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1 Bevorzugter Zitierstil für diesen Vortrag Zöllig, C., P. Schirmer, K. Müller und B.R. Bodenmann (2011) Simulation von Flächennutzungsentwicklungen am Beispiel Zürich, 4. Symposium des PNGI* Planungsnetzwerk geo-innovation, Karlsruhe, September 2011.

2 Simulation von Flächennutzungsentwicklungen am Beispiel Zürich Christof Zöllig IVT ETH Zürich September

3 Übersicht SustainCity Wechselwirkung Flächennutzung und Transportsystem Erreichbarkeit Integrierte Flächennutzungs- und Transportmodelle Fallbeispiel Zürich Fazit 3

4 SustainCity: Mikrosimulation für nachhaltigere Städte Finaziert durch 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission Januar 2010 bis 2012 Projektleitung: Prof. Kay W. Axhausen (IVT, ETH Zürich) Wissenschaftliche Projektleitung: Prof. André de Palma (ENS Cachan) 10 weiter Projektpartner 4

5 SustainCity - Ziele Integration von Flächennutzungs und Transportmodell in einer Mikrosimulation Verbesserung von integrierten Flächennutzungs- und Transportmodellen nämlich Theoretische Entwicklungen Integration eines Demographiemoduls Berücksichtigung unterschiedlicher Massstabsebenen (räumlich und zeitlich) Zusammenführung von MATSim und UrbanSim Fallbeispiele Zürich, Brüssel und Paris Politikempfehlungen 5

6 Prozesse der Raumentwicklung Minuten Monate Jahre?? Dekaden?? 6

7 Wechselwirkung Flächennutzung und Transportsystem Verkehrsmittel-wahl Zielwahl Routenwahl Wegentscheidung Streckebelastung Mobilitätswerkzeugbesitz Fahrzeit/-distanz/-kosten Verkehr Generalisierte Kosten Erreichbarkeit Aktivitätenorte Flächennutzung Umzug Standortattraktivität Standortwahl Standortentscheidungen von Nutzern von Investoren Bautätigkeit nach Wegener und Fürst,

8 Erreichbarkeit... Summe der gewichteten Gelegenheiten, die man von einer bestimmten Quelle (Adresse, Zone, Gemeinde, usw.) aus erreichen kann. (Axhausen und Hurni, 2005, 10) j= max E i= j =1 βk ij X je Ei Erreichbarkeit von Ort i aus i j Xj Ausgangsort i Zielort j Gelegenheiten am Ort j β k Widerstandsfaktor Generalisierte Kosten des Widerstands zwischen i und j 8

9 Erreichbarkeitsgebirge 1950 Axhausen und Horni,

10 Erreichbarkeitsgebirge 2000 Axhausen und Horni,

11 Integrierte Flächennutzungs- und Transportmodelle Verkehrsmittel-wahl Zielwahl Routenwahl Wegentscheidung Streckebelastung Mobilitätswerkzeugbesitz Fahrzeit/-distanz/-kosten Verkehr Generalisierte Kosten Erreichbarkeit Aktivitätsorte Flächennutzung Umzug Standortattraktivität Standortwahl Standortentscheidungen von Nutzern von Investoren Bautätigkeit nach Wegener und Fürst, 1999 UrbanSim 11

12 MATSim Multi-Agent Transport Simulation Toolkit 12

13 UrbanSim Immobilienentwicklungen Populationsveränderungen Umzüge Immobilienpreise Erreichbarkeiten Modellkoordinator Standortwahl Personen Haushalte Arbeitsplätze Gebäude Parzellen Szenarios Zonenpläne Verkehrsnetz 13

14 Fallbeispiel Zürich Abgrenzung Simulationsgebiet Kanton Zürich Basisjahr 2000 Kalibrationsperiode Simulationsperiode swisstopo (JD100042) 14

15 Arbeitsschritte Daten Beschaffung Sichtung Aufbereitung Modellierung Klassifizierung Spezifizierung Parameterschätzung Annahmen / Szenarien Modellstruktur Rasterzellenversion Modellstruktur Parzellenversion Simulation Validierung / Kalibrierung Evaluierung von Szenarien Quelle: Waddell, P. (2010) 15

16 Datenbedürfnisse Simulierte Einheiten Parzellen, Gebäude, Haushalte, Personen, Arbeitsplätze Geometrien zur Aggregation, Visualisierung und Analyse Parzellen, Zonen Verkehrsmodell, Gemeinden, Regionen Reisezeiten von Zone zu Zone Netzwerk Modellspezifikationen und Koeffizienten Klassifizierungen, Modellschätzungen, Herleitung von Raten Szenarios Bevölkerungs- und Arbeitsplatzentwicklung Projekte / Massnahmen Quellen: Datenlieferanten, Synthese, Umfragen 16

17 Datenhaltung und -aufbereitung 17

18 Datenbeschaffung Datenlieferanten Verwaltungsebene Datenherr National Kantonal Gemeinde Private Datensatz Topographische Karten (Pixel, Vektor) Swisstopo, Bundesamt für Landestopographie Digitales Höhenmodell Gemeindegrenzen Bevölkerungszählung Betriebszählung BfS, Bundesamt für Statistik Mikrozensus Verkehrsverhalten Gebäude- und Wohnungsregister (GWR) GVZ, Gebäudeversicherung Kanton Zürich Gebäudedaten Gebäude- und Wohnungsregister (GWR) Leerstandsziffern Bauzonen und Überbauungsstand ARV, Amt für Raumentwicklung und Vermessung Kataster Kantonaler Richtplan Orthophotos Kantonales Verkehrsmodell Haltestellen des öffentliche Verkehrs Tiefbauamt Lärmkarten (Verkehrs- und Schiesslärm) Bevölkerungsentwicklung Statistisches Amt Kanton Zürich Landpreise pro Zone und Gemeinde Gebäude- und Wohnungsregister (GWR) SSZ, Statistik Stadt Zürich DOCUMEDIA (Baublatt) Bauprojekte 18

