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Umsetzung von Prozessen der Stadtentwicklung in OSM

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Christoph Götz und Sebastian Fischer

Dieser Beitrag behandelt die Umsetzung von Prozessen der Stadtentwicklung in OSM am Beispiel Erlangen-West II / Büchenbach-West Nahversorgungszentrum und Röthelheimpark Erlangen.

Direkt zu: 1. Stadtentwicklung  | 2. Untersuchungsräume | 3. Methodik | 4. Ergebnisse | 5. Synthese
Informationen zu: Literatur und Verfassern

1. Stadtentwicklung in OSM

Stadtentwicklung steht niemals still und Städtebau ist ein fortwährender Prozess. In der kreisfreien Stadt Erlangen gab es in den letzten Jahren zwei größere städtebauliche Projekte: Erlangen-West II / das Büchenbach-West Nahversorgungszentrum und der Röthelheimpark Erlangen (Stadt Erlangen o.J. a).
Im Rahmen dieser Arbeit soll durch eine Geodatenbankenanalyse untersucht werden, wie diese Stadtentwicklungsprozesse in OpenStreetMap (OSM) reproduziert wurden. Hierbei soll ein besonderes Augenmerk darauf gelegt werden:

  • in wie fern es zeitliche Verzögerungen bei den Eintragungen gab
  • wie hoch der Detailgrad im Vergleich zu benachbarten Gebieten ist und
  • ob einzelne Personen oder Gruppen von Mappern besonders aktiv hervorgetreten sind

Im Folgenden werden zuerst die Untersuchungs-, Vergleichsräume und Methodik vorgestellt, um anschließend die Ergebnisse der einzelnen Gebiete zu präsentieren und abschließend in einer Synthese zusammenzuführen.

2. Untersuchungsräume

Das Gebiet Erlangen West II umfasst das Baugebiet 410 der Stadt Erlangen (Stadt Erlangen o.J.b) mit Baubeginn im September 2010. Das Nahversorgungszentrum Büchenbach West umfasst das Baugebiet 409 der Stadt Erlangen (Stadt Erlangen o.J.c) mit Baubeginn im Dezember 2011. Beide Gebiete werden im Folgenden als Erlangen West II – Büchenbach West (Fläche 0,15 km² | vgl. Abb. 1) bezeichnet.
Der Röthelheimpark (1,31 km² | vgl. Abb. 1) stellt das Konversionsgelände der ehemaligen Ferris-Barracks auf den Gebiet der Stadt Erlangen (Stadt Erlangen o.J.d) mit Baubeginn im Jahr 1997 dar (Stadt Erlangen 2011: 15).

Konkret wurden jene Gebiete ausgewählt, da hier aufgrund der laufenden städtebauliche Projekte auch in OSM viele Änderungen zu erwarten waren.

Stadtentwicklungsprozesse in OSM - Untersuchungsgebiete

Abbildung 1: Stadtentwicklungsprozesse in OSM – Untersuchungsgebiete
Eigene Darstellung nach Statistik und Stadtforschung Erlangen & Stadtplanung Erlangen
http://www.erlangen.de/desktopdefault.aspx/tabid-1299/

Die ausgewählten Gebiete werden den jeweiligen ‚Vergleichsräumen‘ in direkter Nachbarschaft gegenübergestellt (vgl. Abb. 2).  Die ‚Vergleichsräume‘ wurden anhand der zur Verfügung stehenden statistischen Bezirke erstellt. Im Fall Büchenbach (2,13 km²) wurden die als explizit bebaut ausgewiesenen Flächen der Bezirke gewählt, im Fall Erlangen Innenstadt (10,05 km²) die gesamten Bezirke. Dies hat den Hintergrund, dass in der Erlanger Innenstadt viele Grünflächen sowie gewerbliche, öffentliche und staatliche Gebäude nicht als bebaute Flächen eingestuft werden und somit nicht in die Analyse einfließen würden.

