Сервис для работы с градостроительными моделями

Современный этап урбанизации характеризуется возрастающей сложностью градостроительных задач, требующих комплексного учета множества факторов: от демографических прогнозов до экологической устойчивости городской среды. В этом контексте цифровые технологии становятся не просто вспомогательным инструментом, а ключевым элементом стратегического планирования. Одной из актуальных задач является моделирование, исследование или проверка гипотез (новых алгоритмов) при градостроительстве. Данная работа нередко требует больших вычислительных или временных ресурсов, а чаще всего требуется и то и другое. При этом часто необходимо сохранять промежуточные итоги исследований либо конечный результат, с возможностью быстрого доступа к данным.

2025

Сервис для работы с градостроительными моделями успешно прошел этап тестирования и внедрен в ГБУ «Институт Пространственного планирования РТ» для работы на двух действующих моделях (алгоритмах).

Основные достигнутые результаты:

1. Универсальный интерфейс.

Интерфейс сервиса разработан таким образом, чтобы быть интуитивно понятным как для опытных пользователей, так и для новичков. Разделён на четыре функциональные секции:

- сопоставление исходных данных;

- интерфейс управления параметрами модели;

- визуализация результатов расчёта на картографическую подложку с возможностью изменения цветовой схемы;

- интерфейс работы с базой данных (сохранение и добавление).

  2. Подготовлена архитектурная база для расширения градостроительных калькуляторов на случай создания новых моделей.

3. Удобство администрирования.

Административная панель позволяет контролировать состояние проектов и назначать права доступа.

Для разработки была выбрана клиент-серверная архитектура.

Клиентская часть (frontend) разрабатывалась с использованием React.js, что позволило создать динамический и отзывчивый интерфейс. Были использованы библиотеки Leaflet для картографической визуализации, D3.js для построения сложных графиков.

Для серверной части (backend) было решено использовать микросервисную архитектуру. Каждый отдельный сервис отвечает за свой функционал приложения:

·          главный сервис – отвечает за работу на уровне проекта, с базой данных, сохранением входных файлов в хранилище и администрирования всего приложения. Написан на Django;

·          дополнительные сервисы – каждый отдельный сервис отвечает за свой «градостроительный калькулятор» (модель). Написан на FastAPI.

Для структурированных данных было решено использовать систему управления базой данных PostgreSQL, для исходных файлов – файловое хранилище.

В проекте не используются решения из каталога Global CIO

1. Сервис реализует ролевую модель доступа:

- пользователи - работают с проектами;

- администраторы - управляют проектами и доступами к ним.

Для защиты данных применяются:

- JWT - аутентификация токены с ограниченным сроком действия;

- HTTPS - шифрование передаваемых данных;

- размещение в изолированном контуре - сервис работает на защищенных внутренних серверах без доступа извне.

2. Оптимизация производительности.

- для облегчения работы с геоданными файлы хранятся в отдельном хранилище, откуда предоставляется доступ градостроительным калькуляторам (моделям);

- градостроительные калькуляторы работают, не завися от всего приложения. Что позволяет горизонтально масштабировать модели при повышении нагрузок.

3. Обработка ошибок и логирование.

Система фиксирует все критические события:

- логи - хранение и анализ ошибок;

- уведомления пользователей (например, при неудачной загрузке файла, не сопоставление данных из файла);

- мониторинг критических неисправностей на сервере в реальном времени.

Сервис представляет собой веб-приложение.  Для пользователя (градостроителя или исследователя) есть две точки доступа к сервису:

1. Пользовательская часть - предназначена для работы с проектами и запуска моделей.

2. Административная часть - позволяет управлять проектами, пользователями и контролировать доступ к данным.

Основные компоненты пользовательской части включают функционал, который позволяет пользователю:

1. Создавать проект, внутри которого можно загружать территорию в виде геопространственного файла (на данном этапе «.gpkg»).

2. Запускать проект на различных моделях (алгоритмах).

3. Управлять параметрами запуска моделей.

4. Получать визуализацию расчёта данных на картографическую основу либо в виде схем, таблиц и графиков.

5. Сохранять данные расчёта в локальную или удалённую базу данных с функционалом выгрузки данных.

Сам сервис предоставляет возможность работы в режиме «одного окна» - после создания проекта и загрузки данных для исследования, пользователь работает с моделями только внутри одной внутренней вкладки. При этом, при переходе от одной модели к другой, общая концепция сервиса не меняется и всегда разделена на интуитивно понятные функциональные блоки:

- Сопоставление исходных данных.

-  Интерфейс управления параметрами модели.

-  Визуализация результатов расчёта на картографическую подложку с возможностью изменения цветовой схемы.

-  Интерфейс работы с базой данных (сохранение и добавление).

Одним из ключевых преимуществ сервиса является его ориентированность на конечного пользователя. Интерфейс разработан с учетом принципов UX/UI-дизайна, что делает работу с системой комфортной даже для специалистов, не обладающих глубокими техническими знаниями. Все функциональные блоки логически сгруппированы, а навигация организована таким образом, чтобы минимизировать количество действий для достижения результата.

Сервис для работы с градостроительными моделями представляет собой современное решение для градостроительных задач и важный шаг в направлении цифровизации градостроительства. Он не только упрощает работу специалистов, но и открывает новые возможности для исследований и анализа городской среды. Сервис объединяет удобство использования, мощные функциональные возможности и простоту расширения для будущих моделей(алгоритмов). 

В дальнейшем планируется расширение функционала за счет разработки и добавления в действующее приложении микросервиса на основе алгоритмов для транспортно-балансового моделирования.