Modellierung des Suburbanisierungsprozesses in ... - Michał Beim
Modellierung des Suburbanisierungsprozesses in ... - Michał Beim Modellierung des Suburbanisierungsprozesses in ... - Michał Beim
Michał Beim Lehrstuhl für Raumökonometrie Institut für Sozio-ökonomische Geographie und Raumplanung Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen Modellierung des Suburbanisierungsprozesses in dem Großraum Posen unter Nutzung künstlicher neuronaler Netze und zellulärer Automaten Dr. Michał Beim, Adam-Mickiewicz Universität Posen Modellierung des Suburbanisierungsprozesses in dem Großraum Posen… 1
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- Seite 14 und 15: Charakteristik der Agglomeration Di
- Seite 16 und 17: Methodologie Bei der Doktorarbeit w
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- Seite 34 und 35: Die zellularen Automaten - Ergebnis
- Seite 36 und 37: Die zellularen Automaten - Ergebnis
- Seite 38 und 39: Verfahren - Forschung-Umfrage Daten
- Seite 40 und 41: 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20
- Seite 42 und 43: Forschung-Umfrage - Egebnisse wenn
- Seite 44 und 45: Zusammenfassung Was sich besonders
- Seite 46: Forschungen im Rahmen der Promotion
<strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong><br />
Lehrstuhl für Raumökonometrie<br />
Institut für Sozio-ökonomische Geographie und Raumplanung<br />
Adam-Mickiewicz-Universität, Posen, Polen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong><br />
<strong>Suburbanisierungsprozesses</strong><br />
<strong>in</strong> dem Großraum Posen<br />
unter Nutzung künstlicher<br />
neuronaler Netze<br />
und zellulärer Automaten<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 1
1. E<strong>in</strong>führung<br />
Plan der Präsentation<br />
2. Die Ziele der Forschung<br />
3. Plan der Doktorarbeit<br />
4. Def<strong>in</strong>ition der Suburbanisierung<br />
5. Die Def<strong>in</strong>ition <strong>des</strong> Ballungsraums Posen<br />
6. Methodologie<br />
7. Ergebnisse<br />
8. Zusammenfassung<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 2
Die Ziele der Doktorarbeit<br />
Das Werk verfügte über drei Arten von Zielen:<br />
a) methodische - Anpassung der zellulären<br />
Automaten und neuronalen Netze zu Analyse<br />
der Suburbanisierung - die Schaffung von<br />
Regeln und Software, die <strong>in</strong> Studien anderer<br />
Ballungsräume verwendet werden können;<br />
b) empirische - Richtung und Tempo der<br />
Suburbanisierung zu beschreiben, Faktoren<br />
und Motive der Bevölkerungsmigration <strong>in</strong> die<br />
Vororte kennenzulernen;<br />
c) praktische - das Werkzeug der zellulären<br />
Automaten und künstlichen neuronalen<br />
Netzwerke für die Planungsanalyse nutzbar zu<br />
machen.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 3
Gliederung der Doktorarbeit<br />
1. E<strong>in</strong>leitung<br />
2. Geschichte der Suburbanisierung und Lebenszyklen der Stadt<br />
3. Begriffsbestimmungen und Abgrenzung <strong>des</strong> Ballungsraumes<br />
4. Merkmale der Agglomeration von Posen<br />
5. Gründe und Faktoren der Abwanderung <strong>in</strong> Großraum Posen<br />
6. Hybrid-Modell der Entwicklung der Vororte von Posen<br />
7. Das konzeptionelle Modell der Entwicklung der Vorstädte<br />
8. Zusammenfassung<br />
9. Appendix 1 - zellulären Automaten<br />
10. Appendix 2 - künstliche neuronale Netze<br />
11. Appendix 3-6 - die Ergebnisse von Erhebungen und sonstigen<br />
tabellarischen Zusammenstellungen<br />
12. Bibliographie<br />
13. Anhang - CD mit Programmen, die <strong>in</strong> der Forschung verwendet<br />
wurden<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 4
Geschichte der Suburbanisierung<br />
Vorstädten bestehen seit prähistorischer Zeit, aber der<br />
Verteidigungscharakter der Städte beschränkte sie <strong>in</strong><br />
