Первая в Санкт-Петербурге комплексная 3D модель городского пространства для целей градостроительства

автор: Комитет по градостроительству и архитектуре Санкт-Петербурга
дата публикации: 12.11.2008

13 лет назад, в 1995 году в РФ была разработана "Концепция формирования и развития единого информационного пространства России и соответствующих государственных информационных ресурсов". Единое информационное пространство определяется в ней как совокупность баз и банков данных, технологий их ведения и использования, телекоммуникационных систем и сетей, которая в комплексе должна обеспечить информационное взаимодействие организаций и граждан, удовлетворение их информационных потребностей.

Органы власти и управления Санкт-Петербурга неоднократно пытались создать Единое Информационное Пространство, чтобы с максимальной отдачей использовать имеющиеся в городе богатейшие информационные ресурсы. Из последних мер нужно отметить шаги, сделанные на основе Градостроительного Кодекса и постановления Правительства РФ "Об информационном обеспечении градостроительной деятельности", согласно которым построение информационной системы обеспечения градостроительной деятельности (ИСОГД) возложено на городской Комитет по градостроительству и архитектуре (КГА).
Наличие единого, непротиворечивого и актуального картографического банка; единый формат данных и единый стандарт их сопровождения; единая система идентификации объектов, позволяющая специалистам объединять с объектами на карте любую учетную информацию; компактный формат хранения с механизмами резервного копирования; доступ к обновленной информации с любого рабочего места системы - это ли не мечта специалиста каждого структурного подразделения правительства Санкт-Петербурга? У него появляется доселе невиданная возможность - отображать табличную информацию в графических образах на единой картографической основе. Самые неожиданные эффекты можно наблюдать на границах информационных данных структур исполнительной власти - там, где новая ИСОГД соединяет прежде разрозненные данные.

В XXI веке геоинформационные системы (ГИС) стали таким же общедоступным достоянием общества, как радио, телевидение и Интернет. Люди, которые применяют ГИСы, все яснее осознают, что они реально повышают эффективность производства и качество жизни. Основная тенденция сегодняшних геоинформационных систем - создание интеллектуальных ГИС с широким набором возможностей, позволяющих более полно извлекать информацию из уже существующих данных и представлять ее в удобной для восприятия форме.
Реализуя новые тенденции в градостроительстве, законодательно определенные Градостроительным Кодексом РФ, архитекторы и проектировщики активно внедряют в практику градостроительного проектирования современные методы сбора, анализа, визуализации, актуализации и обработки информации. Указанные тенденции ставят перед исполнителями, осуществляющими подготовку исходной информации, в т.ч. геодезистами, картографами, землеустроителями и геологами задачу создания на основе современных компьютерных технологий таких пакетов исходной информации, которые бы удовлетворяли самым взыскательным запросам архитектурного сообщества.

Используя возможности высокой стандартизации составляющих ГИСы процессов, под руководством КГА экспериментальный специализированный программный комплекс для трехмерной интерпретации избранного фрагмента городского пространства.
Избранный фрагмент занимает территорию площадью 7 кв. км., ограниченную с юго-востока Финляндской ж.д., включая ж.д. мост через Неву и Ладожский вокзал, с северо-запада - фасадами домов, идущих от пл. Александра Невского через мост Александра Невского на Заневский проспект до р. Окккервиль, далее на север до р. Охты, далее на восток до ж.д. моста с поворотом на юго-запад к Ладожскому вокзалу. Критериями выбора этой территории для моделирования были следующие:

  • наличие зон последовательного проектирования;
  • наличие различных вариантов застройки (сталинская, хрущевская, историческая, промышленная, современная);
  • разнообразие элементов линейной инфраструктуры (набережные, каналы, реки, мосты, проспекты, линии метрополитена);
  • наличие уникальных объектов (Александро-Невская Лавра, Ладожский вокзал, Государственный архив);
  • наличие материалов топографической съемки масштаба 1:500, содержащих элементы магистральных инженерных коммуникаций;
  • наличие достаточного количества данных по инженерной геологии.

