III
TOEPASSEN VAN DE ELEMENTAIRE ONTWERPTECHNIEKEN
In het vorige hoofdstuk zijn een hoeveelheid elementaire technieken behandeld die voorkomen bij het maken van een stedebouwkundig ontwerp. Van deze technieken wordt in dit hoofdstuk gekeken in hoeverre ze zich lenen om door een computer of met behulp van een computer uitgevoerd te worden. Daarvoor worden deze technieken eerst opgesplitst in een aantal basis-handelingen, welke in de groepen 'ontwerptechnieken' en 'analysetechnieken' opgedeeld worden. Aan het eind van dit hoofdstuk worden deze handelingen vervolgens vertaald in een eisenpakket waaraan een computerprogramma moet voldoen om de beschreven elementaire technieken te kunnen ondersteunen.
Voor het behandelen van de praktische aspecten van de verschillende technieken, is het minder handig om ze te schikken naar de fase waarin ze doorgaans gebruikt worden. In plaats daarvan wordt een meer praktische indeling gebruikt, een opsplitsing in ontwerptechnieken en analysetechnieken.
De ontwerptechnieken bevatten handelingen die nodig zijn om een ontwerp vorm te geven.
In diverse stadia van het ontwerpen, moeten bekende gegevens in het ontwerp ingevoerd worden. Zeker in het begin is dit een belangrijk werk, wanneer de bestaande situatie in kaart gebracht moet worden.
Gegevens die voor een computerprogramma overgenomen moeten worden, zijn in twee groepen te verdelen: digitale en analoge gegevens. Digitale gegevens worden aangeleverd in de vorm van computerbestanden, waarbij ieder bestandstype volgens een bepaalde structuur ingedeeld is. Er bestaan enorm veel verschillende bestandstypes, maar slechts een deel daarvan is voor het gebruik in het stedebouwkundig ontwerpen van belang. De mogelijkheid om met een programma verschillende bestandstypes te lezen en te schrijven, wordt compatibiliteit genoemd. Een goed Computer-Aided Urban Design programma moet in ieder geval compatibel zijn met de belangrijkste bestandstypes die aangeleverd worden.
Analoge gegevens zijn alle gegevens die niet in de computer opgeslagen zijn. Dit zijn voornamelijk kaartmateriaal en tabellen op papier, en de werkelijke situatie. Voordat een computerprogramma met deze gegevens om kan gaan, moeten ze gedigitaliseerd worden. Dit werk wordt meestal door gespecialiseerde programma's verricht, eventueel zelfs door gespecialiseerde bedrijven. Zo zijn er verschillende programma's voor het digitaliseren van papieren kaarten, tabellen, foto's en metingen die 'in het veld' uitgevoerd zijn.
Het eerste ontwerpwerk gebeurt met het maken van schetsen. Al dan niet over een bestaande kaart heen, worden gebieden aangegeven, wordt een hoofdstructuur gemaakt met behulp van enkele lijnen en pijlen, en worden bepaalde locaties met behulp van een symbool gemarkeerd. Verder worden er een aantal kreten en opmerkingen op de schets gezet.
Omdat er meestal een groot aantal schetsen gemaakt wordt voordat de ontwerper tevreden is, is het belangrijk dat deze schetsen snel gemaakt kunnen worden. Precisie is hierbij niet belangrijk. In tegendeel zelfs, precisie-handelingen moeten zo veel mogelijk vermeden worden. Ook de beschikbaarheid van een ruime keuze van weergave-mogelijkheden hindert het snelle schetsen. De beschikbaarheid van enkele kleuren is echter wel erg belangrijk.
In een aantal ontwerptechnieken wordt gebruik gemaakt van slechts een gedeelte van het ontwerp. Zo is er natuurlijk de decompositie methode die het ontwerpprobleem in handelbare brokstukken opsplitst, maar er is bijvoorbeeld ook de bodemanalyse die met verschillende bodemkaarten werkt. Daarnaast komt het meestal ook voor dat bestaande gegevens die voor het ontwerp gebruikt worden, van verschillende bronnen komen. Dit alles zorgt ervoor dat een ontwerp in verschillende componenten opgesplitst moet kunnen worden en dat deze componenten dan onafhankelijk van elkaar bewerkt moeten kunnen worden.
