Team 01 2018

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Hochschule für Technik Rapperswil

Modul: RAG
Thema: Idealer Wohnstandortes nach individuellen Präferenzen
Studierende: Elias Conrad, Manuel Roth, Pascal Duppich
Dozent: Claudio Büchel
Datum: 19.12.2018

Aufgabenstellung

Im Rahmen des Moduls GIS2 soll eigenständig eine raumplanerische Fragestellung mit Hilfe des Programms ArcMap gelöst werden.

Perimeter
Da die Gemeinde Schwyz im Studienjahr 2018/2019 Partnergemeinde der HSR ist, war für die Bearbeiter klar, dass auch diese Arbeit mit Bezug zu Schwyz ausgearbeitet werden soll. Der Berbeitungsperimeter wurde auf die drei Gemeinden Ingenbohl, Schwyz und Steinen festgesetzt.

Thema

Der Wohnstandort einer Person wird besonders in den ersten Lebensjahren durch die Eltern bestimmt. Später, während den Ausbildungsjahren ziehen manche Personen an den Ort ihrer Ausbildungsstätte. Viele Studenten ziehen beispielsweise näher an den Ort ihrer Hochschule. Dabei legt ein angehender Student wahrscheinlich Wert auf tiefe Mietkosten, einen guten ÖV-Anschluss sowie auf die Nähe zum Nachtleben. Eine junge Familie, die einen neuen Wohnort sucht, legt hingegen wahrscheinlich mehr Wert auf die Nähe zu den Schulhäusern und den Kinderngärten, welche die Kinder besuchen werden. Einerseits ist die Wohnstandortwahl also abhängig von der jeweiligen Lebensphase, in welcher sich eine wohnortsuchende Person befindet. Andererseits spielen aber auch die persönlichen Präferenzen eine gewichtige Rolle. Möchte jemand ausschliesslich die öffentlichen Verkehrsmittel benutzen, und nicht ein privates Motorfahrzeug, so spielt für jene Person die Nähe zu den ÖV-Haltestellen eine wichtigere Rolle, als es beispielsweise die Entfernung zum nächsten Autobahnanschluss tut.

Bei der Wohnstandortwahl müssen also viele Kriterien und Faktoren berücksichtigt werden. Um den Prozess der Wohnstandortwahl im Bearbeitungsgebiet zu vereinfachen, wurde mittels ArcMap das vorliegende Tool erstellt. Es berücksichtigt eine eingeschränkte Auswahl an Kriterien, die bei der Wohnortsuche eine Rolle spielen. Das Ziel ist das Finden eines idealen Wohnstandortes anhand persönlicher Präferenzen.

Arbeitsschritte

Arbeitsschritt 1: Bewertungskriterien bestimmen

In einem ersten Schritt mussten die Bewertungkriterien bestimmt werden, nach welchen die Personen individuell ihren idealen Wohnstandort suchen. Es wurden die folgenden Kriterien festgelegt:

Infrastruktur:

  • Distanz zur nächsten Einkaufsmöglichkeit
  • Distanz zur nächsten Freizeiteinrichtung (indoor + outdoor)
  • Distanz zum nächsten Schulhaus
  • Distanz zum nächsten Kindergarten

Verkehr:

  • Distanz zur nächsten ÖV-Haltestelle
  • Distanz zur nächsten Autobahnauffahrt (in 2 Fahrtrichtungen)
  • Distanz zur nächsten Mobility-Station

Umwelt:

  • Distanz zum nächsten Erholungsgebiet ausserhalb der Siedlung (z.B. Wald, Berggebiete)
  • Distanz zum nächsten Erholungsgebiet innerhalb der Siedlung (z.B. Parks, wertvolle Naturräume)
  • Hangneigung
  • Hangausrichtung
  • Strassenlärmbelastung

Arbeitsschritt 2: Grundlagendaten sammeln und aufarbeiten

Geodaten aus der nationalen Geodateninfrastruktur:

  • Strassenlärm
  • Hangausrichtung
  • Nähe zu ÖV-Haltestellen (Bus, Bahn,)
  • Bauzonen (nur BZ mit Wohnanteil)
  • Digitales Höhenmodell 200

Geodaten aus openecomap.hsr.ch:

  • Nähe zu Erholungsgebieten ausserhalb der Siedlung (Wald, Berggebiete, Seen)
  • Nähe zu Erholungsgebieten innerhalb der Siedlung (Parks, wertvolle Naturräume)
  • Nähe zu Einkaufsmöglichkeiten
  • Nähe zu Sport-/Freizeiteinrichtungen (indoor + outdoor)

