Team 5 2017

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Hochschule für Technik Rapperswil

Modul: Visuelle Kommunikation 3
Vorlesung: Räumliche Analysen und GIS
Thema: Verkehrsberuhigung
Studierende: Laurent Godel | Galyna Markus-Pidgorna | Cyrill Noser
Dozent: Claudio Büchel
Datum: 18.12.2017

Ausgangslage

Der Begriff Verkehrsberuhigung bezeichnet Massnahmen, die sich bei verschiedenen Defiziten im Siedlungsraum als zielführend erweisen können. Grundsätzlich geht es darum, die Verkehrssicherheit und Qualität des Wohnumfeldes zu erhöhen, indem der motorisierte Verkehr möglichst verdrängt (falls quartierfremd) oder verlangsamt wird.

"Die Entwicklung und Umsetzung verkehrsberuhigender Maßnahmen verfolgt die folgenden, auf den wesentlichen Kern zusammengefassten, Ziele:

1. Verbesserung der Verkehrsverhältnisse für alle Verkehrsteilnehmer
   
2. Verbesserung der Qualität des Wohnumfeldes
   
3. Verbesserung der Standortqualität von Einzelhandels- und Dienstleistungsunternehmen"
   

Wikipedia

Konkret kann eine Verkehrsberuhigung folgende positiven Auswirkungen haben:

1. Reduktion der Unfälle
2. Lärmreduktion
3. Sicherheit für Fussgänger, besonders in Gebieten mit Zentrumsfunktion (viel Fussverkehr) oder im Umfeld von Schulen (Schulwegsicherheit)
   

Bei einem wesentlichen Nachteil sind Verkehrsberuhigungsmassnahmen allerdings zu hinterfragen:

1. Verlangsamung des ÖVs (Fahrplanstabilität)

Aufgabe

Übersichtsplan

Grundsätzlich ging es darum, mit dem GIS-Programm ArcMap (ArcGIS, von ESRI) einer raumlanerischen Fragestellung nachzugehen. Konkret wurde also die Ermittlung von Standorten mit Potential für Verkehrsberuhigungsmassnahmen als Aufgabe definiert. Anhand von GIS-Analysen sollen diese Standorte ermittelt werden. Ziel ist, eine Entscheidungsgrundlage für die Behörden zu haben.

Perimeter

Als Betrachtungsperimeter wurde das Gemeindegebiet der Stadt St. Gallen definiert.

Thema

Aus der Aufgabenstellung wurden folgende Fragestellungen definiert:

• Bei welchen Bauzonen werden die Planungs- bzw. Immissionsgrenzwerte (oder sogar Alarmwerte) überschritten?
• Wo befinden sich Schulen und Altersheime?

Diese Fragestellungen werden in vier Arbeitsschritten bearbeitet.

Arbeitsschritte

Arbeitsschritt 1: Heat-Map "Betroffenheit" erstellen

1. Download Daten:
   • Lärmkarte Tag (reduziert auf Bearbeitungsperimeter)
     

     Datei:Team 5 Strassenlärm.JPG

     Karte Strassenlärm, map.geo.admin.ch

     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
   • ARE Bauzonen (reduziert auf Bearbeitungsperimeter)
2. Erstellen von Excel-Tabellen mit Empfindlichkeitsstufen (ES) und Belastungsgrenzwerten (Werte für Tag) gemäss Lärmschutzverordnung (LSV):
   

   

   Excel-Tabelle mit den Belastungsgrenzwerten

   
   
   
   
   
   
   
   