Umfang und Art der Gebäude bis zum Ende <strong>des</strong><br />
neunzehnten Jahrhunderts.<br />
Der Beg<strong>in</strong>n der Suburbanisierung war <strong>in</strong> den USA am Ende<br />
<strong>des</strong> neunzehnten Jahrhunderts, <strong>in</strong> Westeuropa nach dem<br />
Zweiten Weltkrieg. In Polen begann das Phänomen der<br />
breiten Suburbanisation mit der politischen Transformation<br />
nach 1989.<br />
Die Geschichte der Entwicklung der Vorstädte ist eng<br />
verbunden mit der Entwicklung <strong>des</strong> Verkehrs: die ÖPNV<br />
zuerst, dann MIV.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 5
Def<strong>in</strong>ition der Suburbanisation<br />
Allgeme<strong>in</strong> anerkannt ist: Suburbanisierung ist das Ergebnis<br />
der Migration, vor allem von wohlhabenden Gruppen, die<br />
primer aus den heruntergekommenen zentralen Bezirken<br />
<strong>in</strong> die Vorstädte abwandern. In e<strong>in</strong>er Distanz von der<br />
Stadtmitte, die tägliches Pendeln zur Arbeit <strong>in</strong> Zentrum<br />
erlaubt und dabei gleichzeitig wesentlich bessere<br />
Lebensbed<strong>in</strong>gungen als die früheren Wohnorte bieten.<br />
(Palmisano, 2000).<br />
Suburbanisierung steht im Zusammenhang mit e<strong>in</strong>em<br />
Rückgang der Bevölkerungsdichte <strong>in</strong> den städtischen<br />
Zentren und e<strong>in</strong>er Erhöhung der Dichte <strong>in</strong> der Umgebung,<br />
während die Netto-Zuwanderung <strong>in</strong> städtischen<br />
Verdichtungsraumen positiv ist. (Berry 1976, Klaassen<br />
Pael<strong>in</strong>ck 1979).<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 6
Def<strong>in</strong>ition der Suburbanisation<br />
Peripherie<br />
Eigene Grafik nutzung: Berry 1976, Klaassen Pael<strong>in</strong>ck 1979, Champion<br />
1999 i 2001<br />
/<br />
Bevölkerungsdichte<br />
Zentrum<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
Peripherie<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 7
„Urban sprawl” und Suburbanization<br />
Zwei Bedeutungen <strong>des</strong><br />
Konzepts:<br />
• e<strong>in</strong>e Beschreibung der<br />
allgeme<strong>in</strong>en Prozesse<br />
der räumlichen<br />
Ausdehnung der Stadt<br />
• e<strong>in</strong>e Beschreibung der<br />
spezifischen<br />
Bed<strong>in</strong>gungen der<br />
morphologischen<br />
Prozesse zu<br />
Charakterisierung der<br />
räumlichen Ausdehnung<br />
der Städte<br />
Eigene Grafik auf der Grundlage der<br />
Duany, Plater-Zyberk, Speck J. 2001;<br />
Perry, Dean, Brown, 1986<br />
urząd<br />
centrum handlowe<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 8
Abgrenzung <strong>des</strong> Großraumes Posen<br />
Basierend auf der Analyse der<br />
bisherigen<br />
wissenschaftlichen<br />
Arbeiten, sowie<br />
verschiedener sozioökonomischer<br />
Daten,<br />
wurde die Agglomeration<br />
Posen operativ def<strong>in</strong>iert als<br />
Stadt Posen und Posener<br />
Landkreis.<br />
Der Landkreis besteht aus 17<br />
Geme<strong>in</strong>den: 2 Städten, 8<br />
Stadt- und Landgeme<strong>in</strong>den<br />
und 7 Landgeme<strong>in</strong>den.<br />
Öffentliche Statistik für Posen<br />
wird nur für 5 ehemalige<br />
Stadtteile geführt.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen… 9
Charakteristik der Agglomeration<br />
Suburbanisierung im Ballungsraum Posen ist empirisch<br />
bestätigt.<br />
Sie ist räumlich ungleichmäßig - dom<strong>in</strong>ante Richtungen<br />
s<strong>in</strong>d die westlichen und nördlichen Geme<strong>in</strong>den.<br />
Vor der Jahrhundertwende gab es e<strong>in</strong>en Anstieg <strong>des</strong><br />
Tempos der Suburbanisierung und die andere<br />
Wanderungsrichtungen wurden populärer.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
10
Charakteristik der Agglomeration<br />