Arbeitsschritt 3: Erstellen von eigenen Datengrundlagen

Es konnten nicht für alle oben aufgeführten Kriterien Datengrundlagen gefunden werden. Aus diesem Grund wurden für die folgenden Themen eigene Datensätze erstellt:

  • Autobahnanschlüsse (in 2 Fahrtrichtungen)
  • Mobilitystandorte
  • Einkaufmöglichkeiten
  • Schulstandorte
  • Kindergartenstandorte

Die Daten wurden wie folgt erstellt:

1. Rechtsklick auf Ablageordner im Catalog-> New-> Shapefile

2. Bearbeiten des Shapefiles via Editor starten

3. Zielpunkte (Schulen, Kindergärten) mit Punkten oder Polygonen markieren

4. Änderungen speichern, Beabeitung beenden.


Schulen 02.jpg

Schulen im Bearbeitungsperimeter

Arbeitsschritt 4: Distanzbestimmung zur Infrastruktur

Nachdem die Grundlagendaten zusammengetragen waren, konnte begonnen werden, die Daten auszuwerten. Zur Bestimmung der Entfernung zu den Infrastrukturen und Anlagen wurde die Funktion "Euclidean distance" verwendet. Sie bestimmt für jede Zelle die Distanz in Metern zu den Schulstandorten.


Model dist.JPG -------------> Schulen dist 2.jpg

Distanzen zur Schule


Der Arbeitsschritt 4 wird hier beispielhaft am Kriterium "Schulen" aufgezeigt. Er wurde für die folgenden Kriterien sinngemäss ausgeführt:

  • Distanz zur nächsten Einkaufsmöglichkeit
  • Distanz zur nächsten Freizeiteinrichtung (indoor + outdoor)
  • Distanz zum nächsten Kindergarten
  • Distanz zur nächsten ÖV-Haltestelle
  • Distanz zur nächsten Autobahnauffahrt (in 2 Fahrtrichtungen)
  • Distanz zur nächsten Mobility-Station
  • Distanz zu den nächsten Erholungsgebieten

Arbeitsschritt 5: Auswertung Hangneigung und -orientierung

Auch die Hangneigung und -ausrichtung sollten als Suchkriterien für den idealen Wohnstandort verwendet werden. Sie wurden im 5.Arbeitsschritt mit den Funktionen "Slope" (Hangneigung) und "Aspect" (Hangorientierung) berechnet. Als Grundlage verwendet wurde das Rasterfile DHM200. Als Resultat lieferten die Funktionen die Hangneigung in Prozent sowie die Hangausrichtung in Grad.


Hang modell.JPG -----------------> Aspect 1.jpg

Modellausschnitt zur Berechnung Slope und Aspect (inkl. Reclassify, Arbeitsschritt 6). Ausschnitt Hangorientierung (rechts)

Arbeitsschritt 6: Bewertung der berechneten Distanzen

Mit Abschluss des vorherigen 5.Arbeitsschrittes war für alle Kriterien die Distanz in Meter bzw. die Hangneigung in Prozent und die Hangausrichtung in Grad bestimmt worden. Nun musste ein Weg gefunden werden, um diese unterschiedlichen Kriterien und Masseinheiten miteinander verrechnen zu können. Aus diesem Grund wurde in einem 6. Schritt die errechneten Werte anhand eines Punkterasters von 0 bis 5 bewertet.

  • 0 ist das Schlechteste
  • 5 ist das Beste


Die untenstehende Tabelle liefert einen Überblick über die zur Bewertung verwendeten Wertebereiche:

Wert Strassenlärm (dB) Autobahnzufahrten Mobility ÖV Einkaufsmöglichkeiten Freizeiteinrichtungen Naturpärke Schulen Kindergärten Hangausrichtung (°) Hangneigung (in Prozent)
5 60-100 0-1’000m 0-50m 0-50m 0-100m 0-200m 0-100m 0-100m 0-100m Süd (157.5-202.5) 0-2.5
4 55-60 1’000-2’000m 50-100m 50-150m 100-500m 200-500m 100-200m 100-200m 100-200m Südwest / Südost (202.5-247.5 / 112.5-157.5) 2.5-5
3 50-55 2’000-3’000m 100-200m 150-300m 500-1’000m 500-1’000m 200-500m 200-500m 200-500m Ost / West (67.5-112.5 / 247.5-292.5) 5-10
2 45-50 3’000-5’000m 200-500m 300-500m 1’000-2’000m 1’000-2’000m 500-1’000m 500-1500m 500-750m Nordost / Nordwest (22.5-67.5 / 292.5-337.5) 10-15
1 40-45 5’000-13’000m 500-12’000m 500-7’000m 2’000-12’000m 2’000-8’000m 1’000-4’000m 1’500-11’000m 750-11’000m Nord (0-22.5 / 337.5-360) 15-120
0 1-40 - - - - - - - - Flat (0-1) -


Erläuterungen zu den Wertebereichen:

Hangausrichtung

Die Hangausrichtung spielt bei der Sonnenscheindauer und beim Lichteinfall eine entscheidende Rolle. Licht hat einen bedeutenden Einfluss auf die Wohnqualität.