Daarna moeten deze onderdelen ook weer samengevoegd kunnen worden. Verschillende deel-oplossingen moeten samengevoegd kunnen worden tot een uitgebreide set ontwerpalternatieven, waarbij gekozen kan worden welke onderdelen met elkaar samengevoegd worden. Daarnaast moet voor een overlay analysis, zoals de bodemanalyse, een analyse uitgevoerd worden op de samengevoegde componenten. Zo is voor een goede bebouwbaarheid bijvoorbeeld een juiste combinatie nodig van de samenstelling van de bovenste grondlaag en de diepte van het grondwater.
De stempeltechniek maakt gebruik van een bibliotheek van stempels, waarmee een gemarkeerd gebied volgestempeld wordt. Zo'n stempel is in principe een ontwerp voor een mini-gebied, bijvoorbeeld twee rijen woningen, inclusief groen en infrastructuur. Deze stempels kunnen dan op basis van een bepaald raster of uit de losse hand in een gebied gestempeld worden. Iedere inrichtingsvorm, bijvoorbeeld hoogbouw, villa's, industrie, heeft z'n eigen stempel. Belangrijk is natuurlijk dat de ontwerper deze bibliotheek met stempels zelf uit kan breiden met eigen ontwerpen of stempels uit andere projecten.
Daarnaast wordt een gebied in een aantal sub-gebieden verdeeld die ieder met een bepaalde stempel gevuld zullen worden. Dit kan dezelfde onderverdeling zijn als die voor het vlekkenplan gebruikt is, bijvoorbeeld verschillende gebieden voor verschillende vormen van industrie of verschillende woonvormen.
De weefseltechniek is een techniek die lijnvormige stedebouwkundige structuren, vooral rijen woningen, plaatst op basis van een lijnvormig weefsel, zoals het wegennet. Op basis van een ingetekend weefsel worden buffers gecreëerd waarin de verschillende inrichtingsvormen geplaatst worden. Zo kan langs een weg eerst een aantal meters groenzone komen, daarna een langzaam-verkeer zone, en daarna woningen.
Een aspect van de SAR Weefsel-methode is dat de structuur situatieloos kan zijn. In dat geval wordt een abstracte structuur ontworpen waarbij geen rekening gehouden wordt met de vorm en inrichting van de planlocatie en pas later wordt deze structuur door vervorming in de situatie ingepast.
Zeker wanneer het ontwerp wat verder gevorderd is, moet een stedebouwkundig ontwerper naast het gebruik van deze diverse ontwerptechnieken natuurlijk ook gewoon losse elementen kunnen tekenen. Deze kunnen in drie groepen ingedeeld worden: punten, lijnen en vlakken.
Punten zijn stedebouwkundige elementen waarvan de afmetingen, op het schaalniveau waarvoor de kaart gemaakt wordt, niet belangrijk zijn. Voorbeelden hiervan zijn steden op nationaal niveau en afzonderlijke woningen op stadsdeelniveau.
Lijnen, elementen met een bepaalde lengte maar een verwaarloosbare breedte, zijn vaak de belangrijkste elementen van een stedebouwkundige ontwerp, omdat zij voor een groot deel de structuur bepalen. In de structuuranalyse van Lynch kunnen lijnen de vorm aannemen van routes en smalle barrières (in beide gevallen vaak in de vorm van wegen). Het kruispunt van twee lijnen kan weer als een punt gezien worden.
Vlakken vormen in het begin van de ontwerpcyclus (het vlekkenplan) de belangrijkste bepalende structuur, maar blijven ook gedurende de rest van het ontwerp belangrijk. De rand van een gebied kan als een lijn gezien worden.
