Modelle in der Raumplanung I U m w e l t - Spiekermann ...spiekermann-wegener.com/mir/pdf/MIR1_13_270109.pdfder Wohnbau-flächen in i (%) 15 "How accessibility shapes land use" (Hansen,

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Modelle in derRaumplanung I

Klaus SpiekermannMichael Wegener

13Flächennutzungund Verkehr I27. Januar 2009

Lehrveranstaltung "Modelle in der Raumplanung" WS 2008/2009

m w e lU t

Netze

Wege

Einwohner

Betriebe

Flächen

Wohnungen

Güterverkehr

Beschäftigte

2

Trends

3

Flächenverbrauch in Deutschland 1960-2004

Quellen:StatistischesBundesamt:StatistischesJahrbuch 2007;BBR (2005):Raumordnungs-bericht 2005;DIW (2005):Verkehr in Zahlen2005/2006

4

Motorisierung in Deutschland 1960-2006

Quellen:StatistischesBundesamt:StatistischesJahrbuch 2007;DIW (2005):Verkehr in Zahlen2005/2006

5

Mobilität in Deutschland 1976-2008

Quellen:KONTIV 1976;KONTIV 1982;BMV 1992;MiD 2002;MiD 2008 (vorl.)

6

Güterverkehrin der Stadt1913-1994

7

S-Bahn Leipzig

Quelle: Dedy, Schluf (2000)8

9

Theorieansätze

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Flächennutzung und Verkehr

Flächennutzung beeinflusst Verkehr:

Die räumliche Trennung menschlicher Aktivitäten erzeugtBedarf für Verkehr von Personen und Gütern.

Beispiel:Suburbanisierung führtzu zunehmender räum-licher Arbeitsteilungund somit Verkehr.

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Flächennutzung und Verkehr

Verkehr beeinflusst Flächennutzung:

Die Entwicklung des Verkehrssystems beeinflusst dieStandortwahl von Unternehmen und Haushalten.

Beispiel:Durch das Auto ist fastjeder Ort in der Stadt-region gleich gut alsStandort geeignet..

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Regelkreis Flächennutzung-Verkehr

13

Regelkreis Flächennutzung-Verkehr

Erreichbarkeit

14

"How accessibility shapes land use" (Hansen, 1956)

Gut erreichbare Wohnbauflächen werden eher bebaut alsweniger gut erreichbare Flächen:

∑===j ij

jii

i

ii

d

EAAk

R

RD αγ

mitpot

Entfernung ij

Wohnungen in i

MöglicheWohn

ungen in i

Erreichbarkeitder Arbeitsplätze

Arbeitsplätze in j

Ausschöpfungder Wohnbau-flächen in i (%)

15

"How accessibility shapes land use" (Hansen, 1956)

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Erreichbarkeit und Siedlungsentwicklung

Erreichbarkeit und Einwohnerzuwachsim Münchner Umland durch die S-Bahn(Kreibich, 1978)

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Brotchie-Dreieck (Brotchie, 1984)

Das "Brotchie-Dreieck" erlaubt die Analyse der räumlichenEntwicklung einer Stadtregion nach ihrer Dispersion derSiedlungsstruktur und räumlichen Interaktion:

A Alle Arbeitsplätze imZentrum

B Arbeitsplätze dispers,Verkehrskosten null

C Arbeitsplätze dispers,Verkehrskosten hoch

D Tatsächliche Region

18

Brotchie-Dreieck (Brotchie, 1984)

TatsächlicheRegion

Reo

rgan

isat

ion

UmbauD

19

Brotchie-Dreieck: Region Dortmund

Mittlere LängeBerufswege v.Dispersion derArbeitsplätze1970-2030

Quelle:Pkw-Fahrten imIRPUD-Modell

D

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Unified Mechanism of Travel (Zahavi, 1981)

Aufgrund von Verkehrsdaten aus mehr als 100 Stadtre-gionen weltweit stellte Zahavi die folgenden Hypothesenauf:

(1) Haushalte berücksichtigen bei WegeentscheidungenGeld- und Zeitbudgets.

(2) Die Geld- und Zeitbudgets für Verkehr verändern sichnur sehr langsam.