19 Datensichtung Unterschiede in Grundlagendaten Entität Datenherr Anzahl Räumliche Auflösung Periode Datentyp Gebäude BFS (2010) Tabelle ARV GVZ (2010) (2000) Adressen und Koordinaten [m] Koordinaten [m] Adressen Tabelle Tabelle ARV (2010) Koordinaten [cm] 2005, Interlis BFS ARV, SSZ BFS (2010) (2010) (2010) Tabelle Tabelle Tabelle ARV, SSZ (2010) 2010 Tabelle GVZ ARV, SSZ DOCUMEDIA ARV ( ) (2010) ( ) (2010) Gebäude (via EGID) Gebäude (via EGID) Adressen und Koordinaten [m] Koordinaten [m] (und Adressen) Adressen Gebäude (via EPROID) Adressen Koordinaten [cm] , Tabelle Tabelle Tabelle Interlis Wohnung Eingang Neue Gebäude Bauprojekte Parzellen 19

20 Datenaufbereitung Datenintegration Match über gvz_gebäude improvement_value arv_bodenbedeckung building_type_id land_area gwr_wohnungen residential_units m2_per_unit arv_parzellen parcel_id Adresse Koordinaten ID gwr_gebäude building_id building_quality_id stories year_built Gebäude Koordinaten 20

21 Datenaufbereitung - Populationssynthese Aktuelle Situation Individualdaten der Volkszählung Attribute Personen gruppiert in Haushalte Räumliche Auflösung: Hektarscharf Information zum Arbeitsplatz Gemeinde, Ausbildung, Arbeitsmarktstatus, Wirtschaftssektor Fehlende Attribute: Einkommen Besitz Mobilitätswerkzeuge Zuordnung zu Arbeitsplatz und Gebäuden Datenschutz erschwert / verhindert Zusammenarbeit 21

22 Datenaufbereitung - Populationssynthese Kombination einer Stichprobe von Individualdaten und aggregierten Daten Akkurate Replikation der Haushaltsstruktur Hierachical Iterative Proportional Fitting (Müller und Axhausen, 2011) Validierung gegen den vollen Zensus möglich 22

23 Datenbeschaffung - Befragungen 5300 im Juli / August 2010 umgezogene Personen (15% aller Umziehenden) Abfrage von: Haushaltsattribute (inkl. Arbeitsplatz) Lebenstilklassen Attribute des vorherigen und jetzigen Wohnortes Nach Belart Nach Otte Wohnorte sozialer Kontakte Lebensstil der Haushalte Adresse von sozialen Ja A C Kontakten Nein B D Rücklauf 22.8 % der Angeschriebenen 2.1% der Umziehenden 23 Belart, 2010

24 Datenaufbereitung Zusammenstellung Alternativen Basis für nicht gewählte Alternativen: Angebote auf Gewichtung: Comparis Mietpreise im Schnitt 15.5% höher als in der Umfrage Comparis Kaufpreise im Schnitt 16.5% höher als in der Umfrage Strategie Stichprobenziehung Zufällige Ziehung von 49 Alternativen PostgreSQL.csv R choicesampling biogeme 24

25 Modellierung - Spezifizierung Nutzen der Wohnstandortwahl Belart,

26 Modellierung Geschätzte Parameter Belart,

27 Modellierung - Klassifizierungen 27

28 Simulation Wirkung Zukunft 1 Massnahme 1 Zukunft 2 Gegenwart Massnahme 2 Zukunft 3 Zukunft 4 Bewertung 28

29 Fazit Erreichbarkeit ist ein starkes Konzept zur integrativen Verkehrs- und Raumplanung Mikrosimulation bietet vielseitige Analysemöglichkeiten Die Visualisierung spielt eine entscheidende Rolle bei grossen Datenmengen zur Kommunikation Mikrosimulation ist daten- und zeitintensiv Einfach verfügbare, harmonisierte Datengrundlagen sind willkommen Lohnt sich der Aufwand? 29

30 Referenzen Axhausen, K.W. und L. Hurni (eds.) (2005) Zeitkarten Schweiz , IVT and IKA, ETH Zürich, Zürich. Belart, B. (2011) Wohnstandortwahl im Grossraum Zürich, Masterarbeit, IVT, ETH Zürich, Zürich. Fröhlich, F. und K.W. Axhausen (2002) Development of car-based accessibility in Switzerland from 1950 through 2000: First results, Konferenzbeitrag 2nd Swiss Transport Research Conference, Ascona, März Müller, K. and K.W. Axhausen (2011) Hierarchical IPF: Generating a synthetic population for Switzerland, paper presented at 51th ERSA Conference, Barcelona, September Waddell, P. A. (2010) Overview of UrbanSim and the Open Platform for Urban Simulation, Vortrag, UrbanSim Tutorial, Zürich Wegener, M. und F. Fürst (1999) Land-use transport interaction: State of the Art, Berichte aus dem Institut für Raumplanung, 46, IRPUD, Universität Dortmund. 30