«Умный ландшафт» городского парка

Введение

В настоящее время городские парки во многих городах России, как и во всём мире, столкнулись с целым рядом серьёзных проблем, среди которых можно назвать: 1) спад активности в парковых зонах из-за несоответствия социально-культурным запросам населения; 2) сокращение площадей городских озеленённых пространств, в том числе парков; 3) отсутствие художественной выразительности; 3) уменьшение финансирования на персонал, программы, техническое обслуживание и т.п.

Парки, открытые в начале ещё XX века, в основном, не отвечают современным требованиям. Их территории сохраняют простейшую композиционную структуру, предоставляют минимум услуг и занятий посетителями, за исключением детских площадок и зон тихого отдыха, что не делает их привлекательными для людей среднего и преклонного возраста (рис. 1).

Рис. 1. Курск: а) Парк им. Дзержинского. Открыт в 1930 году; б) Парк пионеров. Открыт в 1927 году

Потребности горожан постепенно меняются, что обусловливает более высокие требования к обслуживанию, управлению и проектированию городских парков и рекреационных зон. В настоящее время проект городского парка должен решать не только задачи ландшафтного дизайна, но и предлагать урегулирование социальных, экономических, экологических и других проблем.

Концепция «Умного города» и её модели

Рост и развитие городских территорий напрямую связано с разработкой новых и качественных преобразованием существующих ландшафтно-средовых комплексов, наполнением смысловым содержанием пространств для различных видов рекреационной деятельности. Решение данных задач требует расширения спектра охватываемых проблем, что возможно при помощи внедрения информационных технологий и инновационного управления. Сейчас можно уже с уверенностью говорить, что появление информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) полностью изменило модель городского развития. Растущая популярность идеи стратегического использования информационной и коммуникативной инфраструктуры и услуг привела к созданию и применению модели «умного города». «Умные города» ориентируются на заинтересованность и соучастие в данном процессе всего сообщества с целью создания биосферосовместимой комфортной среды, внедряя и непрерывно совершенствуя комплекс технических решений и организационных мероприятий, обеспечивающих их максимально эффективное функционирование. Искусственный интеллект цифровых технологий постепенно проникает во все структурные организации современного городского организма. В настоящее время проект «Умный город» реализуется в России и включает в себя пять ключевых принципов: создание комфортной и безопасной среды; ориентацию на человека; технологичность городской инфраструктуры; экономическую эффективность, в том числе сервисную составляющую городской среды; повышение качества управления ресурсами*. Вместе с тем реализации инноваций препятствуют сложности, связанные с недостатком инвестиций, качеством управления и технологическими ограничениями [1].

Концепции «Умного города», сложившиеся в научном сообществе, разнятся в зависимости от ключевых аспектов, избранных в качестве приоритетного направления смарт-развития городского пространства. Выделяются три основные направления изучения и применения методологии и технологии умного города.

Одним из наиболее распространённых трендов является использование модели «Умный город 1.0», которая, как и другие версии, уделяет внимание формированию экосистем, решающие насущные проблемы городской среды. Исследователи данной модели отмечают различные основания для формирования общей стратегии, что не способствует её целостности [2; 3].

Второй подход (модель «Умный город 2.0») обладает большей универсальностью и ориентированностью на запросы горожан, а также нацеленностью на устойчивое развитие городской среды. Реализация данной модели направлена на создание конкурентоспособной и инновационной экономики и повышение качества жизни горожан [4].

Третий подход («Умный город 3.0») отличается избирательным решением в контексте применения модели в зависимости от характеристик городской инфраструктуры, социально-географического положения, технологического уровня города и региона. Его отличают исключительно в соответствии с запросами различных групп населения [5].

«Умный парк» как компонент «умного города»

Смарт-решения умного парка основаны на использовании модели умного города с учётом масштабов и специфики функционирования городских парков. По нашему мнению, целям повышения уровня проектирования, организации и обслуживания парка в большей мере соответствует модель «Умный город 2.0». Она отвечает задачам интеграции различных сфер знаний – архитектурно-ландшафтных, инженерно-технологических и социально-экологических и др. и направлена на внедрение инноваций в «умный парк».

Под ландшафтом мы понимаем не столько территорию, характеризующую физико-географический целостностью [6], сколько физическое и материальное воплощение результатов взаимодействия человека и природы [7]. В ландшафтах городских парков геопространственная структура обогащается за счёт формирования новых функций и эстетических характеристик.