Stadtentwicklungsprozesse in OSM - Untersuchungs- und Vergleichsgebiete

Abbildung 2: Stadtentwicklungsprozesse in OSM – Untersuchungs- und Vergleichsgebiete
Eigene Darstellung nach Statistik und Stadtforschung Erlangen & Stadtplanung Erlangen
http://www.erlangen.de/desktopdefault.aspx/tabid-1299/

Zusätzlich werden die Untersuchungsgebiete mit dem gesamten Gebiet der kreisfreien Stadt Erlangen (anhand der offiziellen statistischen Stadtteile | 76,96 km² | vgl. Abb. 3) verglichen.

Stadtentwicklungsprozesse in OSM - Kreisfreie Stadt Erlangen

Abbildung 3: Stadtentwicklungsprozesse in OSM – Gesamt-Erlangen
Eigene Darstellung nach Statistik und Stadtforschung Erlangen & Stadtplanung Erlangen
http://www.erlangen.de/desktopdefault.aspx/tabid-1299/

3. Methodik

Für die Analyse wurde ein Datensatz benötigt, welcher nicht nur die aktuellen Versionen aller Punkte, Linien und Polygone enthält, sondern auch alle vorherigen Versionen. Der User ‚MaZderMind‘ entwickelte hierfür den ‚osm-history-importer‘. Ein vorhandener Datensatz vom 23.November 2014 wurde mit Hilfe einer ‚bounding box‘ mit den Gradlinien 10.926178 im Westen, 49.53277 im Süden, 11.064676 im Osten und 49.621987 im Norden als Grenzen auf den benötigten Raumausschnitt reduziert. Dieser entspricht nicht parzellenscharf, aber ausreichend genau, den Grenzen der kreisfreien Stadt Erlangen. Durch in den Programmen ‚QuantumGIS‘ & ‚ArcGis‘ erstellte ‚polygons‘ und ‚shapefiles‘ wurden aus den Daten weitere Datensätze für die jeweiligen Untersuchungs- und Vergleichsgebiete ausgeschnitten. Im Folgenden wurden unter Zuhilfenahme von PostGIS verschiedene SQL-Abfragen durchgeführt und die Ergebnisse in ‚QuantumGIS‘ visualisiert bzw. in ‚MS Excel‘ durch weitere Berechnungen ergänzt.

Zeitliche Verzögerungen:
Für die zeitliche Analyse wurden Zeitreihen als Überblick erstellt, in welchen Monaten besonders viel editiert wurde und ob eventuelle Spitzenwerte mit vorliegenden Daten zum Baubeginn (vgl. Stadt Erlangen 2015) in Relation gesetzt werden können. Zusätzlich wurden Einzelbilder vom jeweiligen Untersuchungsabschnitt zu einem ‚timeslide‘-Video zusammengeführt, welches die baulichen Veränderungen visualisiert. Hierbei wurde der Übersicht halber ein 10-Tages Rhythmus gewählt. Während die Zeitreihen sämtliche ‚edits‘ im jeweiligen Gebiet zählen, sind im ‚timeslide‘ lediglich die Gebäude dargestellt. Das ‚tag‘ ‚building=yes‘ kommt bei weitem am häufigsten vor und wurde folgend als Gütesiegel für die Detailliertheit gewählt 1.

Detailgrad der Gebiete:
Für diese Analyse wurde die Anzahl der ‚tags‘ pro Objekt sowie die maximale Anzahl an ‚tags‘ insgesamt berechnet. Ein weiterer Fokus liegt auf der Anzahl der Objekte pro Quadratkilometer. Da die Untersuchungs- und Vergleichsgebiete städtebaulich ähnlich ausgestattet sind (d.h. in allen Gebieten gibt es Gewerbe/Einzelhandel und Wohnen in ähnlicher Quantität), kann in der Summe trotz des Vorhandenseins einzelner mehr ‚getaggter‘ Teilräume (bspw. innenstadtrelevanter Nahversorgungszentren) eine vergleichbare Aussage über den Detailgrad der Gebiete hergestellt werden.

