Симуляция (стимуляция) творчества при градостроительном планировании

или технологии в помощь для архитекторов-градостроителей и всех сочувствующих.

Гипотетические задачи для применения технологии:

Здесь будут предположения о проблемах возникающих на этапе разработки планировочного решения по территории (эскиз застройки).

1. Вы архитектор-градостроитель. У вас есть ТЗ и ТЭП на территорию разработки проекта планировки. Но творческий процесс затруднен теми или иными факторами. Или возможно вы уже сделали сотню эскизов, но заказчик требует более смелых решений.
2. В вашем распоряжении есть территория и вы хотите просто пофантазировать на тему застройки и ее функционального назначения.
3. Возможно вы представитель местного государственного органа отвечающего за развитие города N, и хотите увидеть как могла бы выглядеть территория вашего города, а за одно прикинуть объемы нового строительства.

Решением выше описанных задач могло бы быть быстрое прототипирование с достаточно большим количеством вариантов эскизов застройки.

У нас для вас есть хорошая новость современные технологии дают большой простор для творчества и мы попробуем применить одну из технологий генеративного дизайна для решения выше описанных задач.

Этапы создания инструмента для генерации планировочного решения.

Инструменты контроля.

Основной задачей этого исследования, было показать как с помощью генеративных нейронных сетей можно получать различные, “контролируемые” варианты застройки на рассматриваемой территории, а также была осуществлена попытка переноса исторического опыта застройки других городов на рассматриваемую территорию.

Итак для того чтобы управлять процессом генерации нам необходимы инструменты контроля, для своего проекта мы выбрали три таких инструмента:

1. Центры притяжения жителей (на основе анализа датасета Cellid, количественных показателей датасета ookl, кластеризации объектов торговли и бытового обслуживания (OSM)).
2. Улично-дорожная и дорожно-тропиночная сеть на рассматриваемой территории (данные OSM).
3. Функциональные зоны на рассматриваемой территории (данные OSM)

На изображении размером показаны центры притяжения: городского, районного и местного уровней.

Тестовая проверка гипотезы.

Для проверки нашей гипотезы проведем эксперимент: сформируем обучающий датасет из спальных районов города N определенного периода застройки, и выделим один квартал (того же периода) для проверки “работоспособности”.

Процесс генерации по эпохам обучаемой нейросети

Процесс генерации застройки выполняется в три этапа. На первом этапе проводится анализ окружающей инфраструктуры на предмет поиска городских, районных или местных центров притяжения .

На втором этапе формируется улично-дорожный каркас рассматриваемой территории (также может быть изменен по усмотрению пользователя).

На третьем этапе определяются или задаются функциональные зоны.

Порядок формирования и результат генерации застройки

На этапе формирования функциональных зон мы можем оценить баланс территории и даже примерно посчитать площади. Таким же способом мы можем получить и площадь застройки.

Процентное соотношение цветов относительно площади изображения со сгенерированными функциональными зонами

По нашему мнению тестовая проверка гипотезы дала положительный результат.

Симуляция (стимуляция) творчества.

Итак у нас есть инструменты контроля и проверенная гипотеза, давайте приступим к творческой составляющей. Основанием для формирования эскиза застройки территории мы выбрали перенос стиля со следующих городов Барселона и Гонконг, а также смешенного стиля Барселона + Гонконг.

Пример паттернов застройки выбранных городов

Давайте сразу перейдем к результатам:

а) Входные данные: существующая улично-дорожная сеть. Модель обучена на паттерне застройки Барселоны.

б) Входные данные: проектная улично-дорожная сеть. Модель обучена на паттерне застройки Барселоны.

в) Входные данные: существующая улично-дорожная сеть. Модель обучена на паттерне застройки Гонконга.

г) Входные данные: проектная улично-дорожная сеть. Модель обучена на паттерне застройки Гонконга.

д) Входные данные: существующая улично-дорожная сеть. Модель обучена на паттерне застройки Барселона + Гонконг.

е) Входные данные: проектная улично-дорожная сеть. Модель обучена на паттерне застройки Барселона + Гонконг.

Выводы.

Сгенерированные изображения дают большой творческий потенциал при градостроительном планировании. Использование мест размещения центров притяжения жителей поможет создавать более индивидуальные эскизы застройки на рассматриваемых территориях, а использование уличино-дорожной сети и функциональных зон размещения социальных объектов, позволит учесть требования описанные в техническом задании для разработки проекта развития территории.

По нашему мнению — это интересная технология с симбиозом человека и машины, а особенно с новыми архитектурами нейронных сетей (например CoordGAN) имеет вполне осязаемые перспективы, хотя на данном этапе развития не может заменить работу архитектора.

P.S.: Напишите нам если в вашем архитектурном бюро или другой организации рассматривают применение таких технологий (или уже используют), с удовольствием бы поучаствовали в таком проекте. Наши контакты во вкладке About.