ; • земельные ресурсы зоны (количество земельных участков, категории земель) ; • рыночная цена объектов недвижимости и цена за пользование объектами недвижимости ; • уровень загрязнения воздушного бассейна ; Социально-экономический мониторинг • • • • 141 уровень загрязнения территории ; уровень шумового загрязнения ; уровень озеленения ; ресурсные потенциалы (источники электроэнергии, тепла, воды, газа) и др. 2. Потоковые параметры : • уровень обеспеченности транспортом (объёмы в единицу времени) ; • уровень обеспеченности инженерными коммуникациями (объёмы потребляемых ресурсов в единицу времени) и др. 3. Качественные характеристики объектов на территории : • • • • • • качество жилого фонда ; качество земли (категории земель, геологические условия) ; качество нежилого фонда ; характеристика инженерных коммуникаций ; характеристика транспортных коммуникаций ; демографические характеристики населения (возраст) и др. 4. Структурные характеристики : • транспортная доступность (доступность городского центра, доступность рабочих мест, доступность жилья, доступность общегородской рекреации, доступность других центров влияния (культурные и общественные центры)) ; • «инженерная доступность» (удалённость от основных источников электроэнергии, тепла, воды, газа) ; • рельеф и др. Зависимые параметры — экономические, правовые, комплексные статистические оценки распределения ресурсных характеристик по территории. Диагностируемые параметры — оценка недвижимости города и, в частности, городских земель с позиций рентного дохода, рентный потенциал, объёмы поступления средств в доходную часть бюджета с каждой территориальной зоны. 142 Кабальнов Ю. С., Мокрушин А. М., Горбачев В. Г. Критерии эффективности управления городской территорией — устойчивое повышение совокупной отдачи от ранее невостребованных объектов недвижимости, результаты социологических опросов по комфортности проживания жителей в тех или иных районах и др. Регуляторы — ставки налогообложения юридических и физических лиц, плата за пользование объектами недвижимости на территории города и др. 4. СИСТЕМА СОЦИАЛЬНОЭКОНОМИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ГОРОДСКИХ ТЕРРИТОРИЙ На данном этапе исследования можно предложить следующую многоуровневую модель города (рис. 1). Из рисунка видно, что комплексная модель города требует для своего построения и поддержания адекватности весьма серьёзных усилий от городской власти и коллективов разработчиков. При этом вся система моделей базируется на комплексной системе социально-экономического мониторинга территории. В числе наиболее приоритетных задач по информатизации системы управления крупного города сегодня можно считать задачу создания автоматизированных кадастровых систем в области недвижимости, а также задачу разработки модели городского рынка недвижимости. Решение этих задач позволит более эффективно управлять одной из наиболее важных и быстроразвивающихся сфер городского хозяйства, способной увеличить доходность бюджета за относительно небольшое время. Для этих целей необходимо создать систему учёта объектов недвижимости на основе геоинформационной системы, а также систему моделирования рынка недвижимости с использованием современных технологий получения знаний. «Обучение» методов, позволяющих определить параметры, от которых зависит цена объекта недвижимости на любом участке территории, должно проводиться с использованием данных о рыночной цене, собираемых из различных источников. Для оперативной коррекции модели рынка в городе необходимо организовать развитую систему социальноэкономического мониторинга. В целом построение функционально-структурной модели города и в её составе — модели рынка недвижимости — позволит, как считают компании, специализирующиеся на анализе городских территорий, и, в частности, — компания «Урбанистика» (СанктПетербург), выполнявшая по заказу Главархитектуры г. Уфы работы по эколого-экономическому обоснованию функционального зони- Социально-экономический мониторинг :G:EBA JUGD: Nhjfmebjh\Zgb_ p_e_c b aZ^Zq bkke_^h\Zgby Hij_^_e_gb_ oZjZdl_jbklbd jugdZ g_^\b`bfhklb ih dhlhjuf [m^_l kljhblvky fh^_ev <uy\e_gb_ bklhqgbdh\ bgnhjfZpbb h jugd_ b mkeh\bc _z ihemq_gby Kha^Zgb_ kbkl_fu \_^_gby j__kljh\ h[t_dlh\ g_^\b`bfhklb km[t_dlh\ ijZ\ ijZ\ b k^_ehd <u[hj f_lh^h\ ihemq_gby agZgbc ba ^Zgguo 'DWD 0LQLQJ 143 KLJMDLMJG:Y FH>?EV =HJH>KDHC KJ?