«Умный парк» – это парк, использующий различного рода технологии (экологические, цифровые, инженерные и др.) и материалы, направленные на 1) достижение равного доступа, 2) соответствие требованиям горожан, 3) улучшение здоровья, 4) безопасность, 5) устойчивость, 6) эффективность использования воды, 7) экономию энергии, 8) эффективную эксплуатацию и техническое обслуживание [8]. Критерии ценности, применяющиеся для оценки эффективности технологических инноваций, представляют собой набор социо-экологических требований для проектирования умных парков (рис. 3).

Рис. 3. Ценностные критерии умных парков

Таким образом, «умный парк» – это модель, основанная на внедрении в ландшафтное пространство преимуществ цифровых технологий для обеспечения высокого уровня и качества предлагаемой парковой среды. Нематериальный аспект удовлетворённости от предложенных услуг повышается при следующих условиях: равного доступа, соответствия нуждам местного населения, улучшения здоровья, безопасности, устойчивости, водо- и энергосбережения, а также благодаря эффективному техническому обслуживанию.

В концептуальной модели парка главную роль играет организация ландшафта, который в наибольшей мере будет соответствовать ценностным критериям. Данные критерии достигаются с помощью цифровизации проектирования, системы управления и обслуживания в парке (рис. 4). Цель нашей работы – проанализировать особенности концепции умного парка, условия и возможности её внедрения.

Рис. 4. Модель «умного парка»

Структурные элементы и функции «умного ландшафта» парка

Анализ системы регулирования ландшафта города позволил выделить многофункциональные элементы, которые в первую очередь нуждаются в изменении посредством новых технологий. Такими элементами в городской среде являются фасады, остановки транспорта, освещение, уличные покрытия, зелёная инфраструктура [7]. В свою очередь, нами рассмотрены структурные элементы ландшафта городского парка с целью выявления наиболее важных функций, предполагающих применение информационно-коммуникационных технологий. Мы выделили основные структуры, которые, по нашему мнению, поддерживают функционирование «умного ландшафтного пространства» (таблица).

Эффективное комплексное управление

Эффективное комплексное управление предполагает контроль за использованием воды, анализ состояния водных ресурсов и растений. «Умная экология» в городских парках может начинаться с построения целостного экологического рисунка городского ландшафта, формирующего природное разнообразие и создающего условия для реализации программы. На основе анализа и обратной связи интеллектуальных систем мониторинга, таких как интеллектуальная система управления и беспроводная сетевая технология, можно напрямую и разумно контролировать экологическую среду, чтобы добиться контроля за зелёными насаждениями в городских парках и повысить эффективность управления его озеленением. Например, использование воды и зелёных насаждений для формирования биологической среды обитания парка можно контролировать и защищать с помощью инфракрасных камер.

Контроль за состоянием растений и использованием водных ресурсов

Технология фотосъёмки в ближнем инфракрасном диапазоне фиксирует на силиках отражённый свет, который находится за пределами видимого светового спектра. Фотосинтезирующие растения поглощают большую часть видимого света и отражают ближний инфракрасный свет. Таким образом, фотография в ближнем инфракрасном диапазоне может выявить участки с высокой или низкой степенью фотосинтеза, что является показателем здоровья растений. Фотографии могут быть использованы для визуализации процесса фотосинтеза растений, что поможет отслеживать структуру растительности и её состояние, а также позволит обнаружить потенциальные источники загрязнения (рис. 5).

Фотографии могут быть особенно полезны (в качестве аэрофотоснимков) для мониторинга парков с обширными площадями растительности, а также общей структуры ландшафта в городе или регионе. Поскольку эта технология может использоваться для изучения состояния растений, она может информировать о палитре посадок или потребности в орошении, помогая поддерживать здоровую экосистему парка. Использование фотосъёмки в ближнем инфракрасном диапазоне может предупредить персонал парка о повреждении растительности и других проблемах до того, как это будет обнаружено невооружённым глазом.

Реализацию принципа экономии водных ресурсов может обеспечить разработка системы сбора дождевой воды и повторного её использования в парках. Осуществляется она различными способами. Например, организация системы управления ливневыми стоками накапливает воду в резервуаре, откуда она затем направляется на полив растений. Такие системы могут быть выполнены в виде игровых или выставочных арт-объектов. Допель Страйкерс, архитектор из Роттердама, разработал небольшой арт-объект, демонстрирующий возможности города адаптироваться к изменению климата и увеличению количества осадков. Сооружение выполнено из пластиковых водосточных труб, половина которых заполнена грунтом и растениями, а через другую половину дождевая вода попадает в искусственный водоём-резервуар внутри павильона. Посетители могут перейти водоём по ступенькам. Ночью павильон «Водораздел» (Watershed) освещают светодиодные фонари, расположенные в трубах. Данный арт-объект иллюстрирует работу системы сбора дождевой воды для повторного использования, привлекая посетителей и побуждая их задуматься о своём отношении к воде и природе [10] (рис. 6).

