Кафедра ЮНЕСКО «Экологически безопасное развитие крупного региона – бассейна Волги»

Проект РФФИ 11-06-97024-р_поволжье_а «Исследование процессов формирования и динамики структуры современного города методами фрактального моделирования» (2011 – 2012 гг.)

Реализация проекта проходила в рамках конкурса, организованного «Российским фондом фундаментальных исследований» (р_поволжье_а - Региональный конкурс ПОВОЛЖЬЕ) при поддержке Министерства промышленности и инновации Нижегородской области.

Проект был направлен на развитие фрактального подхода к комплексному изучению и сохранению культурного наследия как фундаментальной категории, определяющей возможность формирования самобытного и устойчивого в своем развитии культурного ландшафта современного города.

Целями проекта являлись:

1) Проведение сравнительного анализа Российского и международного опыта в области применения методов фрактального моделирования к исследованию формирования и динамики городской структуры;

2) Проведение сравнительного фрактального анализа современной структуры Нижнего Новгорода и ряда городов Нижегородской области и Поволжья;

3) Выявление и анализ фрактальных свойств природно-культурного каркаса Нижнего Новгорода на разных этапах его исторического развития;

4) Выявление наиболее существенных закономерностей динамики развития структуры города в историческом аспекте.

5) Выработка критериев для выявления фрактальных свойств и особенностей архитектурно-градостроительной среды; выделение наиболее существенных (универсальных) структурных элементов современного города; формирование представления о естественной фрактальности историко-градостроительного и природного каркасов современного города.

6) Разработка принципиальных градостроительных подходов к естественно сложившейся структуре Нижнего Новгорода с позиций сохранения самобытности города и развития его природного и историко-культурного потенциала.

Результаты реализации проекта:

Этап 2011 г.

Проведен фрактальный анализ изменения структуры Нижнего Новгорода в историческом контексте, который позволил выявить наиболее существенные закономерности и направления динамики развития города. Полученные результаты были подтверждены сопоставлением анализом данных по населенным пунктам Нижегородской промышленной агломерации, городов волжского бассейна и ряда крупных мегаполисов мира.

Полученные оригинальные результаты дополняют современное видение проблемы градостроительного развития Нижнего Новгорода и расширяют прикладные возможности теории фракталов.

Создан слой ГИС для выполнения анализа транспортной структуры Нижнего Новгорода средствами фрактального моделирования как одного из наиболее существенных (универсальных) коммуникативных элементов города.

Этап 2012 г.

Разработаны критерии для выявления фрактальных свойств и особенностей архитектурно-градостроительной среды. Выявлены наиболее существенные структурные элементы современного города; выполнен анализ естественной фрактальности историко-градостроительного и природного каркасов современного города. Проведена оценка принципиальных градостроительных подходов к естественно сложившейся структуре Нижнего Новгорода с позиций сохранения самобытности города и развития его природного и историко-культурного потенциала, исходя из ее фрактальных свойств, выявленных в ходе исследований; выполнен анализ функциональных узловых точек притяжения в городской структуре на основе изучения дорожной сети города и прилегающих территорий; на основе вышеозначенных результатов исследований разработаны подходы к оптимизации и развитию транспортно-коммуникативных функций города. Для достижения поставленных задач был разработан алгоритм анализа транспортной структуры Нижнего Новгорода на основе интеграции ГИС технологий и методов фрактального анализа.

Методы и подходы, использованные в ходе выполнения проекта:

Методы и подходы примененные в проекте сочетают анализ опыта в области теории градостроительства с принципиально новым подходом, основанным на представлении пространстве мегаполиса как о сложной динамической системе, обладающей выраженными фрактальными свойствами.

Для анализа особенностей исторического развития Нижнего Новгорода был проведен сбор и обработка картографической и статистической информации о городе за различные периоды. Основными особенностями имеющихся исторических материалов являются: отсутствие данных о численности населения Нижнего Новгорода до начала XVII века; невозможность точного определения территорий, на которых располагались жилые кварталы до второй половины XVIII века, т.е. необходимость использования в исследованиях административных границ города, полученных в результате исторических реконструкций.

На первом этапе исследований была проведена реконструкция границ города в составе ГИС Нижнего Новгорода. Целью являлась возможность вычисления площади и периметра территории Нижнего Новгорода в различные периоды, необходимых для фрактального анализа.

Анализ границ города был выполнен на основе имеющихся графических реконструкций на периоды XIII, XIV и XVI веков и картографических изображений 1770, 1824, 1839, 1938 и 2010 годов. Особое внимание было уделено реконструкции территории Нижегородского кремля XIII – XIV веков и начала XVII века с координатной привязкой на планах, осуществленной на основании снимков со спутника.


Схема развития территории Нижнего Новгорода


В качестве второго параметра, необходимого для осуществления фрактального анализа, была задана численность населения, соответствующая основным историческим периодам развития территории города.


Динамика изменения численности населения Нижнего Новгорода


Полученная картограмма границ Нижнего Новгорода была обработана с помощью программ мультифрактального анализа графических изображений. Получены количественные характеристики для аналитического описания фрактальных свойств территории мегаполиса. Количественные результаты проведенного анализа гипотетически позволили восполнить отсутствие данных о численности населения Нижнего Новгорода до XVII века. Результаты проведенного исследования были сопоставлены с аналогичными данными, полученными для ряда других мегаполисов на современном этапе развития.

Зависимость численности жителей муниципалитета от занимаемой им площади представлена в билогарифмическом масштабе на диаграмме. Различные точки отображают городские структурные образования, представленные в широком диапазоне от поселков городского типа Нижегородской области, крупных районных центров и самого областного центра до крупнейших мегаполисов мира, таких как Москва, Пекин, Екатеринбург и Лос-Анжелес.


Зависимость численности жителей муниципальных образований от занимаемой ими площади представленная в билогарифмическом масштабе


Из представленного графика видно, что зависимость численности жителей муниципалитета (N) от занимаемой им площади (S) хорошо аппроксимируются линейной функцией. Последнее означает, что средняя плотность образований зависит от масштаба и составляет примерно 21 человек на 1 гектар.

Анализ зависимости численности населения Нижнего Новгорода от площади города в билогарифмическом масштабе также показал, что ретроспективные данные также хорошо апроксимируются линейным уравнением.


Зависимость численности населения Нижнего Новгорода от площади города представленная в билогарифмическом масштабе


Таким образом, проведенный анализ позволил выдвинуть гипотезу о том, что непрерывные структурно морфологические изменения городской территории в ходе исторического развития, в пространственном отношении определяются характерной плотностной величиной, которая не зависит от времени, уровня технического развития, а также не имеет географической привязки. Фактически речь идет о самоподобии процесса развития во времени.



Система Orphus Яндекс.Метрика
Сайт не поддерживает браузер Internet Explorer 6 и 7. Пожалуйста, обновите свой браузер.