Муниципальное управление (Половинкин)

Намеченная иерархия пространственной организации жизненной среды человека охватывает все многообразие явлений, которое заключается в понятии «город» и вместе с тем позволяет устранить неопределенность, существующую сегодня в его толковании, относя различные составляющие этого многозначного термина к различным уровням этой иерархии. На уровне архитектурно-планировочных систем на первый план выступают локальные функционально-пространственные связи, обеспечивающие целостность того или иного участка городской среды. На втором уровне город рассматривается преимущественно как средоточие жизнедеятельности населения, как генератор специфического городского образа жизни. Наконец, на третьем уровне город выступает как форма территориального освоения и важнейший фактор экономической активности общества.

На основании вышеизложенного городская система (ГС)

определяется как относительно обособленная функционально-связанная область организованной человеком пространственной среды, в пределах которой реализуется комплекс основных видов социальной активности населения, обусловленных достигнутым уровнем развития общества. ГС входят в состав более крупных пространственно-планировочных систем,

которые формируются на базе народнохозяйственных комплексов регионального и общегосударственного значения. Внутренняя целостность ГС, позволяющая выделить ее в самостоятельный объект, обусловлена устойчивостью социально-функциональных связей, которые осуществляются на ее территории с помощью развитой коммуникационной сети.

Город представляет собой сложную динамическую систему.

Процессы, происходящие в ней – следствие как естественных внутренних взаимодействий между его элементами, так и внешних влияний, в виде программ городского развития. Кроме того, город не изолированная замкнутая система. Он активно связан с окружающей его средой,

потребляя из нее необходимые ресурсы и предоставляя ей продукты своего функционирования.

Существенное влияние на процессы городского развития оказывает население, участвующее в городской деятельности. Его социальные,

демографические, психологические, профессиональные и другие характеристики часто определяют формирование фактической городской среды. Город представляет собой многофункциональную систему, и при этом весьма неоднородную, что обусловлено компактностью территории,

на которой располагаются объекты с весьма разным функциональным назначением. Это жилые дома, промышленные предприятия, транспортные объекты, парки, заповедные зоны и инженерные объекты городского хозяйства.

Поэтому город характеризуют множество различных факторов,

описывающих экономические, пространственные, экологические,

социально-демографические, технические и другие явления, происходящие

вгородской системе.

Итак же, как в любой неоднородной среде, наиболее интересные свойства городской системы обнаруживаются во взаимодействии явлений.

Причем наиболее важными для понимания и управления городским развитием оказываются те, которые не наблюдаются ни в одном из перечисленных явлений и проявляются только как результат их взаимодействий.

Все это, в целом, делает город весьма специфическим и трудным объектом для исследования. Механизмы происходящих в нем процессов,

внутренние их стимулы, характер взаимодействий между городскими компонентами столь сложны, разнообразны по своей природе,

нестабильны, а иногда и случайны, что часто возникают значительные препятствия даже на начальном этапе исследования – декомпозиции системы и выявлении причинно-следственных связей между блоками этой системы.

Известно, что блоки можно сформировать как одноэлементные, так и многоэлементные. В первом случае их легко изучать и моделировать, но трудно из них затем построить модель системы. Во втором случае,

наоборот, сравнительно легко сформировать из них модель системы, но описание каждого из таких блоков превращается в самостоятельную проблему.

Попытки найти компромиссное агрегирование, даже если бы его удалось реализовать, привели бы к тому, что преимущества и недостатки обеих решений сохранились, но были бы слегка смягчены. Поведение каждого элемента в значительной степени случайно, а объединенные в агрегаты системы менее подвержены случайным воздействиям. Итак, при моделировании и структурном анализе городской системы возникают как бы два уровня описания – элементарный, стохастический и агрегированный, детерминированный. Один из основных аспектов городской системы – ее функционально-пространственная организация, и

поэтому формальное описание городских систем ориентировано на отражение этой особенности. Следует отметить, что по математической теории систем город представляет собой весьма нетривиальный объект: он принадлежит к стохастическо-детерминированным системам. Как правило,

модель городской системы и модели всех составляющих ее подсистем обладают двухслойной конструкцией, т. е. модель каждой подсистемы имеет микро- и макроуровень. Другая особенность прослеживается при построении модели системы. Она связана с тем, что городские подсистемы могут быть упорядочены лишь в некотором стохастическом смысле, т. е.

они образуют ансамбль иерархических цепочек, которые реализуются с определенными вероятностями. Перечисленные особенности и есть теоретический фундамент функционально-пространственной модели городской системы.