>U Pbnjh\Zy dZjlZ ]hjh^Z =_gieZg ]hjh^Z Ijh_dl f_`_\Zgby l_jjblhjbb IeZg j_a_j\bjh\Zgby a_f_ev NmgdpbhgZevgu_ ahgu Ahgu ]jZ^hkljhbl_evguo j_]eZf_glh\ b ^j Ihkljh_gb_ fh^_eb jugdZg_^\b`bfhkl b <ujZ[hldZ kljZl_]bb k[hjZ bgnhjfZpbb b fh^bnbdZpbb jZa\blby fh^_eb jugdZ L_dmsZy bgnhjfZpby hjugd_ g_^\b`bfhklb GZkljhcdZ h[mq_gb_ fh^_eb hp_ghqghc nmgdpbb gZ hkgh\_ bgnhjfZpbb h j_Zevguo k^_edZo k h[t_dlZfb g_^\b`bfhklb Bkihevamxlky l_ogheh]bb 'DWD >Zggu_ DMFK ;LB =hj dhfa_fZ j_]bkljiZeZlu Jbwelhju I_jbh^bq_kdZy i_qZlv :]_glmjZ 0LQLQJ AZijhk gZ hp_gdm h[t_dlZ Km[t_dl beb \eZklb mijZ\e_g Hp_gdZ klhbfhklb h[t_dlZ ^ey dhgdj_lghc k^_edb Q_ j_a Z^fb g bklj Zpb x <ha^_ckl\b_ gZ jughd Рис. 1. DMFK Fh^bnbdZpb y dhjj_dpby fh^_ebjugdZ =hjdhfa_f J:;HL: FH>?EB J_]bkljZpbhggZy iZeZlZ ?keb fh^_evx ml_jygZ Z^_d\Zlghklv =eZ\Zjobl_dlmjZ ;LB DZ^Zkljh\u_ [Zau ^Zgguo h[ h[t_dlZo g_^\b`bfhklb b k^_edZo Процесс формирования модели рынка недвижимости города 144 Кабальнов Ю. С., Мокрушин А. М., Горбачев В. Г. рования территории г. Уфы : • дифференцировать территорию города по степени эффективности размещения основных городских функций ; • разработать необходимую основу для последующих расчётов дифференцированных ставок платы за пользование землёй по выделенным расчётным (социально-экономическим) районам города, что будет способствовать повышению доходности городских земель ; • выделить зоны различной инвестиционной активности и определить специфику объектов привлечения капитала для последующего усиления инвестиционно-строительной деятельности в городе ; • различать как те территории, где социально-экономические выгоды могут обеспечиваться уже сегодня, так и те, которые реально сделать выгодными в ближайшем будущем ; • по-новому — с рыночных позиций — рассматривать городские территории, занятые в настоящее время неэффективными промышленными предприятиями, в том числе экологически опасными для населения города. Кроме того, с точки зрения городского управления использование модели города позволит : • повысить эффективность управления процессами, протекающими на территории города ; • осуществлять обоснованное прогнозирование развития территории, её отдельных зон, а также подсистем городского хозяйства ; • прогнозировать последствия, получающиеся в результате принятия властью новых нормативно-правовых и директивных документов ; • прогнозировать последствия для бюджета и эффективного функционирования подсистем городского хозяйства от введения новых налогов, коррекции ставок земельного налога, находящихся в юрисдикции местной власти, ставок по налогообложению юридических и физических лиц в части местных налогов и т. д. ; • определять необходимые изменения в структуре системы инженерного обеспечения в случае освоения новых городских территорий, оценивать соответствующие затраты на их инженерное обустройство ; Социально-экономический мониторинг 145 • осуществлять стратегическое планирование развития территории с учётом социально-экономической политики федерального и республиканского центров и др. ВЫВОД Ы Для построения рассмотренной авторами в данной статье системы моделей города необходимо выполнить следующее : • на основе предварительного анализа хода территориальных процессов принять принципы, на основе которых будет строиться системная модель города ; • провести анализ существующей системы управления городской территорией ; • разработать технологию проведения непрерывного мониторинга территории ; • разработать концепцию новой системы управления территорией, а также определить длительность и содержание стадий перехода к ней от системы управления, существующей в настоящее время ; • структурировать городскую территорию («разбить» территорию на зональные единицы, вплоть до земельных участков (базисный план, кадастровое деление), провести функциональное зонирование, разработать зональный градостроительный регламент, план резервирования территорий, проект межевания земель и др.) ; • построить системную модель города ; • разработать и внедрить автоматизированные кадастровые системы на основе геоинформационных технологий ; • разработать программную модель города на основе системной модели с использованием геоинформационных технологий и современных методов «получения знаний» (генетические алгоритмы, детерминированный анализ, эволюционные алгоритмы, пространственный статистический анализ территориально распределённых данных и др.) ; • «обучить» модель на достаточном объёме статистических данных с целью проведения последующей экстраполяции. 146 Кабальнов Ю. С., Мокрушин А. М., Горбачев В. Г. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Горбачёв В. Г. Архитектура методологической компоненты муниципальной геоинформационной системы // Информационный бюллетень ГИС-ассоциации. — № 5. — 1997. — 52 с.