Aktive User:
Hier wurde der Anteil der jeweiligen User an den ‚edits‘ (neuangelegte Objekte und Änderungen bestehender Objekte) berechnet und analysiert. Hiervon wird auszugweise der Anteil des aktivsten und der beiden aktivsten User dargestellt, da der User mit den meisten edits auch stets deutlich mehr als der User mit den zweimeisten edits editiert hat und die Sprünge danach in der Regel kleiner ausfallen. So kann identifiziert werden, ob zwischen den Gebieten Unterschiede bei der Useraktivität herrschen und ob bestimmte User beim ‚virtuellen Städtebau‘ besonders hervorgetreten sind. Dieselben Analysen wurden ebenfalls nur für die Erst-Versionen durchgeführt, um zu betrachten, welche User die Pionierarbeit geleistet haben.

1 Beispielsweise ist es für handelsübliche KFZ-Navigationsgeräte nicht möglich sich ohne Straßen und Wege zurecht zu finden, ohne Gebäude jedoch schon – denn nicht alle Kartendienste stellen diese dar (vgl. nicht vorhandene oder rudimentäre Gebäudedarstellung in ‚Google Maps‘ vs. die Android-App ‚Mapfactor Navigator‘, die mit über 10 Mio. Nutzern weltweit auf OSM als Grundlage zurückgreift (Google Play 2015)).

4. Ergebnisse der OSM-Datenanalyse

4.1. Zeitliche Verzögerungen

Erlangen West II – Büchenbach West
Anzahl der edits in Erlangen West II - Büchebach West

Abbildung 4: Anzahl der ‚edits‘ in Erlangen West II – Büchenbach West
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

Besonders hervorgehoben sind alle Monate mit über 100 ‚edits‘: August 2013, Oktober 2012, November 2010 und Oktober 2009.

Im Video wird analog zur Abbildung deutlich, dass auch bei den Gebäuden im Oktober 2012 und August 2013 Hochkonjunktur bei den ‚edits‘ herrscht. Betrachtet man zwei direkt aufeinanderfolgende Tage, wird deutlich, dass das Gebiet 410 in OSM gewissermaßen über Nacht entstanden ist (vgl. Abb. 5).

Erlangen West II und Büchenbach West am 21 August 2013

Erlangen West II und Büchenbach West am 22 August 2013

Abbildung 5: Erlangen West II – Büchenbach West am 21.8.2013 (oben) und 22.8.2013 (unten)
Quelle: eigene Darstellung in QGIS nach Datenbankanalyse

In Erlangen West II- Büchenbach West gibt es eine deutliche Spitze der edits im August 2013. Die Gebäude wurden jedoch weitestgehend bereits im Sommer 2012 fertiggestellt. Nach Informationen vom Amt für Stadtentwicklung und Stadtplanung der Stadt Erlangen war der Baubeginn der meisten Gebäude im Jahr 2010 bzw. 2011 (Stadt Erlangen 2015). Bei der Eintragung in OSM zeigt sich eine signifikante zeitliche Verzögerung.

Büchenbach:

Anzahl der edits in Büchenbach

Abbildung 6: Anzahl der ‚edits‘ in Büchenbach
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

Besonders hervorgehoben sind alle Monate mit über 5000 ‚edits‘: August 2013 und Januar 2010.

Die Zeitreihe zu Büchenbach zeigt ebenfalls eine ‚edit‘-Spitze im August 2013. Diese ist auf den User ‚Oberaffe‘ zurückzuführen, welcher in diesem Monat Büchenbach bearbeitete und für 99,75% aller ‚edits‘ verantwortlich ist. Es ist daher davon auszugehen, dass auch das Untersuchungsgebiet Erlangen West II – Büchenbach West erst in diesem Rahmen erfasst wurde und nicht etwa direkt nach Bauabschluss von einem zum damaligen Zeitpunkt mappenden User.