Экономия и выработка электроэнергии

Инновационными способами генерации электроэнергии становятся жёсткие ландшафтные материалы, которые используются на площадках, пешеходных дорожках и зонах отдыха (с жёстким покрытием из бетона, тротуарной плитки, дерева и т.п.). Твердые поверхности «умных парков» могут быть изготовлены из инновационных материалов или в сочетании с традиционными покрытиями. Дорожные покрытия могут решить проблему эффекта теплового острова или отсутствия системы отвода ливневых вод.

Пьезоэлектрическая плитка, преобразующая кинетическую энергию в электрическую, – это высокотехнологичный ландшафтный материал, который может обеспечить энергией и улучшить впечатления посетителей парка. Так, система Пьезоэлектроэнергии из серии резиновых панелей, изготовленных из переработанных автомобильных шин, которые в силу своей мягкости сжимаются под тяжестью каждого человека, наступающего на них. Это давление передаётся на находящиеся в них кристаллы кварца и медные катушки, которые посредством индукции могут генерировать достаточно электроэнергии, чтобы за каждый шаг вырабатывать электроэнергию для освещения улицы в течение 30 секунд (рис. 7). Пьезоэлектрическая плитка применяется для покрытия детских и спортивных площадок, футбольных полей, бетовых дорожек, танцполов и тротуаров [11]. Несмотря на сложности в эксплуатации, пьезоэлектрическое покрытие можно использовать в парках как интерактивный или образовательный элемент в целях привлечения посетителей и поощрения физической активности (рис. 8).

Светящиеся в темноте велосипедные и пешеходные дорожки с флуоресцентным пигментом повышают безопасность их использования в ночное время (рис. 9). В течение дня люминофоры поглощают солнечную энергию, а в тёмное время суток начинают светится.

Энергогенерирующие тренажеры (кардио-, тонизирующие, силовые и т.п.) также могут преобразовывать механическую энергия трения в электрическую. Произведённую энергию можно использовать здесь же – для освещения или для зарядки мобильных устройств, а возможно передавать её по сети для использования другими лицами. Таким образом, ландшафтные объекты обогащают функциональность городского парка за счёт применения сенсорных технологий.

Архитектура и дизайн

В современных парковых ландшафтах большое внимания уделяется пространственной форме, функциональной планировке, а также дизайну малых архитектурных форм – обязательному элементу благоустройства. «Городское оборудование, состоящее из малых архитектурных форм, элементов ландшафтного дизайна, скульптур, плоскостных и объёмных конструкций, а также освещения, обеспечивает организацию прогулочного движения, координируя функциональные процессы на пути пешеходов» [12, с. 67].

Умная мебель и малые архитектурные формы

Удобная и эргономичная городская мебель жизненно важна для обеспечения комфорта и создания условий для вовлечённости посетителей в жизнь парка. С другой стороны, в некоторых общественных пространствах используется так называемая «враждебная городская архитектура», например, скамейки с перегородками для предотвращения сна в парках или скамейки с перекладинами и шипами для контроля за нежелательным поведением. Более эффективным решением для обеспечения безопасности пребывания в парках стало создание «умной мебели»: «умные скамейки» с подключением к Wi-Fi (рис. 10), конструкции с солнечными тенями, уплотнители мусора на солнечных батареях, датчики присутствия в туалетах, «умные фонтанчики» для воды, цифровые вывески, автоматические счётчики для велосипедов и пешеходов и др.

Освещение и вывески

Светодиоды и волоконную оптику можно использовать в любом месте парков (на площадках, фасадах зданий, зонах отдыха) для формирования образа и повышения качества пространства. Защищённые световые табло могут привлекать посетителей в ранее недостаточно посещаемые районы парка, тем самым способствуя его безопасности. Волоконная оптика безопасна в дождливую погоду, так как нет риска поражения электрическим током. Креативное освещение может улучшить пространство и повысить художественную выразительность для увеличения числа посещений и создания привлекательного места (рис. 11). Как отмечал профессор А.В. Ефимов, «обширные городские пространства, созданные архитектурой и её колористическими и световыми преобразованиями, являются собой динамично пульсирующую световую реальность, в которую погружён человек и с которой работает архитектор-дизайнер» [13, с. 22].