Voor een analyse zijn verschillende gegevens nodig, die in twee groepen zijn in te delen: gegevens over het ontwerp of de opdracht, en onafhankelijke gegevens zoals normen en kengetallen. Ontwerp-gegevens zijn gekoppeld aan een stedebouwkundig element (zoals lawaaiproductie) of aan een gebied (zoals de hoogte van de grondwaterstand).
Tijdens de beginfase van het ontwerp zullen de onafhankelijke gegevens het belangrijkst in de analyses zijn. In eerste instantie is bijvoorbeeld alleen de oppervlakte van het plangebied en het gewenste aantal woningen beschikbaar als gegeven. Hiermee kan een analyse gemaakt worden van de ruimtelijke haalbaarheid van de opdracht, door de ruimtebehoefte voor zoveel woningen op te zoeken in de normen en deze te vergelijken met de oppervlakte van het plangebied.
In latere fasen komen meer en meer gegevens over het ontwerp beschikbaar, waardoor analyses ingewikkelder en gedetailleerder worden.
Voor het uitvoeren van een financiële analyse zijn normen nodig over de gemiddelde kosten en opbrengsten van diverse inrichtingsvormen. Het programma van eisen kan melding maken van de het beschikbare kapitaal en de hoeveelheid geld-kostende en -opbrengende elementen in het ontwerp. Aan de verschillende stedebouwkundige elementen en gebieden moeten ook gegevens gehangen kunnen worden van wat ze kosten en wat ze (later) opbrengen.
Met behulp van deze gegevens wordt dan een van de financiële analyses uitgevoerd, waarna de resultaten gerapporteerd worden.
Zoals in het vorige hoofdstuk al verteld is, zijn de elementen van een ontwerp in te delen in punten, lijnen en vlakken. Om een structuuranalyse volgens de methode Lynch uit te voeren, moeten aan deze verschillende elementen extra kenmerken toegekend worden. Punten moeten als knooppunt of oriëntatiepunt gemarkeerd kunnen worden, lijnen als route of begrenzing en gebieden als district. Verder moet voor al deze markeringen aangegeven kunnen worden of het een sterke of een zwakke aanduiding is. Voor het weergeven van de Lynch-kaart moeten al deze elementen dan op de juiste wijze (zie afb. II.4) ingetekend worden.
Een netwerkanalyse kan op verschillende detail-niveaus uitgevoerd worden. Op een globaal niveau wordt alleen gekeken naar de hemelsbrede afstand tussen vertrek- en aankomstpunten, op een gedetailleerd niveau wordt gebruik gemaakt van een netwerk van routes waarover verplaatsingen plaats kunnen vinden. In een tussenvorm kan er rekening gehouden worden met grote barrières zoals rivieren en beschermde gebieden. De meest gedetailleerde manier kan pas tijdens een vergevorderd stadium van het ontwerp plaatsvinden, maar de eerste manier kan al bij een eerste schetsvorm gebruikt worden.
Voor de meest globale vorm van netwerkanalyse is alleen de locatie van vertrek- en aankomstpunten nodig. Voor de gedetailleerde vorm moet in ieder geval een netwerk van aaneengesloten lijnstukken aanwezig zijn. Voor deze lijnstukken kunnen dan extra gegevens gebruikt worden, zoals mogelijke rijrichting, toegankelijkheid (voor langzaam verkeer, auto's, vrachtwagens, enzovoort), maximumsnelheid en capaciteit (maximum aantal verplaatsingen per tijdseenheid).
Wanneer een combinatie-berekening gemaakt wordt voor meerdere verplaatsingen, dan is verder ook het aantal vertrekken en aankomsten per punt nodig.
De resultaten van deze analyses worden meestal weergegeven op de kaart in verschillende kleuren, die verschillende afstanden tot een punt of verschillende belastingen van de lijnstukken weergeven.