Röthelheimpark:

Anzahl der edits im Röthelheimpark

Abbildung 7: Anzahl der ‚edits‘ im Röthelheimpark
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

Besonders hervorgehoben sind alle Monate mit über 1500 ‚edits‘: Januar 2014, November 2013, Februar 2013 und Februar 2009.

Auch im Röthelheimpark lässt sich kein Zusammenhang zwischen Bauabschluss und OSM Eintragung feststellen, auch da dieses Gebiet weit vor dem Start von OSM gebaut wurde. Im ‚timeslide‘-Video ist zu sehen, dass sich der Röthelheimpark eher kontinuierlich in OSM weiterentwickelt – analog zur baulichen Entwicklung in der Realität (vgl. Stadt Erlangen 2011). Beachtlich ist jedoch die massive ‚edit‘-Spitze im Januar 2014 (vgl. Abb. 6). Dies ist vor allem auf Verbesserungen im Detailgrad (z.B. tag ‚roof:shape,flat‘ (Anstieg von 241 auf 2146) und weniger auf das Anlegen neuer Objekte zurückzuführen (nur 690 der 8774 Objekte haben eine Version von 1 und einen Minor-Version von 0).

Erlangen Innenstadt:

Anzahl der edits in der Erlangen Innenstadt

Abbildung 8: Anzahl der ‚edits‘ in der Erlanger Innenstadt
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

Besonders hervorgehoben sind alle Monate mit über 10000 ‚edits‘: Februar 2009, Juli 2013, November 2013, März 2009, Januar 2014 und Februar 2013.

Der Großteil der Erlanger Innenstadt wurde zeitnah zur steigenden Popularität von OSM erfasst; der Röthelheimpark folgt in OSM erst zeitversetzt, obwohl dieser in der Realität auch bereits vor 2014 baulich fertiggestellt wurde. Unter Umständen auch deswegen, da er innerhalb Erlangens nicht direkt im frühesten ‚mapping Hotspot‘ liegt (Gebiete im Erlanger Süden), von dem sich das ‚mapping‘ ausbreitete (siehe Timeslide Video Erlangen).

Kreisfreie Stadt Erlangen:

Anzahl der edits in der kreisfreien Stadt Erlangen

Abbildung 9: Anzahl ‚edits‘ in der kreisfreien Stadt Erlangen
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

Besonders hervorgehoben sind alle Monate mit über 20000 ‚edits‘: August 2013, Februar 2009, November 2013, Juli 2013, März 2009, Februar 2013, November 2009, Januar 2013 und Januar 2010.

Der Blick auf Gesamt-Erlangen zeigt, dass in Büchenbach lange wenig kartiert war, während der Röthelheimpark sehr rudimentär seit der ‚mapping‘-Pionierphase existiert, jedoch erst zeitversetzt zum Rest Erlangens verfeinert wurde.

4.2. Detailgrad der Gebiete

Tabelle 1 Kennzahlen zu tags

Tabelle 1: Kennzahlen zu ‚tags‘
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

Zwischen den Untersuchungsgebieten und den Vergleichsgebieten in direkter Nachbarschaft lassen sich keine signifikanten Werteunterschiede feststellen. Die untersuchten Neubaugebiete sind also weder detaillierter noch weniger detailliert erfasst worden.

Bei einem Vergleich der Gebiete Erlangen West II – Büchenbach West sowie Büchenbach und den Gebieten Röthelheimpark sowie Erlangen Innenstadt besteht eine Diskrepanz in Bezug auf die untersuchten Kennzahlen. Dies könnte auf eine unterschiedliche Beschaffenheit der Gebiete oder ein besonderes Interesse der User für die jeweilige Gebiete zurückzuführen sein.

Die gesamte kreisfreie Stadt Erlangen stellt durch die deutlich geringere Anzahl der Objekte pro km² in diesem Hinblick einen Spezialfall dar und besitzt damit nur wenig Vergleichskraft. Durch die vielen nicht bebauten Wald- und Grünflächen lassen sich beim Detailgrad keine Vergleiche mit den beiden Stadtgebieten ziehen.