Техническое задание на моделирование состояло из двух блоков: один - на создание трехмерной модели поверхностных объектов и подземных инженерных коммуникаций, второй - на создание трехмерной модели инженерно-геологического строения территории эталонного участка.

В рамках первого блока, используя как хранимые в КГА исходные данные по наземным сооружениям и инженерным коммуникациям, так и новейшие материалы наземного и воздушного сканирования, построена комплексная трехмерная модель территории, содержащая все исходные данные для решения различных вопросов градостроительного проектирования, контроля и учета. Модель выполнена на базе геоинформационной системы ArcGIS, разработчик - ЗАО "Центр интеллектуальных геоинформационных систем" (Москва). При создании 3D модели синтезированы архивные и новейшие данные наземных съемок, материалов наземного и воздушного лазерного сканирования, аэрофотосъемки, причем новейшие технологии сочетались с традиционными табличными материалами и картографическими данными. Для построения планово-высотного обоснования использовались достижения современного геодезического приборостроения и современные методы ведения полевых и камеральных работ, в том числе GPS-технологии. Избранные режимы лазерного сканирования обеспечили высокий уровень точности представления объектов - в плановом положении твердых контуров не хуже 20 см, в высотном - не хуже 10 см. Для работы с моделью создан каркас кодификатора поверхностных объектов.

В рамках второго блока, на основе имеющихся данных по более чем 3 тысячам инженерно-геологических скважин разработана оригинальная технология экспертного инженерно-геологического картирования: построены сводные карты и создана трехмерная модель инженерно-геологического строения территории. с выявлением благоприятных и неблагоприятных зон для наземного и подземного строительства. Разработчик - ООО НПФ "Водные ресурсы", г. Санкт-Петербург.

Созданный под руководством КГА программный комплекс в настоящее время находится в режиме пробной эксплуатации, нацеленной на его дальнейшее усовершенствование, в первую очередь - на синтез "поверхностного" и "геологического" блоков и расширение охвата территории.

3D модель местности позволяет осуществлять следующие операции:

  • сбор, актуализацию и хранение трехмерных изображений;
  • просмотр объемных изображений наземных сооружений, подземных сетей и инженерно-геологических элементов с любых ракурсов;
  • анализ текущего состояния и возможностей подземных коммуникаций;
  • согласование новых проектов с исходной моделью местности как на стадии инвестиций, так и при рабочем проектировании, т.к. в модели использованы картографические материалы различных масштабов (от 1:10 000 до 1:500),
  • обновление информации и мониторинг изменений на поверхности,
  • вынос моделей вновь проектируемых объектов в трехмерном изображении по их картографическим координатам;
  • масштабирование и оперативное перемещение по карте;
  • определение полей невидимости;
  • отображение естественной цветовой структуры наземных сооружений;
  • возможность добавления, удаления и перемещения элементов модели;
  • измерение площадей, расстояний, размеров и высот объектов, их фасадных элементов, а также глубин залегания,
  • возможность изыскателям и проектировщикам использовать элементы и формы созданного кодификатора для построения своих моделей;
  • и др. операции.

В 2008 году для решения первостепенных задач градостроительного регулирования, в т.ч. для осуществления контроля за высотным регламентом нового строительства КГА выступил заказчиком трехмерной модели на территорию всего города. Работами предусмотрено построение, на основе актуальных материалов, трехмерной базовой модели территории всего Санкт-Петербурга в масштабе 1:10 000, как базы геопространственных данных для ИСОГД. Модель предназначена для решения различных вопросов градостроительного проектирования, контроля и учета. Работы выполняют ФГУП "Центр "Севзапгеоинформ" совместно с ЗАО "Институт территориального развития".

Работы, проводимые Комитетом по градостроительству и архитектуре Санкт-Петербурга по созданию трехмерной модели города, как одного из инструментов получения и использования исходных данных ИСОГД, являются качественным прорывом в подготовке материалов для различных видов проектирования и планирования. Новые возможности позволяют по-новому взглянуть на территорию Санкт-Петербурга и сделать ее еще более прекрасной.

Обзор работы, выполненной по заказу КГА Санкт-Петербурга
Богданов А. С. Комитет по градостроительству и архитектуре, СПб