Als Folge der Zunahme der Migration <strong>in</strong> die Vororte wurden<br />
die demographischen Prognosen <strong>des</strong> GUS (Das<br />
Zentrale Statistische Amt) zum Jahr 2030 überarbeitet.<br />
Die Bevölkerung von Posen wurde um mehr als 90 000<br />
Personen (bis zu 485 109 Personen) im Vergleich zu<br />
Prognosen von vor-2000 verr<strong>in</strong>gert.<br />
Poznań<br />
Landkreis<br />
Zusammen<br />
Prognose<br />
aus 2005 2010 2015 2020 2025 2030<br />
2000 571772 575056 581118 584522 k.A. 577800<br />
2002 573039 561932 547887 530390 509203 485109<br />
2000 264239 277343 292010 305343 k.A. 320000<br />
2002 281811 301625 321140 339539 353283 361226<br />
2000 836011 852399 873128 889865 k.A. 897800<br />
2002 854850 863557 869027 869929 862486 846335<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
11
Charakteristik der Agglomeration<br />
%<br />
170,00<br />
160,00<br />
150,00<br />
140,00<br />
130,00<br />
120,00<br />
110,00<br />
100,00<br />
90,00<br />
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005<br />
Powiat poznański<br />
Veränderungen der Bevölkerung im Großraum Posen (e<strong>in</strong>zelne E<strong>in</strong>heiten)<br />
Quelle: eigene Grafik auf der Grundlage der GUS Daten<br />
Luboń<br />
Puszczykowo<br />
Buk - miasto<br />
Buk - obszar wiejski<br />
Czerwonak<br />
Dopiewo<br />
Kleszczewo<br />
Komorniki<br />
Kostrzyn - miasto<br />
Kostrzyn - obszar wiejski<br />
Kórnik - miasto<br />
Kórnik - obszar wiejski<br />
Mos<strong>in</strong>a - miasto<br />
Mos<strong>in</strong>a - obszar wiejski<br />
Murowana Gośl<strong>in</strong>a - miasto<br />
Murowana Gośl<strong>in</strong>a - obszar wiejski<br />
Pobiedziska - miasto<br />
Pobiedziska - obszar wiejski<br />
Rokietnica<br />
Stęszew - miasto<br />
Stęszew - obszar wiejski<br />
Suchy Las<br />
Swarzędz - miasto<br />
Swarzędz - obszar wiejski<br />
Tarnowo Podgórne<br />
Poznań<br />
aglomeracja<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
12
Charakteristik der Agglomeration<br />
7 000<br />
6 000<br />
5 000<br />
4 000<br />
3 000<br />
2 000<br />
1 000<br />
aglomeracja<br />
Powiat poznański<br />
Poznań<br />
0<br />
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005<br />
Anzahl von neuen Wohnungen, die <strong>in</strong> Jahren 1990-2005 <strong>in</strong> Betrieb genommen werden<br />
Quelle: eigene Grafik auf der Grundlage der GUS Daten<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
13
Charakteristik der Agglomeration<br />
Die<br />
Veränderung<br />
der<br />
Bevölkerung<br />
zwischen<br />
1990-2005<br />
(aufgeschlüs<br />
selt nach die<br />
Städtische-<br />
Ländlichen<br />
Teilen der<br />
Geme<strong>in</strong>den<br />
und Bezirke<br />
Posens;<br />
Jahr 1990 =<br />
100%)<br />
Quelle: eigene<br />
Bearbeitung<br />
auf der<br />
Grundlage der<br />
GUS Daten<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
14
Charakteristik der Agglomeration<br />
Die Veränderung<br />
der<br />
Bevölkerung<br />
<strong>in</strong> den Jahren<br />
2000-2005,<br />
(aufgeschlüss<br />
elt nach die<br />
Städtischeländlichen<br />
Teilen der<br />
Geme<strong>in</strong>den<br />
und<br />
Siedlungen<br />
Posens;<br />
Jahr 2000 =<br />
100%;<br />
angemeldete<br />
Personen)<br />
Quelle: eigene<br />
Bearbeitung auf<br />
der Grundlage<br />
der Stadtamt<br />
Posen und GUS<br />
Daten<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
15
Methodologie<br />
Bei der Doktorarbeit wurden drei wichtige<br />
Verfahren der Forschung verwendet:<br />
• Künstliche neuronale Netze<br />
• Zellulare Automaten<br />
• Umfrage<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
16
Hybrid-Modell<br />
Hybrid-Modell verb<strong>in</strong>det<br />
künstliche neuronale Netze<br />
und zellulären Automaten.<br />
Es gibt zwei Ansätze für<br />