 4.3. Aktive User

Kennzahlen zu aktiven Usern

Tabelle 2 : Kennzahlen zu aktiven Usern
Quelle: eigene Darstellung nach Datenbankanalyse

In allen Gebieten sind es einzelne User, die sehr aktiv hervorgetreten sind und sich für einen Großteil der Daten verantwortlich zeigen. In den Untersuchungsgebieten ist der Anteil der edits jeweils höher als in den benachbarten Vergleichsgebieten. So haben beispielsweise im Neubaugebiet Erlangen West II – Büchenbach West zwei User 89% aller Objekte editiert. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Untersuchungsgebiete städtebaulich neuer sind und deswegen hauptsächlich von den wenigen ohnehin überaus aktiven Mappern erfasst werden. Je länger ein Gebiet in OSM existiert, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine größere Zahl User ihre spezifischen Interessen des ‚virtuellen Städtebaus‘ in diesem Gebiet verwirklicht haben. Hierauf könnten die Unterschiede zwischen den Untersuchungsgebieten zurückzuführen sein. Ein nicht zu vernachlässigender Faktor für den sehr hohen Anteil im Gebiet Erlangen West II – Büchenbach West ist wohl auch die verhältnismäßig kleine Fläche des Gebietes.

5. Synthese

Ein abschließendes Resümee zur Beantwortung der eingangs aufgezählten Kernfragen

  • in wie fern es zeitliche Verzögerungen bei den Eintragungen gab
  • wie hoch der Detailgrad im Vergleich zu benachbarten Gebieten ist und
  • ob einzelne Personen oder Gruppen von Mappern besonders aktiv hervorgetreten sind

gestaltet sich mit alleiniger Betrachtung der Abfrageergebnisse als nicht ganz einfach.

Die Datenbankanalyse liefert einige Erkenntnisse zum ‚virtuellen Städtebau‘, welche jedoch vorsichtig betrachtet werden sollten und lediglich einen möglichen Einblick zum Untersuchungszeitraum gewähren.

Bei der Frage nach zeitlichen Verzögerungen zeigt sich, dass beide Untersuchungsgebiete nicht direkt nach Baubeendigung, oder etwa gar schon nach Baustart durch eventuelles ‚mappen‘ von Bauplänen, eingetragen wurden. Vielmehr zeigt sich, dass die jeweiligen Gebiete dann in OSM umgesetzt wurden, wenn bereits erfahrene Mapper auch die Vergleichsgebiete bearbeitet haben. Im Röthelheimpark kann zusätzlich beobachtet werden, dass erst in rudimentärer Art und Weise ‚gemappt‘ wurde, um das ganze Gebiet in einer neuen ‚mapping-phase‘ zu detaillieren. Zwischen beiden Untersuchungsgebieten zeigt sich also ein signifikanter Unterschied. Während Erlangen West II – Büchenbach West nahezu über Nacht virtuell gebaut wird, entwickelt sich der Röthelheimpark ständig weiter – wenn auch hier in phasenweisen Schritten.

Bei der Frage nach dem Detailgrad der Gebiete mittels ‚tag‘-Analyse zeigt sich kein nennenswerter Unterschied zum jeweiligen Vergleichsgebiet – jedoch zwischen beiden Untersuchungsgebieten. Generell mag zu vermuten sein, dass innenstadtnahe Gebiete wie etwa der Röthelheimpark eine größere Anziehungskraft besitzen, sowohl im reellen Leben, als auch im virtuellen Städtebau. Da die bauliche Ausstattung der untersuchten Gebiete sich jedoch stark ähnelt, ist es beachtlich, dass im Röthelheimpark eine deutlich größere Anzahl an ‚Objekte‘ pro km², maximaler ‚tag‘-Anzahl und durchschnittlicher tag-Anzahl herrscht. Die virtuelle Welt ist also nicht gleich repräsentiert, sondern dort detaillierter, wo Mapper ihr spezifisches Interesse verorten.

