Uvod

V začetku osemdesetih let 20. stoletja se je v svetu začelo intenzivno uvajanje računalniške tehnologije na različnih strokovnih področjih in sektorjih. Računalniška tehnologija se je po vsem svetu uvajala tako rekoč od samega začetka. To je povzročilo korenite spremembe na strokovnih področjih, vključno z vsebino, delovnimi procesi in uporabo.

V članku delim svoj prispevek k raziskavam, razvoju in implementaciji računalniške podpore na področju urbanističnega načrtovanja v tem obdobju. Pri svojem pionirskem delu na tem področju sem sodeloval z inovativnimi in učinkovitimi interdisciplinarnimi ekipami matematikov, računalničarjev, arhitektov, geografov, ekonomistov, sociologov in drugih strokovnjakov. Sem raziskovalec, razvijalec in svetovalec, zaposlen na Urbanističnem inštitutu Republike Slovenije.³⁵ Okvir prispevka zagotavlja le skromen prikaz izbranih delcev tistega časa, da bi bralci dobili nekaj vtisov o obravnavanem obdobju ter o naši takratni vlogi in prispevkih.

Informacijski sistem za prostorsko načrtovanje

Razvili smo informacijski sistem za prostorsko načrtovanje (urbanistično/regionalno) (ISSP) z dvema komponentama – bazo podatkov in naborom postopkov. Baza podatkov sestoji iz podatkov o preteklih in sedanjih stanjih ter podatkov o odločitvah glede načrtovanja v obliki, primerni za uporabo v postopkih načrtovanja. Bistveni del baze podatkov predstavljajo geokodirani (geografski referenčni) podatki. Nabor postopkov sestavljajo postopki za ustvarjanje in posodabljanje baze podatkov ter za njeno uporabo in analizo, glavni del pa predstavljajo postopki za uporabo podatkov, kot so pridobivanje podatkov, metode statistične analize ter urbanistični in regionalni modeli.

ISSP je sistem za podporo odločanju, namenjen zadovoljevanju podatkovnih potreb znotraj različnih procesov načrtovanja in spremljanja na komunalni, občinski in/ali regionalni ravni. Gre za uporabniško usmerjen informacijski sistem, katerega funkcija ni zbiranje podatkov, pač pa obdelava podatkov za končno uporabo. ISSP ni samostojen informacijski sistem, temveč je tesno povezan z drugimi informacijskimi sistemi v državi. Uporablja namreč podatke iz različnih informacijskih sistemov (npr. administrativne podatke, statistične podatke) ter ustvari podatke, ki bi se lahko uporabljali zunaj območja načrtovanja (npr. podatke za lokalno upravo).

Primarni razvoj v pristopu tega sistema (z vidika inovativnosti in izziva) zajema vključevanje najnovejših spoznanj iz teorije informacijskih sistemov, predvsem tiste, ki jo je promoviral takratni poznavalec na tem področju James Martin. Njegov manifest obravnava informacijske sisteme; trditev, da so podatkovne entitete in s tem podatki bolj stabilni od postopkov, ki jih želimo avtomatizirati, in da so relacijske podatkovne baze v tretji normalni obliki, inženiring informacijske tehnologije, računalniško podprt programski inženiring, programski jeziki četrte generacije, RAD (Rapid Application Development – hiter razvoj aplikacij) in še več. Vse to sem uspešno povezal s svojim matematičnim znanjem o topoloških strukturah (točka, črta, poligon ...) in njihovih medsebojnih odnosih, ki danes predstavljajo osnovo geografskih informacijskih sistemov.