neuronale Netze:<br />
• Bestimmung der<br />
Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit <strong>des</strong><br />
"Besiedelns" (die<br />
Wohnattraktivität <strong>des</strong><br />
Gebiets)<br />
• Ermittlung der Regeln für<br />
die zellulären Automaten.<br />
Zellulärer Automat<br />
Erstes künstliches neuronales Netz<br />
Ansiedlungswahrsche<strong>in</strong>lichkeit<br />
Grundstückspreise<br />
Raumerschließung<br />
Entfernung vom Zentrum<br />
Juristische Bed<strong>in</strong>gungen<br />
Natürliche Bed<strong>in</strong>gungen<br />
Künstliches<br />
neuronales Netz<br />
Ansiedlungswahrsche<strong>in</strong>lichkeit<br />
(für jede Zelle)<br />
0,9 0,4 1,0 0,2<br />
Analyse <strong>des</strong> Stands der eigenen Zellen<br />
und von benachbarten Zellen<br />
- Veränderung der Bevölkerungsdichte<br />
(<strong>des</strong> eigenen Zustan<strong>des</strong>) <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Zelle<br />
Losung mit der<br />
angegebenen<br />
Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit<br />
Anfangsbed<strong>in</strong>gungen<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
0,4<br />
0,1 1,0 0,3 0,6 0,3<br />
0,3 0,5 0,5 0,1 0,6<br />
0,9 0,7 0,4 0,8 0,3<br />
0,1 0,5 0,4 0,1 0,0<br />
Zwischenraume,<br />
welche den<br />
Überführungsfunktion<br />
h<strong>in</strong>zuberechnet wurden<br />
Überführungsfunktion<br />
(f1)<br />
JA<br />
angesiedelt<br />
(d.h. ändert eigenen Zustand)<br />
NEIN<br />
Zweites künstliches neuronales Netz<br />
nicht angesiedelt<br />
(eigener Zustand<br />
bleibt nicht geändert)<br />
Bevölkerungsdichte<br />
t0 t1<br />
Künstliches<br />
neuronales Netz<br />
Überführungsregeln<br />
für verschiede<br />
Überführungsfunktionen<br />
(f1, f2, f3)<br />
Analyse <strong>des</strong> Stands<br />
der eigenen Zellen -<br />
Auswahl Überführungsfunktion<br />
...<br />
Überführungsfunktion<br />
(fn)<br />
Analyse <strong>des</strong> Stands der eigenen Zellen<br />
und von benachbarten Zellen<br />
- Veränderung der Bevölkerungsdichte<br />
(<strong>des</strong> eigenen Zustan<strong>des</strong>) <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er Zelle<br />
...<br />
...<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
17
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
Künstliche neuronale Netze wurden <strong>in</strong> den drei Phasen der<br />
Forschung e<strong>in</strong>gesetzt:<br />
• bei der Analyse der Hauptkomponentenanalyse (PCA),<br />
• die Bestimmung von "Attraktivitätsregeln"<br />
• die Bestimmung der Parameter der zellulären<br />
Automaten.<br />
Im ersten Fall (PCA) wurde schließlich aufgegeben.<br />
Analyse mit Hilfe künstlicher neuronaler Netze war viel<br />
langsamer als mit e<strong>in</strong>em Programm, die im GNU<br />
Octave-Umwelt arbeitete.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
18
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
Das Ergebnis der neuronalen Netze war e<strong>in</strong>e Matrix, welche<br />
die „Wohnattraktivität“ für jede der Zellen angab.<br />
Die Attraktivität, nach der Normalisierung <strong>des</strong> Wertes von 0<br />
bis 1, wurde <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em Algorithmus <strong>des</strong> zellulären<br />
Automaten als die Wahrsche<strong>in</strong>lichkeit <strong>des</strong> Auftretens e<strong>in</strong>es<br />
neuen Gebäu<strong>des</strong> <strong>in</strong> der Zelle angegeben.<br />
Die Attraktivität der Besiedlung wurde auf der Grundlage von<br />
33 Themenschichten (z.B. Nähe zu Grünanlage,<br />
Naturschutzgebiete, Entfernung von Strassen etc.) für die<br />
verschiedenen der Zeitperioden (1990-2005, 2000-2005)<br />
und räumlichen Auflösungen berechnet.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
19
Verfahren – die neuronale Netze<br />
Der Vergleich der<br />