Для формализованного описания этих качеств рассмотрим городскую систему, понимая под термином «система» соединение каких-

либо блоков с указанием их входов и выходов. Основные связи в сиситеме

города представлены на рис. 11.1.

Территория города				4
					6
			Градообразующая
				сфера
	5		1	5	5
	2
			Население (домохозяйства)			6
	1	2			1
				3
6	Население (домохозяйства)			2	Население	6
					(домохозяйства)

Рис. 11.1.2. Основные связи в системе города

1.Трудовые ресурсы.

2.Продукция и услуги городского хозяйства.

3.Услуги социальной сферы.

4.Продукция и услуги градообразующих предприятий.

5.Часть продукции и услуг градообразующих предприятий,

реализуемая внутри города.

6.Продукция и услуги со стороны.

Втакой интерпретации понятия системы каждый из блоков осуществляет преобразование того, что действует на его входе, в то, что оказывается на выходе. Существенна в этом преобразовании его связь со

временем и пространством.

Временные и пространственные факторы выступают в качестве основных аргументов для процессов, возникающих в городской системе, и

определяют ее пространственную динамику.

Городское пространство можно интерпретировать и несколько шире.

Наиболее естественное обобщение – трехмерное его описание. В этом случае элемент пространства будет характеризоваться тройкой чисел,

которые будут определять его геометрические положения в городском объеме. Однако городское пространство не всегда строится на геометрической аналогии. В частности, для его описания используют экономические, экологические, технические, геологические и другие показатели. Поэтому в общем случае городское пространство имеет несколько измерений. Основная особенность городского пространства в его неоднородности.

Выделение и описание входных и выходных процессов основано на выявлении причинно-следственных связей. Поиск усложняется тем, что количество факторов, которые необходимо проанализировать, очень большое. Процедура анализа факторов, характеризующих городскую систему, в значительной степени феноменологична, а потому различна в зависимости от того, каковы цели исследования, каков набор исследуемых факторов, какой группе факторов отдается предпочтение и т. д.

Ее можно сделать более регулярной (формальной), если удается все множество факторов разделить на подмножества входных и выходных факторов.

Применение такого принципа относит к классу входных переменных всевозможные планы и программы развития городов: генеральный план,

план капитального строительства, программа социального и экономического развития и т.д. Перечисленное и есть то, с помощью чего можно управлять городскими процессами, влиять на развитие города.

УЖ

УБ

УЭ

Программа

развития

Вход

Vc (t, x)

Воздействия внешней среды

Размытая граница

Городская		Показатели
система	Выход	состояния
	Е (t,x)

Синтез

программ

развития

Рис. 11.2.

Принцип управляемости позволяет отнести к этому же классу входных переменных также воздействия со стороны внешней среды,

окружающей городскую систему. К таким воздействиям могут быть отнесены природно-экологические, материально-технические,

демографические и другие, связанные с городом потому, что он – часть системы более высокого уровня: региональной, социально-экономической,

экологической.

Все остальные факторы, характеризующие город, относятся к классу выходных переменных. Таким образом, городская система (рис. 10.2)

осуществляет преобразование двух типов входных процессов – программ развития Vc(t, x) и воздействий внешней среды Vd(t, x) – в выходной процесс E(t, x).

Эти процессы являются функциями времени t Т и пространственной переменной х -X", где Т – интервал времени, на котором рассматривается динамика городской системы, и X – городское пространство (территория).

Следует отметить, что между Vc, Vaи Е существуют определенные обратные связи, т. е. нельзя считать входные процессы независимыми от выходного процесса. Однако эти зависимости имеют различную природу.

Входной процесс Vc(t, x) связан с E(t, x) в том смысле, что при разработке планов и программ развития городской системы учитывается выходной процесс, так как цели и критерии развития формулируются обычно относительно выходного процесса. Можно сказать, что связь между E(t, x)

и Vc(t, x) вычислительная; она создается исследователем для достижения определенных целей развития городской системы. В этом смысле она искусственна. Структура этой связи показана на рис. 11. пунктирными линиями.

Другой входной процесс Vd(t, x), имитирующий воздействие внешней среды, связан с E(t,x) через так называемую «размытую границу»

(рис. 3.2, пунктирный прямоугольник). Ранее уже отмечалось, что взаимодействие города и внешней среды носит весьма своеобразный характер. Оно состоит в том, что внешняя среда, воздействуя на городскую систему, сама испытывает на себе влияние городской системы.