3. Erstellen von einem Layer Bauzonen mit Belastungsgrenzwerten (je ein Layer für Wohnzonen, Mischzonen, Zone für öffentliche Bauten und Anlagen).
4. Join der Excel-Tabellen anhand der harmonisierten Zonencodes (CH_CODE_HN) mit den jeweiligen Layern für Wohn-, Mischzonen und Zonen für öffentliche Bauten und Anlagen.
5. Lärmwerte zusammenfassen: Mit Tool "Reclassify" (spatial analyst) neue Werte zuweisen
6. Bauzonen selektieren: Mit "Select by attributes" Wohnzonen, Mischzonen und Zone für öffentliche Bauten und Anlagen selektieren
7. Mit Tool "Euclidean distance" (search, toolbox) Lärmwerte in bestimmter Entfernung zu den Bauzonen auswählen:
   • input raster = bauzone region
   • Max. distance (optimal) = 20 m
   • output cell size (Referenz herstellen) ➔ environments ➔ raster analysis ➔ mask ➔ str.laerm Tag ➔ "ok" ➔ cell size ➔ "same as layer Strlärm_Tag" ➔ "ok" ➔ rechnen lassen
8. Tool "Reclassify" anwenden auf das Ergebnis eucdist (Wohn-, Mischzonen, Zone für öffentliche Bauten und Anlagen)
9. Tool "Raster Calculator" anwenden:
   • Raster Wohnzonen + Raster Mischzonen + Raster Zone für öffentliche Bauten und Anlagen ➔ "ok"
   • ➔ Heatmap "rastcalc_N" (siehe Bilder)

Galerie

• 
  Tool "Reclassify": Schritt 1
• 
  "Reclassify": Schritt 2
• 
  "Reclassify": Schritt 3
• 
  Bauzonen selektieren
• Tool "Euclidean": Schritt 1
  Tool "Euclidean": Schritt 1
• "Euclidean": Schritt 2
  "Euclidean": Schritt 2
• 
  "Euclidean": Schritt 3
• 
  "Euclidean": Schritt 4
• 
  "Euclidean": Schritt 5
• 
  Tool "Reclassify"
• 
  Tool "Reclassify"
• 
  Tool "Raster Calculator": Schritt 1
• 
  "Raster Calculator": Schritt 2 (Ergebnis "rastcalc_N")

Arbeitsschritt 2: Standorte Schlhäuser, Altersheime

1. Schul- und Altersheimstandorte auf map.search.ch/ ermitteln
2. Entsprechende Gebäudeflächen im ArcMap einzeln auswählen und im Bearbeitungsmodus in der Tabelle jeweils Attribut "Schulhaus" oder "Altersheim" ergänzen
   

   

   Schulhäuser selektieren und Attribute bearbeiten

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
3. Aus allen Gebäuden mit den Attributen "Schulhaus" und "Altersheim" jeweils einen neuen Layer erstellen
4. Tool "Euclidean distance" (search, toolbox) anwenden und Lärmwerte am Tag in 100 m-Entfernung für Altersheime und Schulhäuser auswählen:
   • Euclidean Distance ➔ Altersheime
   • maximum distance = 100 m
   • environments ➔ processing extent ➔ snap raster = "rastcalc_N" ➔ raster analysis: cell size = "same as layer rastcalc_N" ➔ mask = "rastcalc_N" ➔ "ok" ➔ "ok"
5. Tool "Reclassify" anwenden auf das Ergebnis ➔ "recla_ah"
   • reverse new values, no Data = 0
   • Farbe anpassen
6. Dasselbe für die 100 m-Entfernung zu Schulhäusern (am Tag)
7. Tool "Reclassify" anwenden auf das Ergebnis ➔ "recla_sh"
   

   

   Tools Euclidean und Reclassify für Altersheime und Schulhäuser (am Tag)

   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Arbeitsschritt 3: Endkarte

1. Strassenplan importieren
2. Tabelle öffnen ➔ Layer aus allen Strassen, die keine Autobahnen sind
3. Tool "Buffer" ➔ Input features = "Strassen" ➔ distance = 5 m ➔ Dissolve type = all ➔ "strassen_buffer"
4. Tool "Polygon to raster" ➔ Grundstücke werden in Rasterdatei abgespeichert (Shape)
   • Input features = "strassen_buffer"
   • environments ➔ processing extent ➔ snap raster = "rastcalc_N" ➔ raster analysis: cell size = "same as layer rastcalc_N" ➔ mask = "rastcalc_N" ➔ "ok" ➔ "ok"
   • ➔ "str_raster"
5. Tool "Reclassify" ➔ Input raster = "str_raster" ➔ No data = 0 ➔ environments ➔ siehe oben ➔ "Reclass_Str" ➔ "ok"
6. Tool "Raster Calculator" anwenden:
   • ("rastcalc_N" + "recla_ah" + "recla_sh")*"str_wert" ➔ "ok"
   • ➔ "rastercalc"
7. Layer Properties ➔ Farben anpassen ➔ Wert "0" = No color

