Comparison of urban fragmentation in European cities: spatial analysis based on open geodata

Abstract

Traffic routes serve to interconnect different locations. At the same time they bisect a spatial area into two “sides” of the route. The paper orientates on the fragmentation effect: Inside urban areas, main traffic routes can segment urban space, whereby physical barriers arise depending on their type (road or rail traffic), width and height (elevated, surface or underground) as well as traffic volume. Functioning as barriers, main traffic routes impair the quality of life in adjacent areas. The focus of this study is not on emissions and pollution but on barrier effects leading to “community severance”. Methodological the principal transferability of the structural analysis of landscape fragmentation to urban space will be shown. The European Urban Atlas of the Copernicus Land Monitoring Service provides a starting point by providing geodata on land use for almost 700 city-regions (2012). For the purpose of spatial analysis, a polygon geometry of “urban area” is defined and constructed using Urban Atlas data. Classified roads and railway lines are selected from the Open Street Map. Twelve cities with contrasting structures from different countries were selected as case studies. The study proves that the fragmentation of the urban area by main traffic routes can be analysed and measured at a city-wide scale using the indicator effective mesh size. The results provide indication of the spatial cohesion of the urban settlement area, in particular for comparison between cities. For visualization and to better compare cities, the results can be illustrated by calculating a regular grid or network for an average size of unfragmented areas. The effective mesh size describes the degree of fragmentation of urban area and can be regarded as a metric largely independently of city size and density. Such a metric on a city-wide scale can be a supplementary information in the European Union’s Urban Audit.

Verkehrswege dienen zur Verbindung verschiedener Standorte. Gleichzeitig teilen sie einen Raum in zwei "Seiten" der Trasse. Der Artikel konzentriert sich auf den Zerschneidungseffekt: Innerhalb urbaner Gebiete können Hauptverkehrstrassen den städtischen Raum segmentieren, wobei sie als physische Barrieren auftreten - abhängig von ihrer Art (Straßen- oder Schienenverkehr), ihrer Breite und Höhe (erhöht, am Boden oder unterirdisch) sowie ihres Verkehrsaufkommens. Hauptverkehrswege können je nach ihrer Barrierewirkung die Lebensqualität in angrenzenden Gebieten beeinträchtigen. Der Schwerpunkt dieser Studie liegt nicht auf Emissionen und Schadstoffbelastung, sondern auf Barriereeffekten im Sinne der "community severance". Die prinzipielle Übertragbarkeit von Strukturanalysen zur Landschaftszerschneidung auf den urbanen Raum wird gezeigt. Hier bietet der europäische "Urban Atlas" des "Copernicus Land Monitoring Service" einen Ausgangspunkt mit seinen Geodaten zur Landnutzung für fast 700 Stadtregionen (2012). Für die räumliche Analyse wird ein planarer Siedlungskörper definiert und als Polygongeometrie konstruiert - basierend auf Daten des "Urban Atlas". Klassifizierte Straßen und Eisenbahnstrecken werden aus "Open Street Map" selektiert. Zwölf Städte mit unterschiedlichen Strukturen aus verschiedenen Ländern wurden als Fallstudien ausgewählt. Die Studie belegt, dass die Zerschneidung des Siedlungskörpers durch Hauptverkehrswege anhand des Indikators effektive Maschenweite im gesamtstädtischen Maßstab analysiert und gemessen werden kann. Die Ergebnisse liefern Einblicke in den räumlichen Zusammenhalt des Siedlungsraumes - insbesondere im Städtevergleich. Zur Visualisierung und zum besseren Vergleich von Städten können die Ergebnisse durch Erzeugung eines regelmäßigen Gitternetzes für eine durchschnittliche Größe von unzerschnittenen Räumen veranschaulicht werden. Die effektive Maschenweite beschreibt den Zerschneidungsgrad des Siedlungskörpers und wird als eine von Stadtgröße und -dichte weitgehend unabhängige Messgröße vorgestellt. Eine solche Metrik auf gesamtstädtischer Ebene wäre eine ergänzende Information für das "Urban Audit" der Europäischen Union.