The strategic, dynamic and integrated urban land use and transport model MARS (Metropolitan Activity Relocation Simulator) : development, testing and application

Abstract

Nachhaltigkeit wird von der Öffentlichkeit als Herausforderung wahrgenommen. Es gibt Befunde, die zeigen, dass heutige städtische Systeme nicht nachhaltig sind. Stadtplanung wird immer komplexer. Um das Ziel Nachhaltigkeit zu erreichen, ist der Einsatz formaler Werkzeuge hilfreich. Um Nachhaltigkeit zu erreichen, ist es notwendig Kombinationen von Maßnahmen anzuwenden. Um die beste Strategie zu finden, wird der Einsatz von Modellen und Optimierungsmethoden vorgeschlagen. Flächennutzung und Verkehr bilden ein eng gekoppeltes dynamisches System. Integrierte Flächennutzungs- und Verkehrsmodelle (LUTI) sind daher notwendig, um die Leistungsfähigkeit städtischer Planungsstrategien zu beurteilen. Eine Literaturrecherche hat gezeigt, dass eine Bandbreite an einsatzfähigen LUTI Modellen existiert. Der Trend geht dabei in Richtung extremer Disaggregierung. Dieser radikale Modellansatz ist 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.<br />In der hier präsentierten Arbeit wurde ein anderer Ansatz gewählt. Das aggregierte, dynamische LUTI Modell MARS (Metropolitan Activity Relocation Simulation) wurde als Kernstück eines Systems zur Beurteilung der Nachhaltigkeit entwickelt. Ein umfangreiches Testprogramm wurde unter Verwendung von Daten der Periode 1981 bis 2001 durchgeführt. Die Modelltests haben die Anwendbarkeit von MARS nachgewiesen. Dabei wurden auch einige Schwachpunkte aufgezeigt. Gereihte Vorschläge für mögliche zukünftige Verbesserungen wurden gemacht. Eine Fallstudie der Stadt Wien wurde ausgeführt. Verkehrsprojekte wurden hinsichtlich ihres Beitrags zu offiziellen Zielen untersucht. Unter Verwendung einer formalen Optimierungsmethode wurde eine Strategie ermittelt, welche diese Ziele erreichen kann.<br />

Sustainability is one of today's public concerns. There is evidence that transport and land use systems of cities are unsustainable. Urban planning has become increasingly complex. Decision support tools might help to achieve the objective of sustainability.<br />Policy strategies employing several instruments are needed. Formal models and optimisation methods are suggested to identify the best performing strategy. Land use and transport form a closely linked dynamic system. Therefore integrated land use and transport models (LUTI) are needed to assess urban policy strategies. A literature review shows that a variety of operational LUTI models exists. The current trend is characterised by an extreme dis-aggregation. Extremely detailed modelling is inappropriate to identify sustainable policy strategies.<br />Despite the ever-increasing computational power, model runs take too long to be able to consider a reasonable number of instruments. Data needs are very high. A different approach was therefore chosen for the work presented here. The rather high aggregated dynamic LUTI model MARS (Metropolitan Activity Relocation Simulation) was developed as the core of a sustainability assessment framework. An extensive model-testing program was carried out using observed data from 1981 to 2001. Model testing has proven the usability of MARS. Some weak points were identified. Potential fields for future improvements were identified and ranked. A case study for Vienna was carried out. Transport projects currently planned and under construction were assessed towards their contribution to official Viennese city planning objectives. An appropriate policy strategy to achieve these goals was identified using formal optimisation procedures.