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Dichter dran! Neue Möglichkeiten der Vernetzung von Geobasis-, Statistik- und Erdbeobachtungsdaten zur räumlichen Analyse und Visualisierung von Stadtstrukturen mit Dichteoberflächen und -profilen

Getting Closer! New Ways of Integrating Geodata, Statistics and Remote Sensing to Analyze and Visualize Urban Structures Using Density Surfaces and -Profiles

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Raumforschung und Raumordnung

Zusammenfassung

In der Stadtforschung und Stadtplanung fungiert die „Dichte“ als eines der wichtigsten Maße für die Beschreibung der baulichen Physis einer Stadt. Im Vergleich zu anderen Maßen – genannt seien beispielhaft die „Nutzungsmischung“, die „Polyzentralität“ oder die „Kompaktheit“ – erscheint die „Dichte“ auf den ersten Blick als objektiv ermittelbar und gut verständlich. Bei näherer Betrachtung handelt es sich jedoch um ein Konzept, das sich einer einfachen empirischen Ermittlung weitgehend entzieht. Bis heute gibt es kein international anerkanntes Dichtemaß und Dichteangaben für verschiedene Länder, Regionen und Städte sind in der Regel nicht oder nur eingeschränkt vergleichbar. In diesem Beitrag werden die analytischen Möglichkeiten neuer Geodatenanwendungen für eine objektive und transparente Ermittlung der baulichen und nutzungsbezogenen Dichte städtischer Siedlungsgebiete aufgezeigt. Eine Fallstudie für das Gebiet der Stadt Köln demonstriert an ausgewählten Themen die Einsatzmöglichkeiten kleinräumiger Dichtedaten.

Abstract

In urban research and planning, “density” is one of the most important measures to analyze a city’s structural morphology. Compared to other measures such as “neighborhood mix of uses”, “polycentricity” or “compactness”, density seems to be a rather objective and comprehensible choice. However, when having a closer look at it, it is a rather complex concept with different measurement options. There is no internationally accepted standard for the implementation of density or density measures that would allow for a robust comparison of different countries, regions or cities. This article deals with the analytical opportunities that new geodata options offer with regards to an objective and transparent measurement of cities’ structural and use-related densities. A case study for the city of Cologne demonstrates possible applications based on high-resolution and disaggregated density data.

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Abb. 1
Abb. 2
Abb. 3
Abb. 4
Abb. 5
Abb. 6
Abb. 7
Abb. 8

Notes

  1. Vgl. http://www.staedtestatistik.de/kostat.html (17.01.2014).

  2. Mit dem „Trägheitsnavigationssystem“ (Inertialem Navigationssystem (INS)) werden über Sensoren die Bewegungen von im Raum frei beweglichen Körpern gemessen.

  3. Für eine genaue Beschreibung vgl. http://help.arcgis.com/en/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#//00310000002t000000 (20.01.2014).

  4. Unter Dienstleistungsbereich sind folgende Wirtschaftsabschnitte gemäß der Klassifikation der Wirtschaftszweige (WZ) 2008 zu verstehen: J (Informationen und Kommunikation), K (Erbringung von Finanz- und Versicherungsdienstleistungen), L (Grundstücks- und Wohnungswesen), M (Erbringung von freiberuflichen, wissenschaftlichen und technischen Dienstleistungen), N (Erbringung von sonstigen wirtschaftlichen Dienstleistungen) und S (Erbringung von sonstigen Dienstleistungen). Auch hier werden lediglich die sozialversicherungspflichtig Beschäftigten (SVB) berücksichtigt, zusätzlich die geringfügig Beschäftigten. Diese gehen pauschal mit 20 % der Arbeitszeit eines Vollbeschäftigten in Abb. 6 ein, das heißt, die Werte repräsentieren Vollzeit-SVB plus 0,2 * geringfügig SVB.

  5. Nachbarschaft wird hier als „queen contiguity of second order“ modelliert, das heißt, auch Nachbarn, die sich nur in einem Punkt berühren, sowie die ersten Nachbarn der Nachbarn werden berücksichtigt.

  6. Die False Discovery Rate wurde gewählt, da zum einen eine positive räumliche Autokorrelation in den Daten vorliegt. Nach Anselin (1995: 95 f.) sind zum anderen die ‚klassische‘ Rate von 5 % zu wenig restriktiv und eine Family Wise Error Rate nach der von ihm zitierten Bonferroni und Šidák-Methode zu konservativ. Die False Discovery Rate ist dabei ein guter Kompromiss und zudem auch unter positiver räumlicher Abhängigkeit gültig (Benjamini/Yekutieli 2001: 1168)

  7. LISA steht für „Local Indicators of Spatial Autocorrelation“.

  8. Teilweise zusammengefasst bei gleichen Nutzungstypen mit unterschiedlichen Schreibweisen.

Literatur

  • Acioly Jr., C.; Davidson, F. (1996): Density in urban development. In: Building Issues 8 (3), 3–25.

    Google Scholar 

  • Ackermann, F. (1999): Airborne laser scanning – present status and future expectations. In: Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 54 (2–3), 64–67.