Om een locatie-allocatie uit te voeren wordt gebruik gemaakt van de afstanden kaart, op basis waarvan een locatie gekozen wordt die de gemiddelde reisafstand voor alle betrokkenen minimaliseert, gecombineerd met een voldoende groot dekkingsgebied van de voorziening die op die locatie komt.
Van alle analyse-technieken is de visuele analyse de techniek die het meeste op emotionele (esthetische) criteria berust. Waar bij de overige analyses een computer een aantal berekeningen kan uitvoeren op basis waarvan een oordeel geveld wordt, kan bij deze analyse weinig meer gedaan worden dan het zodanig presenteren van het ontwerp dat er een goede visuele analyse op uitgevoerd kan worden door de ontwerper.
In het vorige hoofdstuk is al het voorbeeld van de Serial Vision genoemd. Hiervoor worden een aantal perspectieven gecreëerd op basis van een bepaalde af te leggen route. Deze perspectieven kunnen dan verder door de ontwerper geanalyseerd worden. Als toegevoegde waarde kan de computer eventueel ook nog in real-time perspectieven creëren van de punten waar de ontwerper naar wil kijken.
Enige berekeningen kunnen uitgevoerd worden voor het bepalen van de lengte van zichtlijnen en de Steepness of Vision. Hiervoor moeten uit het ontwerp gegevens gedestilleerd worden over de afstand tussen gevelwanden, eventueel gecombineerd met de verschillende gevelhoogtes.
Een centraal probleem bij de verschillende decompositie-technieken, is dat naderhand de verschillende ontwerpen op een zo goed mogelijke manier bij elkaar gevoegd moeten worden. Hierbij kan een Compatibility Matrix goed gebruikt worden.
De bekendste Compatibility Matrix is de Goal Compatibility Matrix, welke gebruikt kan worden bij een opsplitsing van de ontwerpeisen. In een hele of een halve matrix worden langs de twee assen alle eisen uitgezet. In de matrix wordt dan voor elke combinatie van eisen aangegeven of ze complementair, indifferent of concurrerend zijn. Complementaire eisen (bijvoorbeeld aangegeven met een +) zijn goed met elkaar te verenigen en kunnen elkaar zelfs aanvullen. Een combinatie van eisen is indifferent (bijvoorbeeld aangegeven met een ) wanneer ze geen enkele invloed op elkaar hebben (dit zijn dus de combinaties waarlangs een scheiding is gemaakt in de Decompositie methode van Alexander). Concurrerende eisen (bijvoorbeeld aangegeven met een –) verhinderen elkaar: aan in ieder geval één van beide eisen zal niet voldaan kunnen worden.
Het maken van andere Compatibility Matrices gaat analoog hieraan. De Compatibility Matrix die gemaakt wordt voor verschillende deeloplossingen (bijvoorbeeld na een functionele decompositie), is een centraal deel van de AIDA (Analysis of Interleaved Decision Areas) techniek.
Een andere techniek om te bepalen welk alternatief het beste is, is de multi-criteria evaluatie. Voorwaarde voor deze techniek is dat voor een aantal beoordelingscriteria de 'score' van elk alternatief bekend is en dat deze scores in ieder geval ondubbelzinnig in een volgorde van 'goed' tot 'slecht' gerangschikt kunnen worden. Wanneer bijvoorbeeld de afstand van een woonwijk tot een natuurgebied zo'n criterium is, dan is het niet ondubbelzinnig duidelijk wat beter is. Voor de bewoners van de woonwijk is een zo kort mogelijke afstand het beste, maar voor de 'bewoners' van het natuurgebied moet de afstand juist zo groot mogelijk zijn.
Door nu alle criteria een gewicht te geven en alle scores een getalswaarde, kan de totaal-score van ieder gebied berekend worden en is dus duidelijk welk gebied het beste is.