Galerie

• 
  Selektierte Strassen
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  Tool "Buffer"
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  Tool "Polygon to raster": Schritt 1
• 
  "Polygon to raster": Schritt 2 (Ergebnis)
• 
  Tool "Reclassify": Schritt 1
• 
  "Reclassify": Schritt 2
• 
  Tool "Raster Calculator"
• 
  Endkarte

Resultat

Endkarte

Auf der Karte sieht man nun in gelb bis rot, wo die Strassenabschnitte liegen, wo eine Verkehrsberuhigung sinnvoll wäre. Je roter, desto höher die Priorität.

Schwierigkeiten

Eine Schwierigkeit war, dass das Tool "Polygon to Raster" bei den Strassen nicht direkt funktioniert hat. Der entstandene Raster deckte nicht mehr das ganze Strassennetz ab, was zu einer Ungenauigkeit bei der weiteren Bearbeitung führen würde. Deswegen musste man als Alternative zuerst das Tool "Buffer" (Strasse = Polygon) benützen.

Zudem fehlten die Immissionsgrenzwerte bei der Lärmkarte. Deswegen musste man sie in einer Excel-Tabelle (Werte aus der Lärmschutzverordnung LSV) eingeben und mit den relevanten Bauzonen (Wohn- und Mischzonen sowie Zonen für öffentliche Bauten und Anlagen) "joinen".

Ausserdem ist darauf zu achten, dass immer der gleiche Bezugsperimeter, welcher die ganze Stadt St. Gallen abdeckt, in den jeweiligen Prozessen (Euclidean Distance, Reclassify, Raster Calculator) definiert wird. Ansonsten passiert es, dass nur für einen beschränkten Perimeter Auswertungen gemacht werden. Für die vorliegende Arbeit wurde jeweils der Layer "rastcalc_N" als Referenz verwendet.

Fazit und Ausblick

Solche Analysen können Behörden helfen, die knappen Ressourcen effizienter und zielgerichteter einzusetzen. Das Endergebnis zeigt auf, wo die Lärmbelastung am grössten ist und am dringendsten ein Sanierungsbedarf (Temporeduktion, bauliche Massnahmen, etc.) besteht.

Mit der gleichen Vorgehensweise können auch für den Strassenlärm in der Nacht die Potentialgebiete zur Sanierung betreffend Verkehrslärm ermittelt werden. Bei der Ermittlung für die Nachtwerte fallen die Schulen dann jedoch weg, da in der Nacht kein Schulunterricht stattfindet und dementsprechend Verkehrslärm keine Auswirkungen auf die Schulen bzw. Zonen für öffentliche Bauten hat. Ausserdem könnten nebst Schulen und Altersheimen auch Kernzonen für das Vorgehen herangezogen werden: In Gebieten mit Zentrumsfunktion gibt es viele FussgängerInnen mit flächigen Querungsbedürfnissen. Verkehrsberuhigungen könnten also auch hier die Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmenden erhöhen. Und auch Unfall-Hotspots könnten sich für ebensolche Massnahmen als relevant erweisen.

Um die Ergebnisse präzisieren zu können, kann man in einem weiteren Schritt Zahlen zur Bevölkerungsdichte verwenden. Somit kann die Stärke der Betroffenheit ermittelt werden, resp. an welcher Stelle am meisten Menschen von einer Lärmsanierung profitieren würden. Damit würde eine neue, präzisere Priorisierung zustande kommen.

Quellen

• Verkehrsberuhigung - Wikipedia
• map.geo.admin.ch
  • Karte Strassenverkehrslärm Tag
  • Karte Bauzonen Schweiz (harmonisiert)
• HSR Portal geodata4edu
  • Layer Strassen aus Strassenplan
• map.search.ch/
  • Ermittlung Schulhäuser und Altersheime