Hangneigung

Je steiler ein Hang ist, an dem gebaut werden soll, umso grösser ist der Aufwand.

Strassenlärm

Der motorisierte Verkehr stösst nicht nur Luftschadstoffe aus, sondern verursacht zudem Lärmemissionen. Eine hohe Lärmbelastung wirkt sich negativ auf die Wohn- und Lebensqualität aus, kann ab einem gewissen Mass gar gesundheitsschädlich werden.

Autobahnzufahrten

Die Entfernung zur nächsten Autobahnauffahrt bestimmt, wie schnell man vom Wohnort "wegkommt" und wie schnell man seinen Zielort erreicht. Dies betrifft nur die Benutzer des MIV's.

Mobility

Personen, die kein eigenes Auto besitzen, haben die Möglichkeit, das Mobility-Angebot zu nutzen. Je näher der Wohnort an einem solchen Mobility-Standort liegt, umso schneller erreicht man das Auto.

ÖV

Die Distanzen zur nächstgelegenen ÖV-Haltestelle sind entscheidend bei der Benutzung der öffentlichen Verkehrsmittel. Lange Entfernungen führen zu einer stärkeren Benutzung des MIV's.

Einkaufmöglichkeiten

Stellt die Entfernung zur nächsten Einkaufsmöglichkeit dar. Zu Fuss werden etwa 500 Meter zum Einkaufen zurückgelegt. 500 bis 1000 Meter werden mit dem Velo zurückgelegt. Ist die Distanz grösser, steigt die Abhängigkeit von ÖV und MIV.

Freizeiteinrichtungen

Diese Entfernung umfasst verschiedene Einrichtungen. Zum Beispiel sind enthalten:

  • Sportanlagen indoor und outdoor
  • Bars
  • Restaurants
  • Museen

Natur/Pärke

Natur oder Pärke in unmittelbarer Nähe sind ein wichtiger Bestandteil der Naherholung.

Schulen

Die Distanzen zur nächsten Schule sind entscheidend für die Schulwege der Schülerinnen und Schüler.

Kindergärten

Die Distanzen zum nächsten Kindergarten sind entscheidend für den Weg der zu betreuenden Kinder.


Doppelklick auf Funktion "Reclassify" -> als Reclassfield VALUE wählen (Distanz bzw. Hangneigung und -ausrichtung) -> in Wertetabelle den alten Werten neue Werte von 0 bis 5 zuweisen Dabei ist zu beachten, dass auch dem alten Wert "No Data" ein Wert (0) zugewiesen wird.

Eingabefenster "Reclassify"


Nachdem die neuen Werte festgelegt wurden, konnte die Funktion ausgeführt werden. Es wird ein neues File mit den eingegebenen Werten von 0 bis 5 erstellt (siehe unten).

Model pkt.JPG --------> Schulen pkt 2.jpg

Distanzen zur Schule mit den Werten 1 bis 5 bewertet

Arbeitsschritt 7: Erstellen von Variablen zur individuellen Gewichtung der Kriterien

Nicht für jede Person sind die ausgewählten Kriterien gleich ausschlaggebend. So spielt die Nähe zu den Autobahnanschlüssen für die jungen, berufstätigen Wohnungssuchenden eine wichtigere Rolle, als es dies für Pensionierte tut. Weiter legen Familien bei der Wohnortsuche möglicherweise mehr Gewicht auf die Nähe zu Schulen oder Kindergärten.

Damit eine individuelle Gewichtung der Kriterien stattfinden kann, müssen Gewichtungsvariablen eingefügt werden. Die vorgängige Bewertung (0-5 Punkte) soll mit der Variablen multipliziert werden.


1. Modelbuilder öffnen-> Rechtsklick Variable-> Double-> Rename

2. Doppelklick auf Variable-> Wert eingeben-> Variablensymbol im Modelbuilder färbt sich blau (siehe unten)

3. Rechtsklick auf Variable -> Model Parameter auswählen (ein 'P' erscheint neben der Variablen)



Rastercalculator 2.JPG

Ausgangslayer Schulen mit Funktionen "Euclidean distance", "Reclassify" und der blauen Gewichtungsvariablen (inkl. Arbeitsschritt 8 "Rastercalculator).

