Registration Number
0826U003930, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
07-09-2026
popup.evolution
o
Title
Assessment of underground infrastructure planning in megacities based on cognitive modeling
Author
Danylo I. Musiienko,
popup.head Illia O. Savchenko
popup.head Nataliya D. Pankratova
popup.opponent Vitaliy V. Tsyganok
popup.opponent Oleksandr H. Nakonechnyi
popup.review Iryna S. Lazarenko
popup.review Yuriy L. Milyavsky
popup.rada
National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute»
Description
У дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу розробки методології оцінювання планування підземної інфраструктури великих міст на основі когнітивного моделювання в умовах невизначеності. Концентрація населення у великих містах вимагає активного освоєння підземного простору для розміщення транспортної, комунальної та інженерної інфраструктури. Складність геологічних умов, множинність факторів ризику та наявність різних типів невизначеності ускладнюють прийняття обґрунтованих рішень. Проблема є особливо актуальною для м. Києва, де складні інженерно-геологічні умови правобережної частини, зсувонебезпечні території та ризики воєнного характеру створюють додаткові виклики. Існуючі методи аналізу не дозволяють у повній мірі врахувати багатофакторність та взаємозалежність ризиків підземного будівництва.
Метою дослідження є розробка методології оцінювання планування підземної інфраструктури великих міст на основі когнітивного моделювання. Для досягнення мети вирішено такі завдання: проведено аналіз світового досвіду планування підземного простору; розроблено теоретичні основи когнітивного моделювання складних систем; запропоновано методи структурного аналізу когнітивних карт на основі симпліціального аналізу та аналізу спільнот; здійснено практичне застосування методології на прикладі м. Києва, включно зі сценарним моделюванням.
Систематизовано світовий досвід планування підземного простору на прикладі Китаю, Німеччини, Фінляндії та Індії. Досліджено природу та джерела невизначеності: параметричну, структурну та невизначеність, пов'язану з неповнотою знань про геологічне середовище. Обґрунтовано двоетапний підхід, що включає передбачення та когнітивне моделювання. Наведено формальне визначення когнітивної карти як знаково-орієнтованого графа. Визначено етапи розробки когнітивної моделі: побудова карти, обґрунтування структурної та чисельної стійкості, симпліціальний аналіз та аналіз модулярності. Описано модель імпульсного процесу та методологію сценарного аналізу.
Розроблено методи структурного аналізу когнітивних карт на основі симпліціального аналізу та аналізу спільнот. Представлено поняття симплексів, симпліціальних комплексів, q-зв'язності та ексцентриситету. Описано алгоритми виявлення спільнот: Greedy Modularity, Walktrap, Louvain, Leiden та Leiden CPM. Обґрунтовано застосування аналізу спільнот для виявлення функціональних підсистем та досягнення структурної стійкості моделі.
Проведено практичне застосування методології для оцінювання планування підземної інфраструктури м. Києва на основі генерального плану розвитку міста. Систематизовано інженерно-геологічні та структурно-функціональні фактори, класифіковано природні, техногенні ризики та ризики воєнного характеру. Побудовано когнітивні карти двох тунелів: тунелю 1 (що проходить під Ботанічним садом НАН України від Наддніпровського шосе до вулиці Саперно-Слобідської) та тунелю 5 (що проходить через р. Дніпро від площі Перемоги до Броварського проспекту). Застосовано методи симпліціального аналізу: побудовано примальні та дуальні симпліціальні комплекси, проведено q-аналіз, обчислено структурні Q-вектори та ексцентриситети вершин. Виявлено, що вихідні карти мають вершини з нескінченним ексцентриситетом, що свідчить про структурну нецілісність. Метод Leiden CPM дозволив ідентифікувати вершини, видалення яких підвищує внутрішню щільність спільнот.
На основі цих результатів проведено перебудову когнітивних карт, після якої усі вершини мають скінченні значення ексцентриситету. Проведено сценарне моделювання для чотирьох типів загроз: терористична атака, техногенні загрози, зсуви порід та сейсмічні загрози. Тунель 5 є більш стійким до всіх загроз, окрім терористичних, тоді як тунель 1 є більш вразливим до техногенних і природних загроз. Результати сценарного моделювання надають інформаційну підтримку для прийняття рішень щодо доцільності побудови тунельної конструкції.
Наукова новизна полягає у тому, що вперше застосовано методи симпліціального аналізу та аналізу спільнот до когнітивних карт підземної інфраструктури, що дозволило виявити структурні недоліки та обґрунтувати їх перебудову. Набуло подальшого розвитку застосування методу Leiden CPM для ідентифікації вершин, що потребують додаткових зв'язків. Практична цінність полягає у можливості застосування методології для оцінювання планування конкретних об'єктів підземної інфраструктури, порівняння альтернативних варіантів будівництва та формування рекомендацій щодо зниження ризиків.
Registration Date
2026-07-24
popup.nrat_date
2026-07-24 / 2026-09-29
