Гибридная технология генерации проектов развития территорий
В сфере благоустройства общественных пространств в России существует комплексная проблема качества разрабатываемых проектов. В стране более тысячи городов, но на рынке присутствует крайне малое количество проектных бюро, обладающих достаточными компетенциями для разработки проектов, которые не только будут соответствовать нормативным требованиям в области градостроительства, но и будут отвечать актуальным запросам со стороны жителей и обеспечивать должный уровень качества городской среды. Для многих городов также остро стоит вопрос недостаточности финансирования и сроков подготовки проектов для того, чтобы провести качественные предпроектные исследования, которые могли бы позволить оценить потребности будущих пользователей общественных пространств.
Активное развитие цифровой социологии и антропологии, сервисов электронного участия открывают возможность оперативного получения партисипаторных данных о территориях, запросов, потребностей и ценностей их пользователей даже без проведения контактных социологических исследований. А доступность открытых пространственных данных позволяет осуществлять предварительное, концептуальное проектирование объектов без сбора данных методом натурных обследований.
Активное развитие цифровой социологии и антропологии, сервисов электронного участия открывают возможность оперативного получения партисипаторных данных о территориях, запросов, потребностей и ценностей их пользователей даже без проведения контактных социологических исследований. А доступность открытых пространственных данных позволяет осуществлять предварительное, концептуальное проектирование объектов без сбора данных методом натурных обследований.
Сбор и обработка партисипаторных данных
В качестве источников партисипаторных данных рассматриваются сервисы электронного участия, площадки для сбора данных о субъективном восприятии жителями среды, а также исследования в области цифровой социологии.
Магистрантами Института дизайна и урбанистики Университета ИТМО проведены комплексные исследования нескольких общественных пространств на территории Санкт-Петербурга, в ходе которых, среди прочего, собирались данные о потребностях жителей и ожиданиях развития. Данные были получены посредством электронных анкет, распространяемых через популярные местные онлайн-сообщества.
Магистрантами Института дизайна и урбанистики Университета ИТМО проведены комплексные исследования нескольких общественных пространств на территории Санкт-Петербурга, в ходе которых, среди прочего, собирались данные о потребностях жителей и ожиданиях развития. Данные были получены посредством электронных анкет, распространяемых через популярные местные онлайн-сообщества.
Среди сервисов электронного участия, агрегирующих запросы жителей на развитие городских территорий, одним из самых известных в Санкт-Петербурге является веб-сайт проекта «Твой Бюджет», через который горожане публикуют запросы на реализацию городских проектов в сферах благоустройства и иных социально-ориентированных проектов.
В рамках разработки технологии был получен в машиночитаемом формате датасет заявок проекта за период с 2018 по 2021 год, включающий около 28 400 заявок, поданных в 18 районах Санкт-Петербурга, классифицированных по 6 категориям.
Как и для многих иных данных электронного участия, особенностью этого датасета является повышенная концентрация данных в локациях, связанных с деятельностью местных сообществ жителей.
В рамках разработки технологии был получен в машиночитаемом формате датасет заявок проекта за период с 2018 по 2021 год, включающий около 28 400 заявок, поданных в 18 районах Санкт-Петербурга, классифицированных по 6 категориям.
Как и для многих иных данных электронного участия, особенностью этого датасета является повышенная концентрация данных в локациях, связанных с деятельностью местных сообществ жителей.
На примере одной из хорошо заметных зон локализации запросов горожан на создание рекреационной зоны далее будет описана апробация технологии генеративного дизайна проектов благоустройства. Эта зона является точкой городского конфликта, изначально возникшего в связи с угрозой застройки зелёной зоны, а в дальнейшем развившегося в неприятие горожанами предложенной комитетом по благоустройству концепции, не учитывающей реальных потребностей местных жителей.
Для применения партисипаторных данных в алгоритмах генеративного дизайна требуется их предварительная обработка: фильтрация по локализации, категорийности запросов, исключение ненужных полей данных и т. д. На базе веб-сервиса извлечения, обработки и агрегации геоданных «YourMaps» реализована дополнительная функциональность, обеспечивающая управление процессом преобразования данных электронного участия через пайплайны.
Для апробации был построен пайплайн, который обеспечивает извлечение из полного датасета инициатив проекта «Твой Бюджет» только те заявки, которые попали в область устья реки Смоленки, в границах зелёных насаждений, относящиеся к категории инициатив «скверы, парки, зоны отдыха», находящиеся в статусе зарегистрированных.
Для апробации был построен пайплайн, который обеспечивает извлечение из полного датасета инициатив проекта «Твой Бюджет» только те заявки, которые попали в область устья реки Смоленки, в границах зелёных насаждений, относящиеся к категории инициатив «скверы, парки, зоны отдыха», находящиеся в статусе зарегистрированных.
Апробация технологии генеративного дизайна проектов благоустройства
Для экспериментальной оценки технологии была разработана программная библиотека, которая выполняет анализ пожеланий жителей о необходимом благоустройстве на территории, определяет оптимальное зонирование для размещения различных объектов на базе проектных рекомендаций и нормативов, размещает в определённых зонах элементы благоустройства на основании выделенных запросов жителей и строит удобную для пешеходов дорожную сеть, связывающую точки притяжения.
Для выделения ключевых слов и категорий пожеланий из текстов запросов жителей была обучена модель, позволяющая выделять типовые пожелания жителей по различным категориям. В качестве обучающей выборки использовался датасет пожеланий по благоустройству Александровского парка в Санкт-Петербурге, сформированный ранее в рамках предпроектных исследований Университета ИТМО к конкурсу, проводимому администрацией города, а также дополнительные данные из собранных отзывов и запросов на развитие общественных пространств.