Diagramme der<br />
Besiedlungsattraktivität<br />
für die Jahre 1990-2005<br />
im Falle von 9 und 300<br />
Iterationen.<br />
Summe <strong>des</strong> Fehlers <strong>in</strong> der Analyse der<br />
Attraktivität der Besiedlung Nutzung RPROP<br />
Funktion (rote Farbe - das Verhalten von<br />
Funktionen im Falle e<strong>in</strong>es Verifikationsdaten Test<br />
alle fünf Schritten)<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
20
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
E<strong>in</strong>gangsignal (u) waren 33 thematischen Schichten,<br />
Supervisorsignal (Yz) - Veränderungen <strong>des</strong> Prozentsatzes<br />
der gebauten Fläche <strong>in</strong> verschiedenen Zellen. Das Ergebnis<br />
war die Wohnattraktivität der verschiedenen Zellen (Y).<br />
u1<br />
u2<br />
...<br />
un<br />
w2<br />
wn<br />
w1<br />
ϕ1=2u1w+2unwn ϕ1=2u1w+2unwn ...<br />
ϕ1=2u1w+2unwn f( ϕ1)<br />
f( ϕ1)<br />
f( ϕ1)<br />
Y1<br />
Y2<br />
Y1<br />
Y2<br />
ϕ1=2u1w+2unwn ...<br />
ϕ1=2u1w+2unwn ...<br />
f( ϕ1)<br />
f( ϕ1)<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
Y3<br />
ϕ1=2u1w+2unwn δ Y-Y<br />
Y<br />
f( ϕ1)<br />
Y<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
21
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
Die Analyse der Gewichtung, durch künstliche neuronale<br />
Netze, erlaubt die Identifizierung der wichtigsten<br />
Faktoren für die Attraktivität <strong>des</strong> Gebäu<strong>des</strong>:<br />
• im Zeitraum 1990-2005 waren für die Entwicklung <strong>des</strong><br />
Gebäu<strong>des</strong> wichtig: die Nähe der Bahnhöfe und der<br />
Präsenz der Industrie <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em bestimmten Bereich<br />
(Zelle),<br />
• im Zeitraum 1990-1995 wurde die Entwicklung <strong>des</strong><br />
bebauten Gelän<strong>des</strong>, durch die arme Klasse der<br />
landwirtschaftlicher Boden, die Nähe zur Wasser (Seen,<br />
Flüsse, Bäche) und der Nähe von Naturschutzgebieten,<br />
und auch auf der Militärgebieten unterstützt.<br />
• im Zeitraum 2000-2005 wurde die Entwicklung durch die<br />
Nähe der Gebäude zu den Bahnhöfen bee<strong>in</strong>flusst,<br />
während die Nähe zum bestehenden Gebäude die<br />
Entwicklung gebremst hat.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
22
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
Bei der Analyse der Attraktivität war Auswahl der Modelle<br />
von neuronalen Netzen sehr wichtig. Die Auswahl<br />
erfolgte auf der Grundlage zahlreicher Experimente.<br />
Vergleich der Ergebnissen bei verschiedener Algorithmen (RPROP, schnelle<br />
Ausbreitung Algorithmus) Quelle: eigene Ergebnisse<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
23
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
Künstliche neuronale Netze werden auch für die Auswahl der<br />
Parameter der Regel, für die zellulären Automaten, genützt.<br />
Dies wurde auf der Grundlage der Beobachtung durch die künstlichen<br />
neuronalen Netzen der Auswirkungen benachbarten Zellenzustand<br />
an der Zustand e<strong>in</strong>zelne Zelle <strong>in</strong> den nächsten Schritt der Zeit,<br />
gemacht.<br />
Vergleich der Ergebnissen bei verschiedener Algorithmen (Schnell- und<br />
Standardausbreitung Algorithmus) Quelle: eigene Ergebnisse<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
24
S<br />
Verfahren – die neuronalen Netze<br />
E<strong>in</strong>gangssignalen (u) waren Zustände der<br />
Bevölkerungsdichte alle 25 Zellen (24 Nachbarn und<br />
se<strong>in</strong>e eigene), Lernendensignal (yz) war die<br />
Veränderung der Bevölkerungsdichte <strong>in</strong> dem nächsten<br />
Zeitschritt.<br />
Die Gewichte wurden so zugeordnet, dass das neuronale<br />
Netz später als Parameter (fn) für Übergangsfunktionen<br />
der zellulären Automaten dienen konnte.<br />