(3) Im Rahmen ihrer Geld- und Zeitbudgets maximierenHaushalte räumliche Gelegenheiten (d.h. Reiseent-fernungen).

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(4) Die "Grundgleichung des Verkehrs" lautet:

oder:

Verkehrsbudget (Geld)

Verkehrsbudget (Zeit)

Mittlere Geschwindigkeit

Mittlere Kosten je km

cvTM

=

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅⋅=

€hkm€

cTMv

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⋅⋅=kmhh€

vTMc

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Wirkung vonVerkehrs-maßnahmenauf mittlereFahrtkostenund mittlereGeschwin-digkeit

cvTM

=

Quelle:Zahavi (1981)

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Auswirkungen aufVerkehr FlächennutzungMaßnahme

c v c* t* d* W AM+ + + + 0 + → →M- - - - 0 - ← ↔T+ - - 0 + + → →T- + + 0 - - ← ↔c+ + - 0 0 - ← ↔c- - + 0 0 + → →v+ - + 0 0 + → →v- + - 0 0 - ← ↔


M Verkehrsbudget (Geld)T Verkehrsbudget (Zeit)c Kosten je kmv Geschwindigkeit

W WohnenA Arbeiten+ Zunahme- Abnahme

0 Kein Effekt→ Dispersion← Konzentration

c Mittlere Kosten je kmv Mittlere Geschwindigkeitc* Mittlere Kosten je Fahrtt* Mittlere Zeit je Fahrtd* Mittlere Wegelänge

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Das bedeutet ...

- Wenn Verkehr schneller oder billiger wird, werden mehrund längere Wege gemacht.

- Wenn Verkehr schneller oder billiger wird, werden weiterentfernte Standorte gewählt.

- Mit steigendem Einkommen machen Haushalte mehr undweitere Wege und wählen weiter entfernte Standorte.

- Bei sinkenden Arbeitszeiten machen Haushalte mehr undweitere Wege und wählen weiter entfernte Standorte.

- Wenn all dies zusammen eintritt, machen Haushalte mehrund weitere Wege und wählen weiter entfernte Standorte.... und wenn Verkehr langsamer oder teurer wird, tritt dasGegenteil ein.

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Siedlungsdichte und Verkehrsaufkommen

Newman und Kenworthy (1989) untersuchten 32 Städtein vier Kontinenten und stellten eine signifikante statis-tische Korrelation zwischen der Siedlungsdichte unddem Energieverbrauch für Verkehrszwecke je Ein-wohner fest (Folie 26).

Ein ähnlich starker Zusammenhang ergibt sich jedoch,wenn man den Energieverbauch für Verkehrszwecke alsFunktion des Kraftstoffpreises darstellt (Folie 27).

26

Siedlungsdichte und Verkehrsaufkommen

Quelle:Newman undKenworthy (1989)

27

Kraftstoffpreise und Verkehrsaufkommen

Quelle: nachNewman undKenworthy (1989)

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Nutzungsmischung und Verkehrsaufkommen

Holz-Rau und Kutter (1995) stellten beim Vergleich Stutt-garter Stadtbezirke fest, dass sich Unterschiede in denzurückgelegten Entfernungen nur teilweise auf baulicheStrukturen zurückführen lassen:- Beim Einkaufsverkehr lassen sie sich weitgehend aus

den jeweiligen Angebotsstrukturen ableiten.- Beim Freizeitverkehr dominieren soziale Komponenten,

die aber oft aus Standortentscheidungen resultieren.- Beim Berufsverkehr spielen die Entfernung zur Innen-

stadt und das Angebot an Arbeitsplätzen im Nahbereichdie entscheidende Rolle.

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Quelle:Holz-Rau undKutter (1995)

30


insgesamt

davon MIV

Quelle:Holz-Rau undKutter (1995)

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Breheny (1993) demonstrierte, dass, wenn die suburbaneBevölkerung von England und Wales zwischen 1961 und1991 nicht in die Umlandgemeinden gezogen sondern inden Kernstädten geblieben wäre, die gesamten Energie-einsparungen weniger als drei Prozent betragen hätten.

In einem Überblick über nordamerikanische Studienweisen Miller u.a. (1998) nach, dass die Bedeutung desFaktors Dichte abnimmt, wenn weitere Erklärungsfaktorenwie sozioökonomische Merkmale der Verkehrsteilnehmer,Bedienungsqualität im öffentlichen Nahverkehr oder Pkw-Besitz berücksichtigt werden.