Uit deze praktische uitwerking van de verschillende ontwerptechnieken blijkt dat er een aantal basis-handelingen verricht wordt. Sommige hiervan zijn cruciaal voor het maken van een stedebouwkundig ontwerp, andere komen regelmatig terug maar kunnen eventueel omzeild worden en een derde groep handelingen is meer gericht op het vereenvoudigen van het werk en het voorkomen van slordigheden. De verschillende handelingen zijn dus in drie groepen in te delen, met een primair, secundair en tertiair belang.
Samenvattend blijkt dat een computerprogramma dat de stedebouwkundig ontwerper in het maken van een bestemmingsplan moet ondersteunen, de volgende handelingen moet kunnen verrichten:
Tekenen op een ondergrond
|
| Een bestaande kaart kan als ondergrond voor het ontwerp gebruikt worden. Deze kaart dient vooral ter oriëntatie en is niet bedoeld ter vervanging van de inventarisatie-handelingen. De kaart moet niet teveel details bevatten, om niet af te leiden van het erop gemaakte ontwerp.
|
Intekenen van punten
|
| Punten, meestal in de vorm van icoontjes of symbolen, zijn de kleinst zichtbare elementen in een tekening. Ze worden gebruikt om voorwerpen aan te geven waarvan de afmetingen niet belangrijk zijn of verwaarloosbaar klein zijn.
|
Intekenen van lijnen en netwerken
|
| Lijnen, zowel gebogen als recht, zijn elementen waarvan de breedte verwaarloosbaar klein is ten opzichte van de lengte van het element. Een aantal lijnen tezamen kan een netwerk definiëren, waarop verschillende analyses uitgevoerd kunnen worden.
|
Intekenen van gebieden
|
| Een gebied bestaat uit een vulling die afgebakend wordt door een gesloten grens (een lijn). Ook deze elementen moeten getekend en geanalyseerd kunnen worden.
|
Nabewerking van elementen
|
| Nadat de diverse stedebouwkundige elementen geplaatst zijn, moeten ze later aangepast (verplaatst, verschaald en geroteerd, maar ook helemaal herontworpen) kunnen worden.
|
Bewerking van alternatieve ontwerpen
|
| Het creëren van ontwerpalternatieven is één van de centrale bewerkingen in het maken van een ontwerp. Aan meerdere alternatieven moet tegelijkertijd gewerkt kunnen worden.
|
Schetsen
|
| In het beginstadium van het ontwerpproces zal vaak behoefte zijn aan de mogelijkheid snel en ongedetailleerd elementen in het ontwerp te tekenen. Deze elementen kunnen bijvoorbeeld snelgetrokken lijnen zijn of eenvoudige basisvormen.
|
Uitwisseling van gegevens tussen alternatieven
|
| Bij het ontwerpen van de alternatieven moeten gegevens van de elementen gemakkelijk uit het ene alternatief naar een ander overgeplaatst worden, voor het evalueren van de verschillende alternatieven is dit zelfs noodzakelijk.
|
Bibliotheekfuncties
|
| Uit een lijst van voorgedefinieerde elementen (onder andere stedebouwkundige elementen, maar bijvoorbeeld ook verkavelingsstijlen, weefselmodellen en berekeningstechnieken) kan er één gekozen worden. Ook moet een bibliotheek aangepast en uitgebreid kunnen worden.
|
Combineren van meerdere elementen tot één element
|
| Omdat groepen van afzonderlijke elementen op een hoger schaalniveau als één element gezien en bewerkt worden, moeten meerdere elementen samengevoegd kunnen worden tot één element, om later weer uit elkaar gehaald te kunnen worden.
|
Toekennen van gegevens aan elementen
|
| Ten behoeve van diverse analyses is het belangrijk dat er ook niet-zichtbare gegevens van de verschillende elementen bekend zijn, zoals oppervlakte, prijs en capaciteit.
|
Weergave van elementen op verschillende manieren
|
| Voor de presentatie van de resultaten van een analyse, maar ook voor het maken van kaarten op verschillende schaalniveau's, moeten elementen op verschillende manieren weergegeven kunnen worden.