Genau hier setzt auch die Analyse der User an. Es zeigt sich deutlich, dass die vermeintlich weniger detaillierten Gebiete in Büchenbach nahezu vollständig von einigen Usern erfasst wurden, während die Innenstadtgebiete von einen größeren Anzahl Aktiven umgesetzt wurden. Obwohl das Vergleichsgebiet Büchenbach mehr Objekte beinhaltet, wird es von weniger Usern bearbeitet, als der Röthelheimpark mit geringerer Fläche und Objektanzahl.

Im Feld der OSM-Studies und VGI (volunteered geographic information) muss generell beachtet werden, dass es sich um eine ‚do-ocracy‘ (ELRICK 2014) handelt. Die zu betrachtenden Daten sind allesamt User-generiert und nicht statisch. Es treffen nicht alle User, wie in einer ‚democracy‘, gleichberechtigt und vermeintlich allwissend Entscheidungen über Eintragungen, sondern derjenige, der in der ‚do-ocracy‘ die Daten generiert, diese zuerst bearbeitet oder sein spezifisches Interesse zu einem bestimmten Zeitpunkt an irgendeinem Ort sieht (ELRICK 2014). Diese persönliche Komponente beim virtuellen Städtebau wird bei einer reinen Datenbankanalyse nur bedingt erfasst und könnte erst nach gezielten Befragungen von Usern genauer betrachtet werden.

Der virtuelle Städtebau steht also analog zur realen Stadtentwicklung niemals still und ist ein ebenso fortwährender Prozess, den es nicht nur über bloße Zahlen zu untersuchen gilt.

Literatur:

Google Play (2015): MapFactor: GPS Navigation. URL: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.mapfactor.navigator&hl=en (26.6.2015)
Elrick (2014): Sozialwissenschaftliche tag-Analyse mit OpenStreetMap-Daten am Beispiel religiöser Andachtsstätten in Deutschland. In: Kartographische Nachrichten 64: 152–156
Stadt Erlangen (o.J.a): Städtebauliche Projekte. URL: http://www.erlangen.de/desk-topdefault.aspx/tabid-1299/ (19.1.2015)
Stadt Erlangen (o.J.b): Entwicklungsgebiet Erlangen-West II. URL: http://www.erlan-gen.de/desktopdefault.aspx/tabid-1631/3588_read-6875/ (19.1.2015)
Stadt Erlangen (o.J.c): Nahversorgungszentrum „Büchenbach-West“. URL: http://www.erlangen.de/desktopdefault.aspx/tabid-1298/2236_read-12793/ (19.1.2015)
Stadt Erlangen (o.J.d): Der Röthelheimpark – vom Militärgelände zum Vorzeigestadtteil. URL: http://www.erlangen.de/desktopdefault.aspx/tabid-1329 (19.1.2015)
Stadt Erlangen (2011): Der Röthelheimpark – vom Militärgelände zum Vorzeigestadtteil –Eine Erfolgsgeschichte. Erlangen
Stadt Erlangen (2015): Anlage Baugebiete 409-410 Baubeginn. Excel-Tabelle bereitgestellt von Frau Margit Simon Amt für Stadtentwicklung und Stadtplanung Stadt Erlangen

Dokumentation der Arbeitsschritte:

Arbeitsschritte: Stadtentwicklung in OSM – Fischer & Goetz

Verfasser:
Sebastian Fischer, MA Kulturgeographie, ed.ua1505394567f@reh1505394567csif.1505394567naits1505394567abes1505394567
Christoph Götz, MA Kulturgeographie,  ed.ua1505394567f@zte1505394567og.hp1505394567otsir1505394567hc1505394567

Eine Arbeit im Rahmen des Methodik-Seminar Geodatenbanken aus dem Wintersemester 2014/2015
Dozent: Dipl.-Geogr. Christian Bittner