Пространственная среда этого взаимодействия как бы не имеет четких границ. Характерен в этом отношении пример контактов Московской области (внешней среды) с Москвой (внутренней системой) через Лесопарковый защитный пояс (ЛПЗП) – территорию областную, но функционально московскую.

Входные и выходные процессы представляют собой совокупность функций, с помощью которых описывается изменение во времени и пространстве, локализация отдельных компонентов планов развития или действий внешней среды, а моделирование города представляет собой воспроизведение теми или иными средствами отдельных особенностей городских систем.

Поскольку речь пойдет о математическом моделировании, то это означает, что цель такого моделирования состоит в описании формальных особенностей городских систем.

Городская система – это система стохастическо-детерминированного типа. Следствие такой смешанной природы городской системы – выделение в ее внутренней структуре двух уровней – макроуровня и микроуровня, которые различаются не только по характеру процессов, но и по степени детализации их элементарных составляющих. Микроуровень оперирует с большим количеством малых элементов, тогда как на макроуровне образуется сравнительно небольшое количество агрегированных показателей их поведения. Например, элементом микроуровня может быть городской житель, а «элементом» макроуровня – распределение жителей по городскому пространству. Такая двухуровневая внутренняя структура городской системы приводит к тому, что любые внешние воздействия могут быть реализованы тоже в двух уровнях. Эту ситуацию иллюстрирует рисунок11.1.

E(t,x)

D

Vc(t,x)

A

Vd(t,x)

Макроуровень

Микроуровень

S

Рис. 11.1.

Микроуровень городской системы содержит большое количество элементов, которые имеют недетерминированный тип поведения. Модель динамики микроуровня описывается блоком S. Многочисленные акты взаимодействия элементов за счет эффектов перемешивания формируют осредненные показатели коллективного поведения микроуровня. Эта операция совершается в блоке А. Показатели коллективного поведения имеют вполне детерминированный характер. На макроуровне системы происходит их преобразование в показатели состояния городской системы

вблоке D.

11.1.2.Структурный анализ городских систем и показатели состояния

городской территории

Формирование структуры модели начинается, как правило, с

декомпозиции исследуемой системы на подсистемы. Этот этап является неформальным в том смысле, что его реализация базируется исключительно на информации о конкретной системе. Здесь следует руководствоваться некоторыми весьма общими принципами. Одним из таковых может быть принцип функциональной однородности объектов,

которые объединяются в подсистемы.

Уровень детализации при этом определяется набором функций городских объектов, которые считаются существенными при исследовании города. Обратимся к макроуровню городской системы и покажем конкретный пример формирования подсистем.

На городской территории находятся различные по своему функциональному назначению объекты. Группировку их в подсистемы можно осуществить, опираясь на различные классификационные

(функциональные) принципы. Традиционным для городских исследований является принцип «труд – селитьба –коммуникационная среда». Применяя его, получаем четыре основные городские подсистемы: градообразующую базу, жилой фонд, обслуживание, коммуникационную инфраструктуру.

Они объединяют все материальные объекты, расположенные на территории города. Кроме того, самостоятельную подсистему образует население.

Каждую из перечисленных подсистем можно еще декомпозировать.

В частности, «градообразующая база» содержит предприятия различных отраслей, форм собственности, объемов производства и т. д. Если,

например, применить отраслевой показатель, то следует рассматривать в качестве подсистемы строительное производство, автомобильную

промышленность и т.д.

Функциональный принцип, который привел к появлению перечисленных выше подсистем, не является единственным. Все, как уже отмечалось, зависит от цели моделирования. Так, например, при изучении проблемы занятости городского населения рассматриваются три городские подсистемы: строительное производство, строительные рабочие и управляющие. Если сравнить этот набор подсистем с предыдущим, то

видно, что строительное производство есть часть подсистемы

«градообразующая база», а строительные рабочие и управляющие – часть подсистемы «население».

Таким образом, в результате декомпозиции исследуемого объекта образуются однородные в функциональном смысле подсистемы Di, i = 1,..., q(рис. 11.2). Поведение каждой из них характеризуется выходным процессом Ei(t, x), аизменение его достигается за счет воздействия со

стороны других подсистем				Vi (t, x) , внешней среды	Vi	(t, x)	и управления
				j	d
V	i	(t, x)	.
c

Соединение подсистем образует структуру Gмодели исследуемого

объекта. Формальным образом структуры может служить граф. Пример графа, характеризующего структуру некоторой модели, показан на рис.

11.3. Данная модель содержит четыре подсистемы, соединенные в кольцо с одной поперечной связью.