Помимо партисипаторных данных на вход алгоритма поступают границы планируемой территории и предполагаемые точки входа, после чего строится опорная пешеходная сеть. На следующем этапе выполняется генерация тепловых карт для основных зон: тихой, активной, многофункциональной, служебной. Классификация зонирования выбрана в соответствии с рекомендациями по благоустройству открытых общественных пространств Стандарта комплексного развития территорий, разработанного Минстроем России и ДОМ.РФ совместно с КБ Стрелка.
Далее стартует циклический процесс подбора запрошенных жителями элементов благоустройства от более популярного к менее популярному. Алгоритм стремится выбрать на теплокарте оптимальное место для размещения текущего элемента и добавить его в проект. Каждый добавленный элемент подсоединяется к пешеходной сети парка. Цикл завершается, когда будут размещены все запрошенные элементы, либо когда будет превышено заданное соотношение занятой площади парка к общей площади.
На изображении — пример применения алгоритма генеративного дизайна рекреационной зоны на предложенной территории в устье реки Смоленки с применением партисипаторных данных проекта «Твой Бюджет». Визуализация данных выполнена в QGis.
Для выделения ключевых слов и категорий пожеланий из текстов запросов жителей была обучена модель, позволяющая выделять типовые пожелания жителей по различным категориям. В качестве обучающей выборки использовался датасет пожеланий по благоустройству Александровского парка в Санкт-Петербурге, сформированный ранее в рамках предпроектных исследований Университета ИТМО к конкурсу, проводимому администрацией города, а также дополнительные данные из собранных отзывов и запросов на развитие общественных пространств.
Помимо партисипаторных данных на вход алгоритма поступают границы планируемой территории и предполагаемые точки входа, после чего строится опорная пешеходная сеть. На следующем этапе выполняется генерация тепловых карт для основных зон: тихой, активной, многофункциональной, служебной. Классификация зонирования выбрана в соответствии с рекомендациями по благоустройству открытых общественных пространств Стандарта комплексного развития территорий, разработанного Минстроем России и ДОМ.РФ совместно с КБ Стрелка.
Далее стартует циклический процесс подбора запрошенных жителями элементов благоустройства от более популярного к менее популярному. Алгоритм стремится выбрать на теплокарте оптимальное место для размещения текущего элемента и добавить его в проект. Каждый добавленный элемент подсоединяется к пешеходной сети парка. Цикл завершается, когда будут размещены все запрошенные элементы, либо когда будет превышено заданное соотношение занятой площади парка к общей площади.
На изображении — пример применения алгоритма генеративного дизайна рекреационной зоны на предложенной территории в устье реки Смоленки с применением партисипаторных данных проекта «Твой Бюджет». Визуализация данных выполнена в QGis.
Помимо партисипаторных данных на вход алгоритма поступают границы планируемой территории и предполагаемые точки входа, после чего строится опорная пешеходная сеть. На следующем этапе выполняется генерация тепловых карт для основных зон: тихой, активной, многофункциональной, служебной. Классификация зонирования выбрана в соответствии с рекомендациями по благоустройству открытых общественных пространств Стандарта комплексного развития территорий, разработанного Минстроем России и ДОМ. РФ совместно с КБ Стрелка.
Далее стартует циклический процесс перебора запрошенных жителями элементов благоустройства от более популярного к менее популярному. Алгоритм стремится выбрать на теплокарте оптимальное место для размещения текущего элемента и добавить его в проект. Каждый добавленный элемент подсоединяется к пешеходной сети парка. Цикл завершается, когда будут размещены все запрошенные элементы, либо когда будет превышено заданное соотношение занятой площади парка к общей площади.
На изображении — пример применения алгоритма генеративного дизайна рекреационной зоны на предложенной территории в устье реки Смоленки с применением партисипаторных данных проекта «Твой Бюджет».
Далее стартует циклический процесс перебора запрошенных жителями элементов благоустройства от более популярного к менее популярному. Алгоритм стремится выбрать на теплокарте оптимальное место для размещения текущего элемента и добавить его в проект. Каждый добавленный элемент подсоединяется к пешеходной сети парка. Цикл завершается, когда будут размещены все запрошенные элементы, либо когда будет превышено заданное соотношение занятой площади парка к общей площади.
На изображении — пример применения алгоритма генеративного дизайна рекреационной зоны на предложенной территории в устье реки Смоленки с применением партисипаторных данных проекта «Твой Бюджет».
Демо-сервис генерации проектов благоустройства
На основе программной библиотеки запущен демонстрационный веб-сервис, при помощи которого каждый может создать собственную концепцию парка при помощи искусственного интеллекта. В сервис уже загружены пожелания жителей Санкт-Петербурга из проекта «Твой Бюджет», и также пользователь может добавлять собственные требования к будущему благоустройству.
Пользоваться сервисом максимально просто: достаточно очертить границы территории, указать несколько точек, где будут располагаться входы, и настроить пожелания. Генерация занимает несколько минут в зависимости от площади территории. В результате на интерактивной карте отображается планировка концепции благоустройства с возможностью посмотреть площадные параметры всех зон или подробности отдельно взятой зоны с примерами размещаемых элементов благоустройства.
Сервис доступен по адресу: https://parks.urban.itmo.ru/
Пользоваться сервисом максимально просто: достаточно очертить границы территории, указать несколько точек, где будут располагаться входы, и настроить пожелания. Генерация занимает несколько минут в зависимости от площади территории. В результате на интерактивной карте отображается планировка концепции благоустройства с возможностью посмотреть площадные параметры всех зон или подробности отдельно взятой зоны с примерами размещаемых элементов благоустройства.
Сервис доступен по адресу: https://parks.urban.itmo.ru/