Geleitwort | 6 |
Danksagung | 8 |
Inhalt | 9 |
Abbildungen | 13 |
Tabellen | 16 |
1 Einleitung | 17 |
1.1 Fragestellungen | 19 |
1.2 Aufbau der Arbeit | 20 |
2 Theorien und Methoden | 22 |
2.1 Die Stadt als komplexes System | 22 |
2.2 Die Anfänge urbaner Modellierung | 26 |
2.3 Lees Kritik umfassender urbaner Modelle | 27 |
2.4 Dokumentation und mathematische Modellierung | 29 |
2.5 Grundstruktur der Simulationsmodelle | 30 |
2.5.1 Multi-Agenten-Systeme (MAS) | 33 |
2.5.2 Zelluläre Automaten (ZA) | 34 |
2.6 Graphen und Netzwerke | 37 |
2.7 Relevante Algorithmen | 38 |
2.7.1 Diffusion | 39 |
2.7.2 Hill-Climbing | 39 |
2.7.3 Roulette-Wheel | 40 |
2.7.4 Random-Walk | 41 |
2.7.5 Doppelt verkettete Liste | 41 |
2.7.6 A-Stern-Algorithmus | 42 |
2.7.7 Genetischer Algorithmus | 43 |
2.8 Messverfahren | 45 |
2.8.1 Konnektivität | 46 |
2.8.2 Fraktale Dimension | 46 |
2.8.3 Rang-Größen-Regel | 47 |
2.8.4 Dissimilaritätsund Segregationsindex | 48 |
2.9 Statistische Kennwerte | 49 |
3 Wege, Graphen und Verkehr | 51 |
3.1 Gravitationsmodell | 52 |
3.2 Agentenbasiertes Interaktionsmodell | 53 |
3.3 Generatives Erschließungssystem | 56 |
3.3.1 Selbstorganisation bei Wegesystemen | 58 |
3.3.2 Quellen und Ziele der Bewegungen | 60 |
3.3.3 Optimale Wegesysteme | 62 |
3.4 Erschließungsgraph und Verkehrsmodell | 64 |
3.4.1 Generieren eines Erschließungsgraphen | 65 |
3.4.2 Wegenutzung und das Finden kürzester Pfade | 68 |
3.4.3 Verkehrsaufkommen | 69 |
3.4.4 Erweiterter Erschließungsgraph | 72 |
3.5 Zusammenfassung und Ausblick | 75 |
4 Bodenmarkt und Standortwahl | 77 |
4.1 Grundlegende Modelle | 79 |
4.1.1 Zentralität und zentrale Orte | 79 |
4.1.2 Die Thünenschen Ringe | 81 |
4.1.3 Verhandlungsmodell für die Landnutzung nach v. Thünen | 82 |
4.1.4 Alonsos Modell der Standortwahl für Betriebe | 85 |
4.1.5 Skalenerträge | 87 |
4.2 Selbstorganisation bei der Standortwahl | 90 |
4.2.1 Separation durch Standortpräferenzen | 90 |
4.2.2 Dynamische Entwicklung verschiedener Flächennutzungen | 92 |
4.3 Umwelteinflüsse auf den Bodenmarkt | 99 |
4.4 Zusammenfassung, Diskussion und Ausblick | 100 |
5 Residentielle Segregation | 102 |
5.1 Kulturanthropologischer Hintergrund | 103 |
5.2 Grundlegendes Modell | 105 |
5.2.1 Segregation durch Standortwahl | 107 |
5.2.2 Segregation durch Eigenschaftsanpassung | 108 |
5.3 Sensitivitätsanalyse | 110 |
5.3.1 Der Toleranzschwellenwert | 111 |
5.3.2 Die Nachbarschaftsgröße k | 112 |
5.3.3 Die Dichte – Anzahl Agenten NA | 113 |
5.4 Phasenübergänge | 116 |
5.5 Mietpreisdynamik | 120 |
5.6 Konkurrenz um zentrale Orte | 127 |
5.7 Interaktionsmodell Standortwahl und Skalenerträge | 129 |
5.8 Wirkung von Straßen auf die Segregation | 130 |
5.9 Modell Circle City | 135 |
5.9.1 Nachbarschaftsdefinition über Erschließung | 136 |
5.9.2 Modellbeschreibung | 137 |
5.9.3 Kritische Bereiche | 141 |
5.10 Effekte verschiedener baulicher Strukturen | 145 |
5.10.1 Anzahl der Straßen Ns | 146 |
5.10.2 Anzahl Häuser pro Straße Nh | 150 |
5.10.3 Anzahl der Wohnungen pro Haus Nf | 152 |
5.10.4 Gewichtung der Straßen &s | 155 |
5.10.5 Gewichtung der Häuser &h | 161 |
5.10.6 Analyse der Verknüpftheit des Wegenetzes | 166 |
5.11 Diskussion | 166 |
5.12 Zusammenfassung | 169 |
6 Wachstumsmodell urbaner Strukturen | 170 |
6.1 Stand der Forschung | 172 |
6.2 Stadtentwicklungstheorie | 175 |
6.3 Bausteine der Simulation | 177 |
6.4 Flächenentwicklung | 177 |
6.4.1 Cluster-Modell | 179 |
6.4.2 Vernetzer-Modell | 180 |
6.4.3 Zufallswert 0 | 182 |
6.4.4 Zentripetale und zentrifugale Kräfte | 182 |
6.5 Bebauungsstruktur | 184 |
6.6 Beispiele | 187 |
6.6.1 Cluster-Typ | 187 |
6.6.2 Vernetzer-Typ | 190 |
6.6.3 Bebauungsstrukturen | 192 |
6.7 Analysen | 194 |
6.7.1 Analyse der Flächenentwicklung | 197 |
6.7.2 Analyse der Bebauungsstruktur | 199 |
6.8 Diskussion | 202 |
6.9 Zusammenfassung | 205 |
7 Bewertung und Ausblick | 207 |
7.1 Zusammenfassung | 207 |
7.2 Validierung der Modelle & Grenzen der Methode | 215 |
7.3 Datenverfügbarkeit | 217 |
7.4 Fachlicher Nutzen & mögliche Anwendungen | 219 |
Formale Konventionen | 222 |
Literatur | 224 |