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Kagermeier (1997) stellte am Beispiel des GroßraumsMünchen fest, dass Nutzungsmischung zusammen miteiner dichten und kompakten städtebaulichen Gestaltungzwar für eine geringere Pkw-Nutzung im Binnenverkehr,weniger aber für den Verkehrsaufwand von Bedeutung ist.Die entscheidenden Variablen für den Verkehrsaufwandsind die Entfernungen zwischen der Kernstadt und dennachrangigen Zentren.

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Wirkungen Flächennutzung → Verkehr

Einflussgröße Zielgröße Wirkungen

Wegelänge Höhere Einwohnerdichte bewirkt nurgeringfügig kürzere Wege.

Wegezahl Keine Wirkung nachgewiesen.

Einwohner-dichte

Verkehrs-mittelwahl

Höhere Einwohnerdichte bewirktstärkere Nutzung des ÖPNV undgeringere Autonutzung.

Wegelänge Arbeitsplatzangebot im Nahbereichführt zu kürzeren Berufswegen.


Arbeitsplatz-dichte

Verkehrs-mittelwahl

Höhere Arbeitsplatzdichte bewirktstärkere Nutzung des ÖPNV undgeringere Autonutzung.

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Wegelänge Ein vielfältiges Angebot an Warenund Dienstleistungen im Nahbereichführt zu kürzeren Wegen.


Nutzungs-mischung

Verkehrs-mittelwahl

Vielfältiges Angebot im Nahbereichführt zu mehr Fuß- und Radwegen.

Wegelänge Attraktive, fußgängerfreundlicheöffentliche Räume bewirken mehrWege im Nahbereich.


Gestaltung desNahbereichs

Verkehrs-mittelwahl

Attraktive, fußgängerfreundlicheöffentliche Räume bewirken mehrFuß- und Radwege.

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Wegelänge Nähe zu Arbeitsplatzzentren führt zukürzeren Berufswegen.


Standorte

Verkehrs-mittelwahl

Nähe zu Haltestellen ist wichtig fürÖPNV-Nutzung.

Wegelänge Wegelängen sind am kürzesten ingroßen Stadtregionen und amlängsten in ländlichen Siedlungen.


Stadtgröße

Verkehrs-mittelwahl

Die Benutzung des ÖPNV ist amstärksten in großen Städten und amgeringsten in ländlichen Siedlungen.

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Wirkungen Verkehr → Flächennutzung


StandortwahlWohnungen

Gut erreichbare Standorte werdeneher entwickelt. Verbesserung derErreichbarkeit fördert Zersiedlung.

StandortwahlGewerbe

Autobahnanschluss ist wichtig fürGewerbebetriebe; für High-tech-Betriebe Flughafennähe.

StandortwahlBüros

Bevorzugte Bürostandorte sind inder Innenstadt oder in Büroparks mitgutem Zugang zu ICE-Bahnhof undFlughafen.

Erreichbarkeit

StandortwahlEinzelhandel

Bevorzugte Einzelhandelsstandortesind Innenstadtlagen mit sehr gutemÖPNV-Anschluss oder Randlagenmit sehr guter Autoerreichbarkeit.

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Wirkungen Verkehr → Verkehr


Wegelänge Die Preiselastizität der Wegelängeliegt im Bereich von -0,3.

Wegezahl Wirkungen bisher wenig untersucht.

Fahrtkosten

Verkehrs-mittelwahl

Kostendifferenzen beeinflussen dieVerkehrsmittelwahl. Nulltarif im ÖVlockt nur wenige Autofahrer an.

Wegelänge Reisezeitgewinne durch schnellereVerkehrsmittel werden zum Teil fürlängere Wege verwendet.

Wegezahl Reisezeitgewinne werden zum Teilfür mehr Wege verwendet.

Reisezeit

Verkehrs-mittelwahl

Reisezeitverbesserungen bewirkenÄnderungen der Verkehrsmittelwahl.

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Wirkungen Verkehr → Verkehr


Wegelänge Einkommenssteigerungen führen zulängeren Wegen.