Primer zajema podatkov : centroidi hišnih številk

V 80. letih prejšnjega stoletja je zajem grafičnih podatkov predstavljal poseben izziv. Optični bralniki večjih dimenzij niso obstajali, manjši od A4 pa so bili težko dostopni. Zato smo morali razviti polavtomatske, delno ročne postopke digitalizacije ter celo vrsto programskih vmesnikov za prenos podatkov z luknjanega traka in na luknjan trak. Naj omenim še naš poseben inovativen pristop k digitalizaciji hišnih številk. Koordinate hišnih številk so v urbanih sistemih nujne, saj lahko na ta način spremljamo stanje »bivalne« dejavnosti (stanovalcev in stanovanj) ter dejavnosti »dela« v prostoru. Najprej smo uspešno digitalizirali hišne številke v Celju (približno 20.000 enot) in nekoliko kasneje še hišne številke v Ljubljani. Njihova položajna točnost v naravi je bila 5 m. Geodetska uprava Republike Slovenije je uvedla našo metodo pri digitalizaciji vseh hišnih številk v Republiki Sloveniji. Podatke digitaliziranih hišnih številk v Celju in Ljubljani so prenesli v svojo bazo EHIŠ, ki jo še vedno redno vzdržujejo. Treba je poudariti, da je bila Slovenija med prvimi državami na svetu, ki je digitalizirala vse hišne številke na svojem ozemlju.

Primer izpisa podatkov: prvi digitalni zemljevidi

Podobno kot pri optičnih bralnikih velikega formata je bila v začetku 80. let prejšnjega stoletja težava tudi z risalniki in tiskalniki velikega formata. Da bi bili prvi digitalni zemljevidi čim bolj dostopni, smo sprva uporabljali navadne vrstične tiskalnike in s pretiskom ustvarili manj temnejših področij na zemljevidu. Težavo z velikostjo znakov (pravokotnik in ne kvadrat) smo rešili z matematično 2-dimenzionalno interpolacijo.

Pripravili smo knjižnico računalniških programov za obravnavo (obdelavo in shranjevanje) celične organizacije prostorske baze podatkov. Celično organizacijo prostorske baze podatkov imenujemo organizacija, kjer je osnovna prostorska enota mrežna celica (kvadrat), za katero imamo določene vektorske podatke. Namen programske knjižnice je poenostaviti programiranje aplikacij za vnos podatkov, analize (statistične, prostorske ...), modelov (projekcije, simulacije ...), ter za izpis rezultatov (grafični prikazi, tabele, diagrami ...). Knjižnica vsebuje programe za:

• ustvarjanje, odpiranje, zapiranje, uvoz in izvoz podatkov iz baze podatkov (datoteke C in datoteke CF),
• tiskanje podatkov z vrstičnim tiskalnikom (GRAFC7, GRAFC8),
• izris podatkov z risalnikom Versatec (GRAFCP).

Programe smo večinoma pisali v programskem jeziku FORTRAN (FTN), nekaj pa tudi v COMPASS in PASCAL 6000. Za upravljanje s podatkovnimi bazami smo uporabili za dostop do podatkov metodo naslavljanja do besed (word addressable) v okviru operacijskega sistema NOS/BE 1.3 na računalniku CYBER 72.

Primer metod: ekspertni sistemi

V tem obdobju smo razvili vrsto postopkov za ustvarjanje in posodabljanje baze podatkov ter za njeno uporabo in analizo:

• osnovni algoritmi, ki obravnavajo segmentno usmerjene baze podatkov (npr. točka v poligonu, minimalna pot), priprava eksperimentalnega softverskega sistema za upravljanje (posodabljanje, pridobivanje) segmentno usmerjenih baz podatkov,
• modeli projekcij prebivalstva in simulacij (»metoda preživetja kohorte«),
• modeli prostorske interakcije (modeli tipa Lowry, ki temeljijo na principu maksimiranja entropije z omejitvami neenakosti),
• zaposlitveni model za oceno potrebnih delovnih mest na podlagi projekcije prebivalstva,
• stanovanjski model za oceno potrebnih stanovanj na podlagi rasti prebivalstva in obstoječega stanovanjskega sklada,
• projekcije prebivalstva in simulacije za več območij (»metoda preživetja kohorte«), prekrivanje zemljevidov, mrežni zemljevidi različnih fizičnih indikatorjev (npr. vrsta tal, relief, raba zemljišč) so prekriti s kombinacijo razmerij »AND« in »OR«,
• mrežni simulacijski model prispevnega območja za lokacijo lokalnih storitev (npr. osnovna šola, vrtec, zdravstveni dom).

Že zelo zgodaj smo ugotovili, da je uporaba na pravilih temelječih ekspertnih sistemov ali sistema avtomatskega učenja v urbanističnem in prostorskem načrtovanju zelo obetavna. Zbrali smo nekaj primerov uporabe ekspertnih sistemov na sorodnih področjih, prepoznali potencialne priložnosti v prostorskem načrtovanju in pregledali razpoložljivost obstoječe programske opreme za končne uporabnike. Po ponovnem pregledu zbranega gradiva smo razvili več prototipov ekspertnega sistema, imenovanega UEXPERT (slika 5).

