Лаборатория математического моделирования функционально-пространственного развития городов
Руководитель - к.т.н. Лосин Л.А.
В лаборатории работают 3 научно-исследовательские группы
1. НИГ математического моделирования территориально-транспортного развития городов и агломераций.
Сотрудники:
1. Л.А.Лосин зав. лабораторией, к.т.н., руководитель
2. Н.А.Калюжный ст.н.с., к.т.н.
3. Н.В.Булычева ст.н.с.
4. В.В.Солодилов ст.н.с
5. А.И.Лисененков н.с.
6. Д.В.Липаткин н.с.
7. В.А.Андреев ст.н.с., к.ф-м.н.
2. НИГ семантического анализа информации о социально-экономических процессах.
Сотрудники:
1. Е.А.Каневский вед.н.с., к.т.н., Руководитель
2. К.К.Боярский ст.н.с., к.ф-м.н.
3. Е.Н.Клименко н.с.
3. НИГ исследований проблем экологической безопасности урбанизированных территорий.
Сотрудники:
1. Дрегуло А.М. д.геогр.н., к.б.н, руководитель
2. В.В.Меншуткин гл.н.с., д.б.н.,профессор
3. Т.Р.Минина вед.н.с., к.т.н.
Основные направления исследований:
1. Разработка и совершенствование транспортно-градостроительных моделей. Цель разработок – моделирование функционирования сети городского транспорта. Основные проблемы - учет повышения уровня автомобилизации, организация перехватывающих парковок. структурные изменения в сфере общественного транспорта, учет изменений целевой подвижности населения, влияния стоимости и условий проезда на выбор видов транспорта.
2. Разработка модели функционирования транспортных систем на «досетевом» уровне.
3. Разработка моделей размещения объектов систем обслуживания на основе оценки потенциального спроса на услуги этих систем
4. Разработка моделей и методов массовой экономической оценки городской недвижимости.Использование моделей тяготения для построения рациональной структуры землепользования в соответствии с принципом наилучшего использования.
5. Создание средств математического моделирования для решения задач сохранения архитектурно-исторического облика городской застройки. Построение зон восприятия архитектурных ансамблей и доминант.
6. Разработка моделей и методов прогнозирования социально-экономических последствий принятия плановых, проектных и управленческих решений.
7. Построение формализованных описаний социальных и экономических систем. Развитие методов качественного анализа и концептуальной обработки информации о социально-экономических процессах.
8. Разработка информационных систем поддержки гуманитарных и социологических исследований. Разработка математических методов и моделей для оценки воздействия экономической деятельности на природную среду.
9. Экономика природопользования.
Сотрудники:
- 1. Андреев Валентин Андреевич, ст.н.с., к.ф.-м.н.
- 2.Боярский Кирилл Кириллович, ст.н.с., к.ф.-м.н., совместитель
- 3.Булычева Нэля Васильевна, ст.н.с.,
- 4.Дрегуло Андрей Михайлович, д.геогр.н, совместитель
- 5.Калюжный Николай Анатольевич, с.н.с., к.т.н.,совместитель
- 6.Каневский Евгений Александрович,вед.н.с., к.т.н.
- 7.Клименко Евгения Николаевна, н.с.,
- 8.Липаткин Денис Валерьевич, н.с., совместитель
- 9.Лисененков Александр Иванович, н.с
- 10.Ляпунова Галина Платоновна, ст.н.с., к.э.н
- 11.Меншуткин Владимир Васильевич, гл.н.с., д.б.н., проф.,
- 12.Минина Татьяна Ростиславовна, вед.н.с., к.т.н.,
- 13.Солодилов Виктор Владимирович, с.н.с.,
- 14.Румянцева И.А., лаборант
На базе информационно-программного комплекса Citraf проведено исследование соотношения ограничений на время доступности и стоимость проезда при моделировании системы общественного транспорта крупного города (агломерации). Для решения задачи формирования вариантов развития транспортной системы с учетом различных видов транспорта моделировались пассажиропотоки на регулярной сетке, покрывающей рассматриваемую территорию. Разработанный метод моделирования может являться основой для изучения зависимости влияния различных типов тарифов на структуру потокораспределения пассажиров, а также временных, скоростных и ряда других параметров. Учет стоимости проезда может производиться как при расчете матриц корреспонденций (как влияние стоимости проезда на величину спроса), так и при расчете пассажиропотоков (как влияние стоимости на выбор пути следования).