Wegezahl Wirkungen bisher wenig untersucht.

Verkehrs-budget(Geld)

Verkehrs-mittelwahl

Höheres Einkommen führt zu Bevor-zugung teurer Verkehrsmittel; Armutzwingt zu billigen Verkehrsmitteln.

Wegelänge Zusätzliche freie Zeit wird zum Teilfür längere Wege verwendet.

Wegezahl Zusätzliche freie Zeit wird zum Teilfür mehr Wege verwendet.

Verkehrs-budget(Zeit)

Verkehrs-mittelwahl

Zusätzliche freie Zeit erlaubt Fuß-und Radwege, Zeitmangel zwingtzur Benutzung des Autos.

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Integrierte Modelle derStadt- und Verkehrsentwicklung

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Mathematische Modelle

Die Wechselwirkungen zwischen Flächennutzung undVerkehr erfordern eine enge Koordination von Flächen-nutzungs- und Verkehrsplanung. Zur Abschätzung derWechselwirkungen gibt es drei Möglichkeiten:- Befragung von Menschen, wie sie ihr Mobilitätsverhalten

bei Änderung der Rahmenbedingungen ändern würden("stated preference")

- Beobachtung des Mobilitätsverhaltens von Menschenbei unterschiedlichen Rahmenbedingungen ("revealedpreference")

- Simulation menschlichen Mobilitätsverhaltens in mathe-matischen Modellen.

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Mathematische Modelle

Mathematische Modelle sind die einzige Möglichkeit, - Vorhersagen für noch unbekannte zukünftige Situationen

zu machen,- die Auswirkungen eines einzelnen Einflussfaktors abzu-

schätzen, während alle anderen Einflussfaktoren gleichgehalten werden.

Es gibt heute in der Welt eine größere Zahl integrierterModelle der Stadt- und Verkehrsentwicklung.

Sie unterscheiden sich in Struktur, Grad der Integration,Theorie, Modelltechnik, Dynamik, Datenanforderungenund Modelleichung.

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Modelle der Stadt- und Verkehrsentwicklung

RURCUF

ILUIMR

HUD

TRE

KIMSTA

MUS

POL

TRA

ITL

URB

TLU

MET

IRP

DEL

BOYLIL

MEP

RURCUF

ILU

IMR

TRE

KIM STA

MUS

POL

TRA

ITL

URB

TLU

MET

DEL MEP

ALBILM

PECIRP

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43

IRPUD-Modell

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System Stadt

Sehr schnell

Schnell

Langsam

m w e lU t

Netze

Wege

Einwohner

Betriebe

Flächen

Wohnungen

Güterverkehr

Beschäftigte

Geschwindigkeit

Sehr langsam

Sehr langsam

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Mikrosimulation

BevölkerungHaushalte

Nichtwohn-gebäude

Wohn-gebäude

BeschäftigteArbeitsplätze

Wohnungs-markt

Verkehrs-markt

Markt fürNichtwohn-

gebäude

Boden-markt

Arbeitsmarkt

IRPUD-ModellTeilmodelle

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Mikrosimulation

Inkrementell

Gleichgewicht

IRPUD-ModellAblauf

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IRPUD-ModellSoftware

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Weitere LiteraturIRPUD-Modell: http://www.raumplanung.uni-dortmund.de/irpud/pro/mod/mod.htm.

Wegener, M., Fürst, F. (1999): Land-Use Transport Interaction: Stateof the Art. Berichte aus dem Institut für Raumplanung 46. Dortmund:Institut für Raumplanung. http://www.raumplanung.uni-dortmund.de/irpud/fileadmin/irpud/content/documents/publications/ber46.pdf.

Wegener, M. (2004): Overview of land-use transport models. In:Hensher, D.A., Button, K.J. (Hg.): Transport Geography and SpatialSystems. Handbook in Transport 5. Kidlington: Pergamon/ElsevierScience, 127-146. http://www.spiekermann-wegener.de/pub/pdf/MW_Handbook_in_Transport.pdf.

Documents

Modelle in der Raumplanung I U m w e l t - Spiekermann ...spiekermann-wegener.com/mir/pdf/MIR1_13_270109.pdfder Wohnbau-flächen in i (%) 15 "How accessibility shapes land use" (Hansen,