Implementacije: občini Celje in Ljubljana

Po mojem mnenju ima sodelovanje pri projektih implementacije dva namena – svetovati in pomagati pri dejanskem razvoju informacijskega sistema za urbanistično in/ali prostorsko načrtovanje na določenem območju ter pridobiti praktične izkušnje za nadaljnje raziskovalno delo in pripravo pravnih aktov na področju prostorskega načrtovanja. V obdobju 1970–1985 smo implementirali naslednji strateški načrt informacijskih sistemov (ISSP):

• Mestna občina Celje (60.000 prebivalcev, 250 km²); vzpostavljeni sta bili dve bazi podatkov. Najprej »osnovna baza podatkov« s hišno številko kot osnovno georeferencirano enoto, s katero so povezani mikropodatki iz več registrov (prebivalstvo, stanovanja, poslovni prostori, vozila). Nato pa še »baza podatkov načrtovanja«, kjer je bila osnovna georeferencirana enota mrežna celica (100 x 100 m) in kjer so podatki zajemali zbirne podatke iz osnovne baze podatkov in neposredno zajete podatke o fizičnih prostorskih značilnostih (nadmorska višina, naklon pobočja, orientacija, stabilnost tal, kmetijska zemljišča, gozdna zemljišča, zavarovana območja itd.). Baza podatkov je bila uporabljena pri pripravi prostorskega načrta Mestne občine Celje.
• Občina Ljubljana Center (32.000 prebivalcev, 5 km²); pri oblikovanju vsebin ljubljanskega informacijskega sistema smo se držali splošnih načel ISSP, upoštevali pa smo tudi naslednje posebne zahteve: določena območja v občini Ljubljana Center (CBD, območja prenove), poleg urbanističnega načrtovanja smo nudili podporo tudi pri določenih administrativnih postopkih (npr. postopek pridobitve lokacijskega dovoljenja), v največji možni meri smo uporabili obstoječe vire podatkov (npr. podatke iz popisa prebivalstva iz leta 1981, registra poslovnih prostorov, registra teritorialnih enot). To je bil pilotni izvedbeni projekt vzpostavitve registra stavb. Informacijski sistem je vključeval zelo podrobno bazo mikropodatkov o poslovnih prostorih, stavbah, gospodinjstvih in prebivalcih (glejte priloženo shemo).
• Mestna občina Ljubljana (200.000 prebivalcev, 500 km²); bistveni del implementacije ISSP Ljubljana je bilo spremljanje dejanske rabe zemljišča v primerjavi z načrtovano rabo zemljišča. Namen tega spremljanja je bil pridobiti trajne in sistematične dokaze o vseh spremembah načrtovane rabe zemljišč, enostaven in javno dostopen vpogled v status ureditve načrtovane rabe zemljišč, trajno in analitično primerjavo med dejansko in načrtovano rabo zemljišč ter enostavno in objektivno vrednotenje posledic predlaganih sprememb načrtovane rabe zemljišča. Osrednji del informacijskega sistema je predstavljala baza podatkov, kjer so bili različni podatki razporejeni po območjih načrtovanja. Informacijski sistem je bil uporabljen pri pripravi prostorskih dokumentov, imenovanih Ljubljana 2000.
• Ljubljanska regija (16 občin, 600.000 prebivalcev, 5000 km²); regionalni lokacijski model je bil v ljubljanski regiji implementiran pri pripravi regionalnega razvojnega plana v okviru projekta Ljubljana 2000. Z uporabo regionalnega lokacijskega modela je bilo pripravljenih in preučenih šest različnih alternativ urbanizaciji: koncentracija, dekoncentracija, sever, jug, stanovanjske soseske in uravnoteženi model.