На основе ранее разработанной методики оптимизации размещения транспортно-пересадочных узлов и модели экономической оценки территорий объектов транспортной инфраструктуры на примере транспортно-пересадочных узлов Санкт-Петербурга, а также с помощью методов досетевого моделирования потоков пассажиров и транспорта, предложена методика, позволяющая сравнивать суммарный оборот средств по видам транспорта в системе пассажирского транспорта агломерации.
В авторской интерпретации охарактеризованы некоторые представления о характере и особенностях территориального развития Петербургской агломерации, Петербургского региона, о путях и способах оптимизации такого развития. Кратко описано, как идентифицированы планировочные секторы зоны спутников Ядра Петербургской агломерации. Представлены обобщенная характеристика и сравнение этих секторов, а также некоторые выводы из полученных результатов. Утверждается, что результаты исследований будут служить фундаментальным основанием для успешной разработки документов стратегического и территориального планирования, для оптимизации государственной региональной политики.
Описан состав комплекса моделей, предназначенный для решения задач распределения функциональной нагрузки по территории городской агломерации, проанализированы информационные взаимосвязи между моделями, входящими в состав комплекса. Предлагается модель распределения функциональной нагрузки, учитывающая возможности самофинансирования и привлечения финансовых средств инвесторов. Даны рекомендации по формированию глобальных критериев многокритериальных задач, вошедших в состав комплекса информационного обеспечения и массива входной информации.
Для изучения социально-экономического состояния городов и муниципальных образований (МО) в целях решения транспортных, экологических, природоохранных проблем предлагается создание когнитивной модели социо-экономической системы (СЭ-системы) МО, оптимальное управление которой направлено на сохранение и улучшение условий для населения МО. Проведена апробация подмодели «Экономика. Социальная сфера» модели СЭ-системы на примере г.Луга (Ленинградская область).
Разработана оптимизационная модель определения оптимальных маршрутов транспортировки твердых коммунальных отходов (ТКО) городских агломераций, программное обеспечение для реализации модели и база данных для хранения исходных данных и результатов решения предусмотренных в модели задач. Проведена экспериментальная проверка модели на примере Санкт-Петербурга и проанализированы результаты вычислительных экспериментов. Разработаны предложения по дальнейшему развитию обобщению модели.
Продолжены работы, направленные на создание инструментария автоматического анализа текстов. Разработанные ранее программные средства адаптированы под предметную область документов стратегического планирования социально-экономического развития регионов России. Использование словарей различного типа позволило эффективно выделять термины и их семантическое окружение. Разработаны продукционные правила, обеспечивающие повышение точности семантического анализа.
- Разработаны новые подходы к методологии досетевого моделирования пассажиропотоков на условной транспортной сети городов. Разработана математическая модель выбора дуг на условной сети, претендующих на скоростные виды транспорта – метро, железная дорога, скоростной трамвай.
- Продолжено исследование структуры и закономерностей развития Санкт-Петербургской городской агломерации. С использованием адаптированных методических приемов и собственного методического инструментария было исследовано развитие расселения каждого планировочного сектора. Полученные результаты позволяют наряду с применением усовершенствованного функционально-расселенческого подхода успешно применять эконометрические и другие методы исследования развития агломераций, что может служить надежной методической основой для разработки документов стратегического и территориального планирования.
