Bebauungsdichte (Urban Density, UD)

Bebauungsdichte (Urban Density, UD)

Mit der Bebauungsdichte (Urban Density, UD) wurde im Rahmen des urbanen Arbeitspaketes von Enviland-2 ein optimierter Versiegelungskoeffizient hergeleitet und umgesetzt. UD ist das Ergebnis einer logischen Verknüpfung von vier Parametern. Dabei handelt es sich um die Gebäudeaggregation, den Grad der Versiegelung (horizontal), den Vegetationsanteil sowie den Grad der Bebauung (vertikal). Die Berechnung von UD erfolgt für jedes Gebäude einzeln und innerhalb eines vordefinierten Radius (Area of Interest, AOI) um den Mittelpunkt des betrachteten Gebäudes. UD weist intensiv bebaute Areale im Stadtzentrum und in Industriegebieten nach. Die typische Bebauungsform, wie sie auch in anderen Stadtzentren beobachtet werden kann, verursacht sehr schmale und tiefe urban canyons mit wenig Raum für natürliche Oberflächen aufgrund des hohen Versiegelungsanteils. Im Gegensatz dazu heben sich Kleingartenanlagen und Vororte mit Ein- und Zweifamilienhäusern durch niedrige Werte ab. Die Bebauungsdichte ist nach der Verknüpfung aller Parameter in diesen Bereichen am geringsten.

Ziel:
In der einschlägigen Fachliteratur finden sich bereits mehrere Indizes, die jeweils einen bestimmten Aspekt der Versiegelung wiedergeben. Jedoch mangelt es an einem integrativen Kennwert, welcher bestehende Indikatoren in eine Beziehung zueinander setzt und damit ganzheitliche Aussagen zur Versiegelungssituation in Stadtgebieten zulässt sowie einen Zusammenhang zum Stadtklima herstellt. Diesem Umstand wird im Rahmen des urbanen Arbeitspaketes von Enviland-2 mit der Entwicklung und Bereitstellung von UD Rechnung getragen. UD integriert wesentliche, stadtklimatische Faktoren, indem dreidimensionale Merkmale von Gebäuden und deren Umgebung ausgewertet und dem betrachteten Gebäude zugeordnet werden. Durch die räumliche Verortung jedes Gebäudes ist die Erstellung von Karten und Statistiken möglich. Damit besitzt UD das Potential, bei der Entwicklung stadtplanerischer Maßnahmen als Entscheidungskriterium zu dienen.

Methodisches Vorgehen:
Eine urbane Landbedeckungskarte dient als Grundlage zur Ableitung der Bebauungsdichte in Rostock. Insgesamt stehen sechs Hauptkategorien der Landbedeckung zur Verfügung, namentlich „Wasser“, „Wald“, „Wiese“, „Offenland“, „Versiegelungsflächen“ und „Gebäude“. Als weitere Merkmalsebene geht ein normalisiertes, digitales Oberflächenmodell (nDOM) in die Analysen ein. Bei der praktischen Umsetzung von UD kommt die objekt-basierte Bildverarbeitungssoftware Trimble eCognition Developer zum Einsatz.

Die Berechnung von UD erfolgt für jedes Gebäude einzeln und innerhalb eines vordefinierten Radius (Area of Interest, AOI) um den Mittelpunkt des betrachteten Gebäudes. UD ist das Ergebnis einer logischen Verknüpfung von vier Parametern, die in bisherigen Studien zwar definiert, jedoch isoliert voneinander betrachtet werden. Dabei handelt es sich um die Gebäudeaggregation, den Grad der Versiegelung (horizontal), den Vegetationsanteil sowie den Grad der Bebauung (vertikal) innerhalb der AOI. Jeder dieser Kennwerte betrachtet einen bestimmten Aspekt der Versiegelung und nimmt Einfluß auf das Mikroklima (z.B. Temperatur, Luftzirkulation etc.) in Stadtgebieten.

Die Gebäudeaggregation (Building Aggregation, BA) beschreibt den durch die Gebäudegeometrie und -anordnung hervorgerufenen Kompaktheitsgrad von Gebäuden innerhalb der betrachteten AOI. Mit zunehmender BA steigt auch UD. Der Versiegelungsgrad (Impervious Surface Area, ISA) beschreibt den prozentualen Anteil versiegelter Flächen innerhalb der betrachteten AOI. Mit zunehmender ISA steigt auch UD. Der Vegetationsanteil (Vegetation Fraction, VF) beschreibt den prozentualen Anteil urbaner Grünflächen und Baumbestände innerhalb der betrachteten AOI. Mit zunehmender VF sinkt UD. Der invertierte, vertikale Bebauungsgrad (Inverted Floor Area Ratio, IFAR) beschreibt das Verhältnis zwischen der Grundfläche eines Gebäudes zur Summe der Flächen aller Stockwerke eines Gebäudes (Bruttogeschossfläche). Mit zunehmendem IFAR sinkt der UD.

UD ergibt sich, indem man die oben beschriebenen Parameter wie folgt zueinander in Beziehung setzt: UD = (BA + ISA) – (VF + IFAR). Der Wertebereich von UD liegt zwischen –2 und +2. Während niedrige UD-Werte von einer geringen Bebauungsdichte zeugen, suggerieren hohe UD-Werte hohe, gebäudebezogene Bebauungsdichten.

Berger, C., Voltersen, M., Hese, S., Walde, I. & Schmullius, C. (2012): Using geographic object-based image analysis (GEOBIA) for land cover mapping and settlement density assessment. In: Proceedings of GEOBIA 2012, May 7–9, Rio de Janeiro, BRA (accepted).

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