Towards a Scenario-based Spatial Dynamic Modeling for Predicting Urban Land Use Change

QC230321

Abstract

I takt med den globala urbaniseringen växer städerna världen över i storlek, vilket leder till många ekonomiska, miljömässiga och förvaltningsmässiga utmaningar. De senaste framstegen inom rumslig dataanalys och algoritmisk geografi har också lett till utvecklingen av olika stadsmodellbaserade planeringsstödsystem (PSS) för stadsplanering. Syftet med dessa stödsystem är att hjälpa beslutsfattare i städerna att förstå information om städer och att samarbeta i planeringen för att ta itu med utmaningarna i fråga om stadsutveckling. Avancerade stadsplaneringskoncept är dock alltid tvärvetenskapliga, mångsidiga och i ständig utveckling. Förutom utvecklingen av mer avancerad informations- och kommunikationsteknik (IKT) samt förvaltning i städerna behövs planeringskoncept som främjar hälsa och hållbar utveckling i städerna för att tillgodose invånarnas fysiska, andliga och sociala behov och främja mer hållbara livsstilar. Dessa faktorer skapar ett behov av en mer rigorös metodologisk och teoretisk grund för att tillämpa PSS på stadsplanering i mikroskala.

I denna avhandling föreslås en scenariobaserad rumslig dynamisk modellering för att åtgärda denna forskningslucka och möjliggöra en mer exakt matchning av lokala politiska scenarier och önskade utvecklingsmönster för praktiskt planeringsstöd. Flera stadsutvecklingsscenarier och deras potentiella effekter undersöks genom att analysera framtida förändringar i markanvändningen i städerna. Genom att införa denna strategi för planeringsstöd integreras rumslig analys, simuleringsmodell, översyn av politiken och deltagande planering på ett effektivt sätt. För det första undersöks i avhandlingen de regler och samband som ligger till grund för omvandlingar av markenheter till följd av interaktioner mellan människor och mark i rumsliga dynamiska modeller genom att undersöka mekanismer som driver förändringar i markanvändningen i städerna. För det andra genereras en rad möjliga simuleringar av stadsutveckling genom flera fallstudier där en rad representativa städer med olika urbana sammanhang används som testplatser för modellerna, bland annat Nanjing i Kina, Stockholm i Sverige och Chicago i USA, för att utvärdera deras giltighet och praktiska användbarhet. Socioekonomi, ekologiska system och stadsutrustning är några av de forskningsteman som ger en mer realistisk och praktisk syn på stadsutveckling. Slutligen används visualisering av simuleringsresultaten och kvantitativa informationsanalyser och omvandling för att komma fram till rekommendationer för att se över planeringspolitiken och främja strategier för hållbar utveckling.

Utmaningen att anpassa framgångsrika erfarenheter av stadsomvandling från en stad till en annan är stor och kan inte uppnås genom att bara replikera enskilda projekt eller utvecklingsprojekt. Ett viktigt mål var att ta itu med denna utmaning genom att utveckla allmänna metoder för modellstödd planering och sedan undersöka deras tillämpbarhet och skalbarhet i olika sammanhang och geografiska regioner. De erhållna resultaten bekräftar att prioritering av industri- och transportsektorerna i stadsutvecklingen är den viktigaste faktorn som bidrar till städernas snabba expansion. En sådan fördelning av resurser leder till utvecklingen av stödjande infrastruktur och sysselsättningsmöjligheter och lockar därmed fler människor och industrier till stadsområden. Att begränsa expansionen av bebyggda områden och bevara grönområden är en önskvärd åtgärd för att skydda städernas naturtillgångar och sammansättning och mildra de negativa miljökonsekvenserna av urbaniseringen. Dessutom konstateras det att det finns betydande skillnader i de rumsliga och tidsmässiga behoven och beroendena hos invånarna i olika områden för att uppnå naturlig och social bekvämlighet, vilket ger en grund för framtida markutveckling i bostads- och handelsområden i en stad. Baserat på dessa resultat kan beslutsfattare lättare testa och utvärdera scenarier med hjälp av en processbaserad metod för att undvika okontrollerad stadstillväxt. Trots begränsningar och osäkerheter är de verktyg som presenteras i denna avhandling relevanta för beslutsfattare i städerna för att förbättra interaktionen mellan intressenterna och samförståndsskapande i beslutsprocessen. Detta arbete har presenterat de metodologiska stegen för genomförandet av dessa verktyg, liksom de allmänna potentiella fördelarna med dynamisk modellering för hållbar stadsplanering och utveckling.

urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-324777