Arbeitsschritt 8: Auswertung der gesamthaft erreichten Punkte

Die mit Punkten von 0 - 5 bewerteten Layer müssen nun 'übereinander gelegt' werden. Es muss für jede Zelle des Bearbeitungsgebietes eine Gesamtzahl der erreichten Punkte ermittelt werden. Dabei wurde die Funktion "Rastercalculator" verwendet.

1. Doppelklick auf Funktionsfeld "Rastercalculator"

2. Berechnungsformel (blaue Markierung) mittels vorhandener Schaltflächen erstellen

3. Layername1 x Gewichtungsvariable1 + Layername2 x Gewichtungsvariable2 ...

4. Kriterium Strassenlärm von Summe subtrahieren (... - Layer 'Strassenlärm' x Gewichtungsvariable 'Strassenlärm' ...)

5. Funktion ausführen

Weil der Strassenlärm einen negativen Einfluss auf die Wohnqualität hat, müssen die erreichten Punkte (0 - 5) vom Total subtrahiert werden.


Rastercalculator fensterJPG.JPG -------> Rastercalculator 5.jpg

Eingabefeld zum "Rastercalculator" mit Resultat der Funktion (rechts)

Arbeitsschritt 9: Wegschneiden von Nichtbauzonen

Da sich die Suche nach dem individuellen idealen Wohnstandort nur auf die Bauzonen beschränkt, müssen von dem erhaltenen Resultat die Nicchtbauzonen entfernt werden. Dies erfolgt mit der Funktion "Clip".

1. Output von "Rastercalulator" als Input-Feature wählen

2. Bauzonen als Clip-Feature bestimmen


Rastercalculator 3.JPG ------> Schulen BZ 02.jpg



Übersicht über gesamtes Modell:

Rastercalculator 4.JPG

Resultat

Als Resultat lieferte ArcMap mit dem oben vorgestellten Modell eine Übersichtskarte mit den idealen Wohnstandorten nach den persönlichen Präferenzen. Jedes Kriterium wurde mit der eingegebenen Gewichtungsvariablen multipliziert, sodass die persönlichen Anpsprüche an den Wohnstandort berücksichtigt werden konnten. Dabei wurden nur Wohnstandorte innerhalb der Bauzonen in Betracht gezogen. Alle potentiellen Wohnstandorte ausserhalb der Bauzonen wurden nicht berücksichtigt. Auf der Endkarte ist die Güte der Wohstandorte mit einer Farbskala visualisiert. Je grüner ein Standort, umso grösser ist die Wohngüte dort. Und umso stärker entspricht er den eingegebenen Anforderungen.

Karte

Um die inividuelle Gewichtung der Kriterien zu veranschaulichen, wurden zwei verschiedene Übersichskarten erstellt:

Übersichtskarte ohne Gewichtung:

Medium:Resultat ohne Gewichtung.pdf

Übersichtskarte mit Gewichtung der Schulhäuser:

Medium:Resultat Schwerpunkt Schulen 2.pdf

Fazit

Mit ArcMap wurde ein Modell entworfen, welches es erlaubt, im Bearbeitungsperimeter den idealen Wohnstandort nach individueller Gewichtung der Suchkriterien zu finden. Das Ergebnis ist eine Übersichtskare (Heatmap) mit den besten Standorten.

Weiterentwicklungsmöglichkeiten:

Es ist uns bewusst, dass mit dem erarbeiteten Tool keine allumfassende Wohnstandortbestimmung durchgeführt werden kann. Denn bei der Standortwahl spielen noch viele weitere Faktoren eine Rolle. Bei der Weiterentwicklung könnten folgende Themen integriert werden:

  • Bevölkerungsstruktur in den verschiedenen Gemeinden/Quartieren
  • Land- und Immobilienpreise
  • Entfernung zu Infrastruktur entlang der Strassen/Wege bestimmen

Für eine erste Evaluation des individuellen Wohnstandortes in den Gemeinden Schwyz, Ingenbohl und Steinen hat das Tool jedoch bestimmt dienen können.

Quellen

  • Bundesamt für Landestopographie swisstopo: DHM200
  • Bundesamt für Raumentwicklung ARE: Bauzonen harmonisiert
  • Bundesamt für Umwelt BAFU: Strassenverkehrslärm Tag
  • Bundesamt für Verkehr BAV: ÖV-Haltestellen
  • Openecomap, openecomap.hsr.ch: Naherholungsgebiete innerhalb Siedlung, Naherholungsgebiete ausserhalb Siedlung, Einkaufmöglichkeiten, Sport- und Freizeiteinrichtungen