Team 23

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Hochschule für Technik Rapperswil

Modul: GIS 2 | HS 2016
Thema: Freiraumversorgung in der Stadt Zürich
Studierende: Sarah Weber - Fabian Philipp Stöckli - Ueli "El Rojo" Furrer
Dozent: Claudio Büchel
Datum: Dezember 2016

Ausgangslage

Der Bundesrat hat 2014 die Open Government Data-Strategie Schweiz 2014-2018 verabschiedet. Die Strategie verlangt: «Behördendaten sollen ohne unnötige Verzögerung publiziert und über ein zentrales Verzeichnis auffindbar und zugänglich gemacht werden.» Kanton und Stadt Zürich sind diesbezüglich bereits sehr weit und bieten über das Portal https://data.stadt-zuerich.ch/ ein breites Spektrum an Geodaten zur freien Verfügung an.

Aufgabe

Aufgabe im Rahmen des Moduls GIS2 ist es, auf dem Gebiet der Stadt Zürich eine selber definierte Fragestellung zu bearbeiten. Das "Team 23" hat sich die Freiraumversorgung der Stadt Zürich zum Thema genommen.

Perimeter

Der Perimeter umfasst das Gebiet der Stadt Zürich.

Thema

Das "Team 23" möchte aufzeigen, wie sich das Angebot an Freiräumen zur Nachfrage nach Freiraum verhält. Es entsteht eine Karte, auf welcher auf einen Blick ersichtlich ist, wo sich in Zürich "Freiraum-Wüsten" auftun resp. das Angebot an Freiräumen die Nachfrage abdeckt.

Die Nachfrage wird über die Hektardaten für die BewohnerInnen und Arbeitsplätze gebildet. Pro EinwohnerIn wurde gemäss der Stadt Zürich ein Bedarf vom 8 qm, pro Abreitsplatz von 5 qm angenommen.

Das Angebot setzt sich zusammen aus den Wald- und Erholungsflächen, See- und Flussufern, Parks, den Spielplätzen, Freibädern und Brunnenstandorten.

Arbeitsschritte

Arbeitsschritt 1: Datenbeschaffung

Nachfrage Sowohl die Bevölkerungsdichte-Hektardaten als auch die Arbeitsplatzdichte wurden über die Website des Bundesamtes für Statistik bezogen.

Angebot Die Daten bezüglich den Themen Erholungsgebiete, Spielplätze sowie Waldflächen, See- und Flussufer stammen aus der Open Street Map Datenbank. Brunnen- und Parkstandorte und Freibäderflächen wurden der Open Data Zurich Website entnommen.

Arbeitsschritt 2: Datenrasterung

Arbeitsschritt "Point to Raster"

Um am Schluss die Nachfrage dem Angebot gegenüberstellen zu können, müssen die verschiedenen Datensätze homogenisiert werden. Dies erfolgt für die Punkt- und Flächendaten unterschiedlich.

Punktdaten Da Punktdaten keine Information hinsichtlich Fläche resp. Ausbreitung aufweisen, wurde diesen ein Flächenwert zugeordnet. Der Wert basiert auf dem ihnen von uns zugedachten Gewicht bezüglich Freiraumversorgung. Dies erfolgte über die Attribute Table und die Funktionen "Add Field" und "Field Calculator". Nach diesem Schritt wurden die Daten über die Funktion "Point to Raster" einheitlich gerastert. Ein Rasterfeld weist dabei eine Grösse von 25x25 Meter auf.

Flächendaten Die Flächendaten weisen naturgemäss bereits eine Ausdehnung auf. Deshalb entfällt hier der erste Arbeitsschritt der Punktdaten. Über die Funktion "Polygon to Raster" wurden die Daten ebenfalls in ein 25x25 Meter-Raster überführt.