Implementacija: Gvajana

V letih 1983–1985 sem imel kot del mednarodne svetovalne ekipe v Gvajani priložnost sodelovati pri projektu »Institucionalna podpora sistemu planiranja in projektov v Gvajani«, ki ga je financirala Medameriška razvojna banka. Sam sem vodil podprojekt »Informacijski sistem za planiranje in projekte«. Zadružna republika Gvajana je bila takrat država v razvoju v Južni Ameriki s približno 800.000 prebivalci. Namen razvoja informacijskega sistema za planiranje in projekte je bil zagotoviti podatkovno podporo za nacionalno ekonomsko in socialno načrtovanje ter centralno koordinacijo sektorskega in regionalnega načrtovanja, spremljanje/planiranje projektov in spremljanje podjetij na državni ravni. Informacijski sistem smo razvijali v dveh fazah:

1. Priporočila – diagnosticiranje, koncept informacijskega sistema, informacijski inženiring za informacijski sistem, priporočila za takojšnje izboljšave.
2. Začetna implementacija – razjasnjen koncept informacijskega sistema, pregled obstoječih podatkov, pregled računalniških virov, začetni podatkovni slovar, eksperimentalna baza podatkov – seznam aktualnih projektov, eksperimentalna baza podatkov – podatki popisa prebivalstva iz 1980.

Takrat smo razvili MDBMS2 (Micro Data Base Management System Version 2 – Sistem za upravljanje baz mikropodatkov, različica 2). Šlo je za preprost sistem za upravljanje baz podatkov, napisan v jeziku BASIC za računalniški sistem ID80 (Iskra Delta-80, prej mikroračunalnik ID Partner). Uporabljen je bil za bazo podatkov urbanističnih dokumentov mesta Ljubljana. V Gvajani prepišemo program v jeziku BASIC za Apple IIe. Program je bil uporabljen za upravljanje baze podatkov za seznam projektov v Gvajani (slika 7).

Primerjave in objave

Pri snovanju inovativnih kompleksnih informacijskih sistemov sta potrebna nenehno preverjanje razvoja in implementacija tujih izkušenj na tem področju. Dandanes je to zaradi interneta in dostopnosti informacij veliko lažje. Takrat se je bilo treba opreti na najnovejše strokovne knjige, znanstvene članke, objave s strokovnih konferenc in neposredne obiske posameznih strokovnih ustanov. Da sem dobil informacije, sem moral leta 1983 obiskati nekatere univerze, inštitute in druge evropske ustanove ter narediti oceno. Na koncu tega potovanja sem zapisal nekaj svojih opažanj:

• Lahko trdimo, da so na področju urbanističnih informacijskih sistemov naše raziskave povsem primerljive s tujimi (te so sicer bolj finančno podprte, predvsem pa imajo na voljo boljšo računalniško opremo), zato računamo na izmenjavo določenih rezultatov raziskav.
• Tedanji razvoj je šel predvsem v smeri implementacije manj kompleksnih, cenejših informacijskih sistemov, ki zagotavljajo finančne učinke v obliki prihrankov v kratkem času.
• Glede na stanje informacijskih sistemov, ki dejansko delujejo v praksi na tem področju, so Švedska in nekatera mesta v Veliki Britaniji precej pred nami, medtem ko denimo Škotsko na nekaterih področjih prekašamo z vidika implementacije.
• V državah, ki sem jih obiskal, so dajali velik poudarek uvajanju mikroračunalnikov in razvoju programske opreme za mikroračunalnike. Kljub temu v času mojega obiska še niso imeli pomembnejših izkušenj na tem področju.

Po drugi strani pa je tudi danes še vedno pomembno, da preverimo rezultate raziskav v strokovnih revijah, publikacijah in na konferencah. V tem obdobju smo skoraj vsako leto objavili rezultate raziskav na vsaj dveh konferencah na območju bivše Jugoslavije, na eni s področja prostorskega načrtovanja in drugi s področja računalništva in informatike. Temeljna oblika širjenja informacij je bila tudi objava naših dosežkov; nekaj naslovnih strani si lahko ogledate na sliki 8.

Publikacije smo natisnili v več sto izvodih in jih »prodali« ustanovam po nekdanji Jugoslaviji. Kljub temu, da so bile publikacije napisane v slovenščini, je strokovna javnost zanje pokazala veliko zanimanja.

50 let pozneje

50 let pozneje smo še vedno zelo prisotni na področju raziskav, razvoja in implementacije računalniške podpore v urbanističnem načrtovanju. Na sliki 9 je na voljo nekaj povezav do našega nedavnega dela.

Slika 9: 50 let pozneje