    Article  Google Scholar 

  • Albertz, J. (2001): Einführung in die Fernerkundung. Grundlagen der Interpretation von Luft- und Satellitenbildern. Darmstadt.

  • Anselin, L. (1995): Local Indicators of Spatial Association – LISA. In: Geographical Analysis 27 (2), 93–115.

    Article  Google Scholar 

  • Benjamini, Y.; Yekutieli, D. (2001): The control of the false discovery rate in multiple testing under dependency. In: The Annals of Statistics 29 (4), 1165–1188.

    Article  Google Scholar 

  • Bettencourt, L.; West, G. (2010): A unified theory of urban living. In: Nature 467, 912–913.

    Article  Google Scholar 

  • Bundesagentur für Arbeit (2012): Statistische Geheimhaltung: Rechtliche Grundlagen und fachliche Regelungen der Statistik der Bundesagentur für Arbeit. Nürnberg.

  • Burchell, R. W.; Mukherji, S. (2003): Conventional development versus managed growth: the costs of sprawl. In: American Journal of Public Health 93 (9), 1534–1540.

    Article  Google Scholar 

  • Caldas de Castro, M.; Singer, B. H. (2006): Controlling the False Discovery Rate: A New Application to Account for Multiple and Dependent Tests in Local Statistics of Spatial Association. In: Geographical Analysis 38 (2), 180–208.

    Article  Google Scholar 

  • Churchman, A. (1999): Disentangling the concept of density. In: Journal of Planning Literature 13 (4), 389–411.

    Article  Google Scholar 

  • Doubek, C.; Zanetti, G. (1999): Siedlungsstruktur und öffentliche Haushalte. Wien. = Schriftenreihe der Österreichischen Raumordnungskonferenz 143.

  • Ewing, R.; Cervero, R. (2010): Travel and the built environment. A meta-analysis. In: Journal of the American Planning Association 76 (3), 265–294.

    Article  Google Scholar 

  • Ewing, R.; Bartholomew, K.; Winkelman, S.; Walters, J.; Chen, D. (2007): Growing cooler. The evidence on urban development and climate change. Washington, DC.

  • Forsyth, A. (2003): Measuring density: working definitions for residential density and building intensity. Minneapolis. = Design Brief, Number 8, July 2003. http://www.corridordevelopment.org/pdfs/from_MDC_Website/db9.pdf (17.01.2014).

  • Forsyth, A.; Oates, J. M.; Schmitz, K. H.; Hearst, M. (2007): Does residential density increase walking and other physical activity? In: Urban Studies 44 (4), 679–697.

    Article  Google Scholar 

  • Frank, L. D.; Engelke, P. O. (2001): The built environment and human activity patterns: Exploring the impacts of urban form on public health. In: Journal of Planning Literature 16 (2), 202–218.

    Google Scholar 

  • Gassner, E. (1994): Die Grenzen der Verdichtung bei Wohnbaugebieten. In: Borchard, K., Weiß, E. (Hrsg.): Aus Verantwortung für die Gestaltung unserer Umwelt. Ausgewählte Beiträge von Edmund Gassner. Bonn, 93–276. = Beiträge zu Städtebau und Bodenordnung 12.

  • Hesse, M. (2010): Reurbanisierung oder Metropolisierung? Entwicklungspfade, Kontexte, Interpretationsmuster zum aktuellen Wandel der Großstadtregionen. In: DISP 46 (180), 36–46.

    Google Scholar 

  • Hinde, S.; Dixon, J. (2005): Changing the obesogenic environment: insights from a cultural economy of car reliance. In: Transportation Research Part D 10 (1), 31–53.

    Article  Google Scholar 

  • Kelly-Schwartz, A. C.; Stockard, J.; Doyle, S.; Schlossberg, M. (2004): Is sprawl unhealthy? A multilevel analysis of the relationship of metropolitan sprawl to the health of individuals. In: Journal of Planning Education and Research 24 (2), 184–196.

    Article  Google Scholar 

  • Knapp, W.; Volgmann, K. (2011): Neue ökonomische Kerne in nordrhein-westfälischen Stadtregionen: Postsuburbanisierung und Restrukturierung kernstädtischer Räume. In: Raumforschung und Raumordnung 69 (5), 303–317.

    Article  Google Scholar 

  • Koppe, C.; Kovats, S.; Jendritzky, G.; Menne, B. (2004): Heat-waves: risks and responses. Kopenhagen. = Health and Global Environmental Change Series 2.

  • Kropp, J.; Holsten, A.; Lissner, T.; Roithmeier, O.; Hattermann, F.; Huang, S.; Rock, J.; Wechsung, F.; Lüttger, A.; Pompe, S.; Kühn, I.; Costa, L.; Steinhäuser, M.; Walther, C.; Klaus, M.; Ritchie, S.; Metzger, M. (2009): Klimawandel in Nordrhein-Westfalen. Regionale Abschätzung der Anfälligkeit ausgewählter Sektoren. Abschlussbericht des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) für das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (MUNLV). Potsdam.

  • Landeshauptstadt Stuttgart (2005): Stadträumliche Dichte. Flächenbilanz von Wohngebieten in Stuttgart. Stuttgart.