1. Arbeitsschritt "Polygon to Raster"

2. Arbeitsschritt "Polygon to Raster"; Rasterung entlang der Gewässer von Zürich3. Arbeitsschritt "Polygon to Raster"; Rasterung entlang der Gewässer von Zürich

Arbeitsschritt 3: Rezept Omar und Legosteine

Der folgende Arbeitsschritt erfolgt aus mathematischen Gründen: Der Wert "No Data" kann nicht subtrahiert oder addiert etc. werden. Also wird ihm der Wert "0" zugeordnet. Dies erfolgt über das Tool "Reclassify". Nebst dem Hinzufügen des 0-Werts kann gleichzeitig eine andere wichtige Voraussetzung für die spätere Verrechnung des Angebots- mit dem Nachfragedatensatzes geschaffen werden. Bis jetzt stehen die erstellten Raster-Datensätze in keiner räumlichen Beziehung zueinander. Die "Legosteine" liegen sozusagen ungeordnet im Raum. Um diese nun passend zueinander zu machen, kann im Tool "Reclassify" über den Button "Environment" das in Bearbeitung stehende Raster auf ein "Mutter-Raster" ausgerichtet werden. In dieser Arbeit wurde das Gewässer-Raster, als erste gerasterte Fläche, als "Mutter-Raster" definiert.

Grundeinstellung mit Wert "No Data"Wertzuweisung "0"

Einstellung in "Environnment"

Arbeitsschritt 4: Nachfrage und Angebot

Im Folgenden werden die homogenisierten, zueinander ausgerichteten Raster zu einem Angebots- und einem Nachfrageraster zusammengefügt. Dies erfolgt über das Tool "Raster Calculator".

Der Angebots-Raster zeigt bei näherer Betrachtung ein einigermassen verzerrtes Bild. Dies wohl auch aufgrund der nicht unbedingt wissenschaftlichen Zuteilung von Werten bei den Punktdaten. Das Bild wird deshalb korrigiert mit einer Abschwächung des Waldeinflusses auf die Freiraumversorgung und einer Stärkung des Einflusses der Uferräume.

Arbeitsschritt 5: Weichzeichnen

Arbeitsschritt Weichzeichnen mit "Focal Statistics"

Dieser Arbeitsschritt wird angewendet, da die Datengenauigkeit nicht ausreichend ist. Zudem können mit der "Weichzeiner-Funktion" Abhängigkeiten zwischen Nachbarschaften (Parzellen) abgebildet werden. Die Funktion nennt sich "Focal Statistics" - Sie ermöglicht im endeffekt die Heatmap-Karte.

Arbeitsschritt 5: Nachfrage minus Angebot

Nun stehen sowohl Nachfrage als auch Angebot im selben Format zur Verfügung und können einander gegenüber gestellt werden. Dies erfolgt, indem das Angebot von der Nachfrage subtrahiert wird. Benutzt wird dazu wiederum das Tool "Raster Calculator". Es entsteht, nach entsprechender Einfärbung, eine Heat-Map, welche in rot Nachfrageüberschüsse und in grün ein Mehr an Angebot aufzeigt. Zum Schluss wird die Heat-Map zur besseren Lesbarkeit mit dem Luftbild der Stadt Zürich hinterlegt.

Resultat

Die Heatmap-Karte bildet die Differenz des Angebots an Freiräumen sowie deren Nachfrage durch Bewohnende und Arbeitsplätze ab. In den grün abbgebildeten Bereichen übersteigt das Angebot die Nachfrage. In den rot dargestellten Bereichen übersteigt die Nachfrage das Angebot. In diesen Bereichen besteht also ein Versorgungsdefizit an Freiräumen.

"Heatmap"

Fazit, Empfehlung

Nebst einem Überblick über die Versorgung der Stadt Zürich mit dem Gut "Freiraum" sowie einer einigermassen akkuraten Abbildung der Nachfrage stellen sich bezüglich des Angebots einige Fragen:

Die Aggregierung von Punkt- und Flächendaten erscheint nicht einfach. Insbesondere die freihändige Vergabe von Flächenwerten an die Punkt-Daten ist hinsichtlich eines belastbaren Resultats ungeeignet.

Quellen