Взаимодействие и вовлечение

Имперсионность

Высокий уровень интеграции компьютерных информационных технологий приводит к новому пониманию возможностей организации паркового ландшафта в соответствии с потребностями населения в получении интерактивного опыта. Применение цифровых технологий даёт возможность использовать его в интерактивном режиме и наделяет новыми функциями, не только полезными, но и развлекательными. Эффект полного погружения в виртуальную, или дополненную, реальность посредством голографических проекций создаёт так называемый имперсионный эффект для посетителей. Благодаря смене сценических виртуальных декораций посетители могут взаимодействовать с ними и даже участвовать в творческом процессе. Пространственные переплетение восприятия, интуитивное и поведенческое осознание позволяют увеличить глубину проникновения, развить временные и физические границы пространства, предоставив людям захватывающий интерактивный опыт, который может резонировать, сохраняя социальные дистанции между ними в силу идентичности мышления и восприятия.

Текущее погружение часто концентрируется в определённом внутреннем пространстве, в то время как имперсионное ощущение ландшафтного пространства отражается в пространственной последовательности переходов, смене визуальных измерений восприятия интерактивного пространства и разнообразии уровней открывающихся видов [14, с. 506]. Задавая сюжетную тему для организации ландшафтного пространства, можно создать изменения в пространстве восприятия. По мере продвижения вперёд перед посетителем разворачивается повествование, а окружающий пейзаж используется как носитель информации. Организованная интеллектуальными технологиями ландшафтная среда предлагает новые типы взаимодействия посетителей с пространством парка и формирует уникальный эмоциональный опыт (рис. 12).

Региональный контекст

Природно-культурное наследие формирует идентичность городских ландшафтов, определяя уникальное отличие их от других регионов. Современный «умный парк» способствует устойчивому развитию не только за счёт внедрения инновационных технологий, но и за счёт сохранения особенностей и колорита местности, сохранения исторической памяти места, выступающих в качестве временных и пространственных ориентиров [15, с. 69]. При обновлении ландшафтного пространства «умного парка» важно сохранить оригинальные природные компоненты, элементы традиционного ландшафта, стремясь отразить автохтонные культурные формы и региональный контекст. С этой целью необходимо провести детальный анализ местных культурных особенностей и обеспечить их перевод на архитектурно-ландшафтный пространственный язык. Ландшафтные объекты при реализации концепции регионального национального контекста могут обновляться, опираясь на: 1) смену кадров визуального восприятия; 2) новую организацию взаимодействия объектов; 3) развёртывание в пространстве эмоционального художественного сюжета и т.д.

Например, в этнопарке в селе Красинкове (Курская область), сохраняющего традиции старинной русской деревни, посетители могут наслаждаться видом на реку Нагольненский Колодезь и старинную мельницу, уцелевшую в первозданном виде (рис. 13). Парк формирует у местных жителей и посетителей чувство причастности к прошлому и к местной истории. Стратегии комбинирования артефактов, этнографических и историко-культурных памятников с цифровыми технологиями могут повысить эмоциональное переживание, сформировать сопричастность и идентичность. Сохранение исходных природных и культурных характеристик участка задают тематизацию паркового пространства, а технологии могут помочь знакомству с информацией о парке и его истории привлекательными административными средствами.

Заключение

Оценка состояния и качества ландшафта современных городов постепенно меняется от количественных показателей к качественным. Развитие и обновление городской среды соответствуют инновационные подходы к её преобразованию, среди которых важное значение имеет реализация модели «умного города». «Умный парк» является одним из компонентов развития «умного города», что объясняет научный и практический интерес к его исследованиям. Развитие парковых пространств с использованием рассмотренной модели связан прежде всего с интернетом – глобальной информационно-коммуникационной сетью, предоставляющей возможность для хранения, обработки и передачи больших массивов данных, облачных вычислений, применения искусственного интеллекта, виртуальной реальности, преимуществ геоинформационных систем и т.п. Цифровые технологии нового поколения позволяют оптимизировать процессы обслуживания и управления парком, а также создавать городскую среду, в которой парки могут взаимодействовать друг с другом.

Внедрение модели «умного парка» в качестве средства развития предполагает:

• сочетание интеллектуальных технологий и ландшафта городского парка;
• выдвижение новых архитектурно-строительных идей с точки зрения технологий, места, экологии и гуманитарных наук;
• реализацию программы возрождения городского паркового ландшафта.

Развитие «умных парков» нацелено на такое взаимодействие посетителей с ландшафтом, которое формирует сильное эмоциональное впечатление, обогащает рекреационный опыт, оздоравливает посетителей и поддерживает региональную культуру. Таким образом, эффект от использования инновационных технологий достигается не только за счёт улучшения мониторинга, управления парковой инфраструктурой и энергосбережения, но и вследствие гуманизации ландшафтной среды, обеспечивающей отдых, взаимодействие и развитие.