The strategic, dynamic and integrated urban land use and transport model MARS

Nachhaltigkeit wird von der Öffentlichkeit als wichtige Herausforderung wahr­genommen. Es gibt zahlreiche Befunde, die zeigen, dass weltweit städtische Verkehrssysteme und städtische Flachennutzung nicht nachhaltig sind. Indikatoren, die diese These unterstützen, sind z.B.: Zersiedelung, Luftverschmutzung und der Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen. Stadtplanung wurde und wird immer komplexer. Um das übergeordnete Ziel Nachhaltigkeit zu erreichen, ist der Einsatz formaler Werkzeuge zur Unterstutzung der Entscheidungsfindung sinnvoll. Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass Nachhaltigkeit nicht durch die Umsetzung einer einzelnen Maßnahme erreicht werden kann. Um erfolgreich zu sein, ist es vielmehr notwendig, Strategien, bestehend aus einer Kombination von Maßnahmen, anzuwenden. Um die beste Strategie zu finden, wird der Einsatz von Modellen und Optimierungsmethoden vorgeschlagen. Die Forschung der letzten Jahrzehnte hat gezeigt, dass die Flächennutzung und der Verkehr ein eng gekoppeltes dynamisches System bilden. Integrierte Flächen­nutzungs- und Verkehrsmodelle sind daher notwendig, um die Leistungsfähigkeit städtischer Planungsstrategien zu beurteilen. Eine Literaturrecherche hat gezeigt, dass eine Bandbreite an einsatzfähigen Verkehrs- und/oder Flächennutzungs­modellen existiert. Der Trend geht dabei in Richtung extremer Disaggregierung bis hin zur modellhaften Abbildung der einzelnen Personen und Haushalte. Dieser radikale Modellansatz ist, unabhängig von seinem theoretischen Reiz, wenig geeignet, um komplexe Strategien zu identifizieren. Trotz der ständig steigenden Computerleistung sind die Laufzeiten zu lang, um eine ausreichende Zahl möglicher Kombinationen zu untersuchen. Zusätzlich sind die Anforderungen an die Daten sehr hoch. Um den angestrebten räumlichen Detailgrad zu erreichen, müssen teilweise künstliche Daten produziert werden. Die Datenanforderungen sind einer der Gründe dafür, dass integrierte Flächennutzungs- und Verkehrs­modelle noch immer wenig in Verwendung sind. In der hier präsentierten Arbeit wurde ein anderer Ansatz gewählt. Das aggregierte, integrierte, dynamische Flachennutzungs- und Verkehrsmodell MARS (Metropolitan Activity Relocation Simulation) wurde als Kernstück eines Systems zur Beurteilung der Nachhaltigkeit entwickelt. Die zugrundeliegende Hypothese ist, dass Städte selbstorganisierende Systeme sind und daher die Prinzipien der Synergetik zur Beschreibung des kollektiven Verhaltens anwendbar sind. Aufbauend auf Wiener Forschungsergebnissen wurde zuerst ein qualitatives Modell erstellt. Dabei kam die Methode der Causal-Loop-Diagramme zur Anwendung. Auf dieser Basis wurde ein quantitatives Modell entworfen und in Computercode transformiert. MARS wurde mit Daten der Stadt Wien kalibriert. Ein umfangreiches Testprogramm wurde unter Verwendung von Daten der Periode 1981 bis 2001 durchgeführt. Die Simulation der Periode 1981 bis 2001 und Sensitivitätsanalysen haben die Anwendbarkeit von MARS nachgewiesen. Dabei wurden aber auch einige Schwachpunkte aufgezeigt. Es war möglich, für alle Punkte Erklärungen zu finden. Gereihte Vorschläge für mögliche zukünftige Verbesserungen wurden gemacht. Eine Fallstudie der Stadt Wien wurde ausgeführt. Verkehrsprojekte, die in Planung oder bereits in Umsetzung sind, wurden hinsichtlich ihres Beitrags zu offiziellen Zielen untersucht. Unter Verwendung einer formalen Optimierungsmethode wurde eine Strategie ermittelt, welche diese Ziele erreichen kann.