|
Bewerking ontwerp in afzonderlijke componenten
|
| Indien nodig moeten bepaalde componenten van het ontwerp (bijvoorbeeld groen, wonen en werken) apart genomen kunnen worden voor een op die component toegespitste uitwerking.
|
Bewerkingen in drie dimensies
|
| Voor een ruimtelijke analyse van het ontwerp moeten de verschillende elementen in drie dimensies ontworpen en bewerkt kunnen worden. Hierbij hoort ook dat het ontwerp in verschillende aanzichten weergegeven moet kunnen worden.
|
Compatibiliteit
|
| Er moeten mogelijkheden bestaan om het model uit te wisselen met andere gebruikte programma's en om bestanden die door andere programma's aangemaakt worden in te lezen.
|
Plaatsing op basis van een ander element of raster
|
| Veel stedebouwkundige elementen zijn in hun plaatsing georiënteerd op een ander element, zoals woningen op een straat. Voor een goede ondersteuning van het ontwerpproces moet deze techniek ook toegepast kunnen worden.
|
Berekening op basis van gegevens van elementen
|
| Om de diverse analyses uit te voeren moeten vaak berekeningen uitgevoerd worden op basis van de diverse kenmerken van de elementen.
|
Real-time genereren van drie-dimensionale beelden
|
| Wanneer er een mogelijkheid bestaat om drie-dimensionale beelden te genereren onmiddellijk als reactie op een actie van de gebruiker, kan snel een goed beeld gekregen worden van de manier zoals het gemaakte ontwerp op mensen overkomt.
|
Gezamenlijk werken aan een model
|
| Aan een stedebouwkundig ontwerp moet door vele mensen uit verschillende disciplines gezamenlijk (tegelijkertijd en na elkaar) gewerkt kunnen worden.
|
Mogelijkheid tot uitbreiding
|
| Een flexibel systeem bevat mogelijkheden om het uit te breiden met nieuwe componenten. De plaatsing van deze eis als tertiair is overigens afhankelijk van de oplossing die uiteindelijk gekozen zal worden voor het ontwerp-programma. Wanneer er gekozen wordt voor het ontwerpen van extra hulpmiddelen die binnen een bestaand programma gebruikt moeten worden, dan moet dat programma natuurlijk wel uitbreidingen ondersteunen.
|
De verschillende technieken die gebruikt worden voor het maken van een stedebouwkundig ontwerp, zijn in een twintigtal basishandelingen in te delen, waarbij sommige handelingen belangrijker zijn voor het maken van een ontwerp dan andere.
De belangrijkste of primaire eisen zijn het tekenen op een ondergrond, intekenen van punten, lijnen en netwerken en gebieden, nabewerken van elementen, bewerken van alternatieven, en schetsen. Daarna komen de secundaire eisen met het uitwisselen van gegevens tussen alternatieven, bibliotheekfuncties, combineren van meerdere elementen tot één element, toekennen van gegevens aan elementen, weergave van elementen op verschillende manieren, bewerking van het ontwerp in afzonderlijke componenten en bewerkingen in drie dimensies. De tertiaire eisen zijn compatibiliteit, plaatsingsmogelijkheden op basis van een ander element of raster, berekeningen op basis van gegevens van elementen, real-time genereren van drie-dimensionale beelden, gezamenlijk werken aan een model en mogelijkheid tot uitbreiding.
In het volgende hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van de resultaten van een enquête die gehouden is onder een aantal Nederlandse stedebouwkundige bureaus. Deze enquête geeft inzicht in de mate waarin computerondersteuning gebruikt en gewenst is voor een aantal basishandelingen en technieken in het stedebouwkundig ontwerpen.
Daarna volgt in hoofdstuk V, aan de hand van de resultaten van de enquête, een behandeling van een aantal teken- en ontwerpprogramma's en wordt per programma bekeken in hoeverre deze aan de in dit hoofdstuk gestelde vereisten voldoen; goed, redelijk, slecht of niet.