  • Lillesand, T. M.; Kiefer, R. W.; Chipman, J. W. (2004): Remote Sensing and image interpretation. Hoboken, New Jersey.

  • Losch, S. (1994): Baulandreserven im Bestand. In: BfLR – Bundesforschungsanstalt für Landeskunde und Raumordnung (Hrsg.): Bestand, Bedarf und Verfügbarkeit von Baulandreserven. Umfrageergebnisse und Regionalerhebungen. Bonn, 135–142. = Materialien zur Raumentwicklung 64.

  • Newman, P.; Hogan, T. (1981): A review of urban density models: toward a resolution of the conflict between populace and planner. In: Human Ecology 9 (3), 269–303.

    Article  Google Scholar 

  • Newman, P.; Kenworthy, J. R. (1989): Gasoline Consumption and Cities. A Comparison of U.S. Cities with a Global Survey. In: Journal of the American Planning Association 55 (1), 24–37.

    Article  Google Scholar 

  • OECD (2010): Cities and Climate Change. Paris.

  • OECD (2012): Compact City Policies. A Comparative Assessment. Paris.

  • Riguelle, F.; Thomas, I.; Verhetsel, A. (2007): Measuring urban polycentrism: a European case study and its implications. In: Journal of Economic Geography 7 (2), 193–215.

    Article  Google Scholar 

  • Roberts, B. H. (2007): Changes in urban density: Its implications on the sustainable development of Australian cities. http://soac.fbe.unsw.edu.au/2007/SOAC/changesinurbandensity.pdf (20.01.2014).

  • Roskamm, N. (2011): Dichte. Eine transdisziplinäre Dekonstruktion. Bielefeld.

  • Scholz, T.; Rauscher, C.; Reiher, J.; Bachteler, T. (2012): Geocoding of German Administrative Data: The Case of the Institute for Employment Research. http://doku.iab.de/fdz/reporte/2012/MR_09-12_EN.pdf (17.01.2014).

  • Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin (2013): Umweltatlas Berlin, Themenbereich Einwohnerdichte. Berlin. http://www.stadtentwicklung.berlin.de/umwelt/umweltatlas/ii606.htm (17.01.2014).

  • Siedentop, S.; Schiller, G.; Gutsche, J.-M.; Koziol, M.; Walther, J. (2006): Siedlungsentwicklung und Infrastrukturfolgekosten. Bilanzierung und Strategieentwicklung. Bonn.= BBR-Online-Publikationen 3/2006.

  • Thierstein, A.; Lüthi, S.; Kruse, C.; Gabi, S.; Glanzmann, L. (2008): Changing value chain of the Swiss knowledge economy: spatial impact of intra-firm and inter-firm networks within the emerging mega-city region of Northern Switzerland. In: Regional Studies 42 (8), 1113–1131.

    Article  Google Scholar 

  • Watkins, R.; Palmer, J.; Kolokotroni, M. (2007): Increased temperature and intensification of the urban heat island: Implications for human comfort and urban design. In: Built Environment 33 (1), 85–96.

    Article  Google Scholar 

  • Westphal, C. (2008): Dichte und Schrumpfung. Kriterien zur Bestimmung angemessener Dichten in Wohnquartieren schrumpfender Städte aus Sicht der stadttechnischen Infrastruktur. Dresden. = IÖR-Schriften 49.

  • Wurm, M. (2013): Verknüpfung von Fernerkundungsdaten und Survey-Daten (SOEP und BASE-II) in städtischen Räumen für sozialwissenschaftliche Analysen. Dissertation an der Technischen Universität Graz.

  • Wurm, M.; Taubenböck, H.; Schardt, M.; Esch, T.; Dech, S. (2011): Object-based image information fusion using multisensor earth observation data over urban areas. In: International Journal of Image and Data Fusion 2 (2), 121–147.

    Article  Google Scholar 

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Danksagung

Die Autoren bedanken sich bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) für die Finanzierung des Forschungsprojektes „Polyzentralität deutscher Stadtregionen“ mit dem Förderkennzeichen: TA 800/1-1 & SI 932/4-1. Darüber hinaus bedanken sich die Autoren bei Udo Lapschies vom Umwelt- und Verbraucherschutzamt der Stadt Köln und bei Ute Meurer der Bezirksregierung Köln für die Bereitstellung der Geodaten. Unser Dank gilt schließlich auch den Mitarbeitern im Amt für Stadtentwicklung und Statistik der Stadt Köln, die uns mit der Bereitstellung von kleinräumigen Bevölkerungsdaten sehr unterstützt haben sowie dem Forschungsdatenzentrum der Bundesagentur für Arbeit im Institut für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung (IAB) für die Aggregation der Beschäftigtendaten.

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Fina, S., Krehl, A., Siedentop, S. et al. Dichter dran! Neue Möglichkeiten der Vernetzung von Geobasis-, Statistik- und Erdbeobachtungsdaten zur räumlichen Analyse und Visualisierung von Stadtstrukturen mit Dichteoberflächen und -profilen. Raumforsch Raumordn 72, 179–194 (2014). https://doi.org/10.1007/s13147-014-0279-6

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