- С учетом волатильности среды принятия решения о распределении функциональной нагрузки разработана модифицированная модель, в которой для каждого территориального образования можно сформировать несколько вариантов распределения функциональной нагрузки, различных по затратам ресурсов и по конечным результатам.
- С помощью когнитивной модели эколого-социо-экономической системы региона водосбора крупного водоема исследовано влияние изменений внешних воздействий (инвестиций, уровня жизни населения, степени очистки сточных вод и величины миграции) на изменения свойств изучаемой системы.
- Разработана многокритериальная оптимизационная модель устойчивого и согласованного развития промышленности городских агломераций. Модель предназначена для оценки возможностей развития производственных комплексов на долгосрочном производственном периоде.
- Для повышения качества семантического анализа информации о социально-экономических процессах проведено совершенствование семантико-синтаксического парсера SemSin за счет использования новых словосочетаний (фразем), играющих роль предложных и вводных оборотов, что позволяет снизить неоднозначность разбора текста. Парсер SemSin предназначен для глубинного синтаксического анализа русскоязычных текстов.
Разработана новая когнитивная модель эколого-социо-экономической системы с иерархической структурой, состоящей из пяти подмоделей и общей системой управления. Модель ориентирована на определение целевых показателей, изменение которых дает возможность повысить уровень жизни населения региона водосбора, соблюдая условия охраны окружающей среды. В модели применяется математический аппарат непрерывной или размытой логики. Апробация методики когнитивного моделирования применительно к конкретным природным и экономическим объектам и исследование динамики модели при различных сценариях изменения климата и экономической ситуации реализована на примере Беломорья.
Подготовлены исходные данные, разработано программное обеспечение, выполнена экспериментальная проверка многокритериальной оптимизационной модели согласованного и устойчивого развития промышленности большого города. Исследована возможность обобщения модели на городскую агломерацию Санкт-Петербурга. Подготовлены исходные данные, разработано программное обеспечение, выполнены экспериментальные расчеты и проведен анализ полученных результатов. По результатам анализа разработаны предложения по дальнейшему развитию модели.
Разработана математическая модель распределения корреспонденций и формирования потокораспределения в сети общественного транспорта на основе условной регулярной сетки. По результатам моделирования, в частности, получена зависимость длины скоростной сети и среднего времени передвижения, показывающая цену минуты среднего времени, выраженную в километрах сети. Предложенная модель синтеза системы городского общественного транспорта может являться основой для формирования каркаса скоростной транспортной сети городов и агломераций, а также каркаса транспортных узлов. Метод позволяет проводить серии экспериментальных расчетов для уточнения ряда показателей проектных сетей. Также на основе математического моделирования разработан метод экономической оценки территорий объектов транспортной инфраструктуры (на примере транспортно-пересадочных узлов) для оценки размера платы за проезд в зависимости от задержек времени на посадке/высадке остановочных пунктов.
Исследованы проблемы, обеспечения функциональных взаимосвязей между субъектами агломерации; в качестве механизма обеспечения таких связей рассмотрены межмуниципальные хозяйственные организации. Предложены требования к конструированию результативных показателей их деятельности, определен состав показателей, необходимых для принятия решения об организации взаимодействия. Построены две математические модели распределения затрат и результатов межмуниципальных хозяйственных организаций. Представлено описание структуры, тенденций и перспектив развития Петербургской агломерации с характеристикой основных параметров ее территориально-структурных единиц.
В рамках моделирования условий движения на улично-дорожной сети городов предложен подход, при котором уменьшается общая задержка людей (как водителей, так и пассажиров), а не автомобилей. Такой подход позволяет переориентировать внимание с транспортных средств на участников дорожного движения. Это особенно актуально для Санкт-Петербурга, где нехватка выделенных полос для общественного транспорта означает, что общественный транспорт, движущийся преимущественно в смешанном потоке, испытывает такие же задержки, как и индивидуальный транспорт.