t+<br />
1<br />
( x,<br />
y)<br />
=<br />
S<br />
t<br />
( x−2,<br />
y−2)<br />
×<br />
f<br />
F<br />
1<br />
+<br />
S<br />
t<br />
( x−1,<br />
y−2)<br />
×<br />
f<br />
F<br />
2<br />
t F<br />
t<br />
F<br />
+ ... + S(<br />
x,<br />
y)<br />
× f13<br />
+ ... + S(<br />
x+<br />
2,<br />
y+<br />
2)<br />
× f25<br />
25<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
25
Verfahren – die zellulären Automaten<br />
Nachbarschaft umfasst zwei Kreise von Zellen, während die Zelle e<strong>in</strong>en<br />
von 100 Zuständen annehmen kann, die der Bevölkerungsdichte<br />
entspräche.<br />
Die Basis <strong>des</strong> zellulären Automaten ist e<strong>in</strong>e Gitterzelle, die ist 25 ha<br />
(500 x 500 m) groß.<br />
Die Matrix verfügt über 15 104 Zellen (118 x 128) und ist <strong>in</strong> den<br />
Grenzen der Agglomeration mit 8 748 Zellen vertreten.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
26
Verfahren – die zellularen Automaten<br />
Simulationen der zellulären Automaten<br />
das „PozSym“ Programm wurde für<br />
2020 auf die folgenden Ansätze<br />
angewendet:<br />
• auf der Grundlage der Daten für den<br />
Zeitraum von 15 Jahren (1990-<br />
2005) [grün]<br />
• auf der Grundlage von Daten für<br />
e<strong>in</strong>en Zeitraum von 5 Jahren (2000-<br />
2005), aufgegliedert nach Bezirken<br />
Posen und Teile der städtischen<br />
und ländlichen Geme<strong>in</strong>den [gelb]<br />
• auf der Grundlage von Daten für<br />
e<strong>in</strong>en Zeitraum von 5 Jahren (2000-<br />
2005), aufgegliedert nach Bezirken<br />
Posen und Teile der städtischen<br />
und ländlichen Geme<strong>in</strong>den [blau]<br />
Screen aus „PozSym“<br />
Programm<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
27
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2005<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
28
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2020<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
29
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2005<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
30
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2010<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
31
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2015<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
32
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
rok 2020<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
33
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2005<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
34
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2010<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
35
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2015<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
36
Die zellularen Automaten – Ergebnisse<br />
Jahr 2020<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
37
Verfahren – Forschung-Umfrage<br />
Daten über die Faktoren für die<br />
Wahl der besonderen Lage <strong>des</strong><br />
Wohnsitzes, die durch das<br />
neuronale Netzwerk generiert<br />
wurden, s<strong>in</strong>d durch Daten aus<br />
e<strong>in</strong>er direkten Umfrage von 562<br />
Haushalten, die als Neubürger<br />
Posener Vororten wohnen,<br />
überprüft worden.<br />
Dafür diente die vierseitige<br />
Umfrage. Die Untersagung<br />
wurde durchgeführt im Zeitraum<br />
von August bis Oktober 2006.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
38
Forschung-Umfrage - Egebnisse<br />
Gründe für die Wegzugsentscheidung aus lezten Wohnsitz<br />
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
Veränderte Familiensituation<br />
Unzureichende Wohnfläche<br />
Verbesserung der persönlichen E<strong>in</strong>kommenssituation<br />
Strassenlärm<br />
Umweltverschmutzung<br />
