Titelaufnahme

Titel
Modelling the coevolution of cities and their infrastructure : towards a virtual playground to test adaptation strategies under deeply uncertain conditions / Christian Hansjörg Urich
VerfasserUrich, Christian Hansjörg
Begutachter / BegutachterinMuschalla, Dirk
GutachterRauch, Wolfgang
Erschienen2014
UmfangXV, 177, 75 S. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2014
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
Datum der AbgabeMärz 2014
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Agentenbasierte Modellierung / Infrastruktur Generierung / Große Unsicherheiten / Nachhaltige Planung / Stadtentwicklung / Siedlungswasserwirtschaft
Schlagwörter (EN)agent based modelling / procedural modelling / deep uncertanties / exploratory modelling / urban development / urban drainage
Schlagwörter (GND)Stadt / Siedlungswasserwirtschaft / Infrastruktur / Computersimulation
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Zusammenfassung (Deutsch)

Städte und die Siedlungswasserinfrastruktur mussten und müssen fortlaufend an neue Rahmenbedingungen angepasst werden. Die Frage, wie die Infrastruktur langfristig an Klimawandel oder an eine sich rasch ändernde Bevölkerung angepasst werden kann stellt eine Herausforderung dar. Derzeitige Computermodelle die den Planungsprozess unterstützen beantworten die Frage nur unzureichend da sie die Dynamik der Siedlungswasserinfrastruktur und die komplexen Interaktionen mit der Stadt nur unzureichend berücksichtigt. Des Weiteren ist ihr Einsatz üblicherweise auf die Untersuchung einer Handvoll zukünftiger Szenarien beschränkt. Wie in der wissenschaftlichen Literatur gezeigt wird ist dies unzureichend um die langfristigen Konsequenzen von Anpassungsstrategien abzusehen. Ziel dieser Dissertation ist es, eine virtuelle urban Umgebung zu erstellen die es ermöglicht Anpassungsstrategien und Technologien in einer sich dynamisch entwickelnden Stadt unter einer Vielzahl unterschiedlichster Szenarien zu testen. Dies ermöglicht es langfristige und nachhaltige Strategien zu identifizieren, die an sich ständig verändert Rahmenbedingungen angepasst werden können. Hierzu wurde ein Computermodel, basierend auf einem komplexen Netzwerk, zur integralen Beschreibung der Stadt und ihrer Infrastruktur entwickelt. Mithilfe eines agentenbasierten Models, welches die Handlungen von Schlüsselakteuren beschreibt, wird die Stadt in die Zukunft entwickelt. Unter Zuhilfenahme prozeduraler Modellierungsalgorithmen wird die „physikalische“ Struktur der virtuellen Stadt basierend auf Handlungen der Schlüsselakteure verändert.

Zusammenfassung (Englisch)

The challenging question of how urban water systems should be adapted today to provide adequate services for the next 10, 20 or 100 years is not well supported by urban water modelling tools. These current tools have limited ability to model the increasingly important interactions between water infrastructure and the urban environment, as well as the spatial and temporal dynamic of the infrastructure system itself. Furthermore, consideration of adaptation for the long-term future inherently involves deep uncertainties. Current tools are not designed to explore a wide range of futures and therefore require assumptions about a handful of scenarios that are expected to eventuate. This can lead to problematic infrastructure decisions with long-term consequences. This thesis aims to address the above limitations by developing a virtual urban playground, focused on drainage systems. This modelling approach enables testing of adaptation strategies in a dynamic environment under many scenarios.The approach employs a network-based description of the urban system that enables a seamless coupling of the environment with the water infrastructure. The urban system is evolved by key actors as agents in the network. The agents actions are based on simple rules, influenced by the environment, other agents and external drivers. These actions are spatially manifested in the “physical” environment through procedural modelling algorithms. Algorithms to generate parcels and buildings were derived from literature and new algorithms were developed to evolve the urban drainage system. The modelling approach enables coevolution of the urban environment and infrastructure systems under many different scenarios, allowing novel ways of testing adaptation strategies in a virtual playground. For example, the sensitivity of strategies to key drivers and their robustness to deep uncertainties can be explored.