Krim<strong>in</strong>alitätsniveau<br />
Hohe Unterhaltskosten<br />
Schlechter Bauzustand <strong>des</strong> Wohnhauses<br />
Persönlicher Status<br />
Fehlende Grün- und Freiflächen<br />
Veränderte Berufssituation<br />
Fehlende K<strong>in</strong>derspielplätze<br />
Veränderte Eigentümersituation<br />
Mode <strong>des</strong> Wohnens am Stadtrand<br />
Schlechte Erreichbarkeit <strong>des</strong> Arbeitsortes<br />
Schlechtes Schulangebot<br />
Schlechte Nachbarschaftsbeziehungen<br />
Wegzug von Verwandten oder Bekannten<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
komplett unwichtig<br />
unwichtig<br />
mittel<br />
wichtig<br />
sehr wichtig<br />
n=562<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
39
100%<br />
90%<br />
80%<br />
70%<br />
60%<br />
50%<br />
40%<br />
30%<br />
20%<br />
10%<br />
0%<br />
Forschung-Umfrage - Egebnisse<br />
Ruhe<br />
Saubere Luft<br />
Nähe zu Grünbereichen<br />
Gute PKW-Erreichbarkeit<br />
F<strong>in</strong>anzielle und sonstige Miet-/ Kaufbed<strong>in</strong>gungen<br />
Nähe zum Stadtzentrum<br />
Interessante Umgebung<br />
Zuzugsgründe Posener Umland<br />
Sicherheit<br />
Vertrauenswürdiger Developer<br />
Ke<strong>in</strong>e Hauptverkehrsstrasse<br />
Abstand zu Industriegebieten<br />
Gute ÖPNV-Anb<strong>in</strong>dung<br />
Attraktives Architekturprojekt<br />
Lage auf der Stadtseite <strong>des</strong> Arbeitsortes<br />
Prestige und Renommee der Umgebung<br />
Zuvoriger Zuzug von Bekannten<br />
Zuvoriger Zuzug von Verwandten<br />
K<strong>in</strong>derspielplätze<br />
Vermarktung durch den Developer<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
komplett unwichtig<br />
unwichtig<br />
unentschieden<br />
wichtig<br />
sehr wichtig<br />
n = 562<br />
40
Forschung-Umfrage - Egebnisse<br />
Sicherheit<br />
Zugang zur<br />
Gesundheitsdienstleistungen<br />
Zugang zur Handel<br />
Zugeng zur Kulturelle<strong>in</strong>stitutionen<br />
Zugeng zur Schulorten<br />
Zugang zur Rekreations- und<br />
Freiflächen<br />
Zugang zur Grünflächen<br />
Nachbarschaftsbeziehungen<br />
Erreichbarkeit <strong>des</strong> Arbeitsortes<br />
Umweltzustand<br />
Wohnungsbed<strong>in</strong>ungen<br />
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%<br />
viel besser<br />
besser<br />
dieselbe /<br />
ähnliche<br />
schlechter<br />
viel<br />
schlechter<br />
n=562<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
41
Forschung-Umfrage - Egebnisse<br />
wenn es möglich wäre,<br />
Verkehrsmittel ohne<br />
Beschränkungen zu wählen<br />
nach Umzug <strong>in</strong> die Vororte<br />
vor Umzug aus Poznan<br />
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%<br />
Verkehrsverhalten von Personen, die aus Posen <strong>in</strong>s Vorstädte umgezogen s<strong>in</strong>d: vor<br />
dem Wechsel <strong>des</strong> Wohnsitzes, nachdem, und wenn es möglich wäre, Verkehrsmittel<br />
ohne Beschränkungen zu wählen.<br />
Auto<br />
ÖPNV der Vororte<br />
Bahn<br />
MPK Poznań (ÖPNV<br />
der Stadt Poznan)<br />
Fahrrad<br />
n=397<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
42
Das konzeptuell Modell<br />
Das Modell unter<br />
Berücksichtigung der<br />
Ergebnisse der<br />
Umfrage: die<br />
wichtigsten Faktoren<br />
der<br />
Standortverlagerungen<br />
und die Auswirkungen<br />
der Änderung <strong>des</strong><br />
Wohnsitzes, um die<br />
Verkehrsverhältnisse.<br />
und so weiter…<br />
E<strong>in</strong> Umstieg <strong>in</strong> die Vororte<br />
E<strong>in</strong>wohner fordern<br />
"saubere" Bereiche<br />
Zunehmende<br />
Umweltbelastungen<br />
Anstieg der Zahl<br />
der Fahrten<br />
Der Anstieg<br />
der durchschnittlichen<br />
Länge e<strong>in</strong>er Fahrt<br />
Der Anstieg<br />
der Zahl der Kfz<br />
Der Anstoß für<br />
die Raumentwicklung<br />
der Stadt<br />
Der Anstieg<br />
der Zahl der Kfz<br />
Zunehmende<br />
Verkehrsbelastung<br />
Die Ausbreitung <strong>des</strong> Ballungsraums<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
Anstieg der Zahl<br />
der Fahrten<br />
Der Anstieg<br />
Größerer Anteil<br />
der Autoreisen<br />
der durchschnittlichen am Modal Split<br />
Zunehmende<br />
Länge e<strong>in</strong>er Fahrt<br />
Umweltbelastungen Größerer Anteil<br />
der Autoreisen<br />
Zunehmende<br />
Verkehrsbelastung<br />
am Modal Split<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
43
Zusammenfassung<br />
Was sich besonders nützlich bei der Analyse herausstellte<br />
sich als künstliche neuronale Netze, war die Möglichkeit<br />
der praktischen Anwendung der neuronalen Netze, <strong>in</strong> zwei<br />
Schritten der Simulation. Auftrag der Netzen erfordert<br />
jedoch viele Experimente um <strong>in</strong> die Zukunft .<br />
Die Simulationen, mit Nutzung der zellulären Automaten,<br />
weisen e<strong>in</strong>en Anstieg <strong>des</strong> Tempos der Suburbanisierung<br />
aus.<br />
Die wichtigsten Bereiche Migration bef<strong>in</strong>den sich rund<br />
bestehenden Dörfer <strong>in</strong> Landkreis Posen.<br />
Die Auswahl der Regelparameter der zellulären Automaten,<br />
durch die künstliche neuronale Netze, erzeugt e<strong>in</strong>ige<br />
Unterschätzung der Zahl der E<strong>in</strong>wohner <strong>in</strong> der gesamten<br />
Metropolregion, im Vergleich zu Prognosen der GUS.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
44
Zusammenfassung<br />
E<strong>in</strong> genauer Vergleich der Ergebnisse der Befragung und der<br />
Gewichte von den neuronalen Netzen ist nicht möglich.<br />
Aus den Umfragen stellte sich heraus, dass Befragungsund<br />
Modellergebnisse nicht immer korrelierten, zum<br />
Beispiel, der Nähe von Grünflächen korrelierten positiv,<br />
andere – wie die Rolle der Eisenbahnen – völlig negativ.<br />
Man sollte die Befragung und Analyse der künstlichen<br />
Netze als komplementäre Untersuchungen <strong>in</strong>terpretieren.<br />
Der E<strong>in</strong>satz von künstlichen neuronalen Netzen erlaubt sogar<br />
die Verwendung von unvollständigen Daten.<br />
E<strong>in</strong> großes H<strong>in</strong>dernis war die begrenzte Verfügbarkeit von<br />
Daten für die Forschung. Grund waren verschiedene,<br />
<strong>in</strong>kompatible kartographische Systeme.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
45
Forschungen im<br />
Rahmen der<br />
Promotion wurden<br />
mit f<strong>in</strong>anzieller<br />
Unterstützung:<br />
geführt.<br />
Vielen Dank für Ihre<br />
Aufmerksamkeit!<br />
Autor herzlich dankt:<br />
• Wielkopolskie Biuro Planowania Przestrzennego (dem Großpolnischen Büro für<br />
Raumplanung),<br />
• Powiatowy Ośrodek Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej w Poznaniu (dem<br />
Landkreiszentrum für Geodäsie- und Kartographiedokumentation <strong>in</strong> Posen),<br />
• Starostwo Powiatowe w Poznaniu (der Starostei der Landkreis Posen),<br />
• Urząd Miasta Poznania (dem Stadtamt Posen),<br />
• den Stadt- und Geme<strong>in</strong>deämte aus Landkreis Posen,<br />
• Dr. Piotr Jabkowski Institut für Soziologie der Adam Mickiewicz Universität<br />
• Kollegen aus der Institut für Sozioökonomische Geographie und Raumplanung<br />
für Hilfe bei der Bereitstellung von Daten.<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong><br />
Lehrstuhl für Raumökonometrie<br />
Adam-Mickiewicz-Universität, Poznań, Polen<br />
Tel. +48 61 8296149, Handy: +48 696 151112<br />
michal@srm.eco.pl, www.beim.pl<br />
Dr. <strong>Michał</strong> <strong>Beim</strong>, Adam-Mickiewicz Universität Posen<br />
<strong>Modellierung</strong> <strong>des</strong> <strong>Suburbanisierungsprozesses</strong> <strong>in</strong> dem Großraum Posen…<br />
46