Urban Sprawl Metrics

Das Thema der Zersiedelung ist nicht nur Bestandteil der Geographie, sondern auch eine gesellschaftliche Angelegenheit.
Dies zeigt sich vor allem in der Schweiz, wo die Zersiedelung in den letzten Jahren stark zugenommen hat.
Die "Zersiedlungsinitiaive vom 10. Februar 2019 bezeugt die Dringlichkeit der Thematik in der Politik.
Unter Zersiedelung versteht man die turbulente Ausdehnung der Siedlungsfläche auf Kosten der Landwirtschafts- und Naturflächen.
Das Bundesamt für Raumentwicklung (ARE) hat das Ziel zu überprüfen, wie man in der Planung Zersiedelungswerte einbetten kann, um die Zersiedelung unter anderem zu messen und folglich zu begrenzen.

Bereits Jäger und Schwick begründeten in ihrem Buch "Zersiedelung messen und begrenzen" Methoden zur Messung der Zersiedelung.
Für ein erstes Werkzeug der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL) ist die kommerzielle Software ArcGIS notwendig, worauf Horiguchi und Schwab (2020) das quelloffene Plugin "USM Toolset" für das Open Source Tool QGIS entwickelten.

Dieses bestehende QGIS-Plugin soll um eine quelloffene Erweiterung ergänzt werden, die eine Weboberfläche bietet.
Zusätzlich soll eine Schnittstelle (API) bereitgestellt werden.
Darüber hinaus ist die effiziente und wartbare Implementierung der Berechnungen ein weiteres Ziel.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden diverse Varianten einer effizienten Parallelisierung der Berechnung implementiert und anhand ihrer Performance evaluiert.
Zusammen mit einer API-Schnittstelle, die es ermöglicht, einzelne Metriken zur Zersiedelung zu berechnen, wurde die Erweiterung realisiert.

Durch die Erweiterung können Metriken der Zersiedelung ohne QGIS berechnet werden.
Die Kalkulation einer kleinen Gemeinde der Schweiz ist in wenigen Sekunden abgeschlossen.
Mit dem Einsatz von Just-in-Time-Compilern und Parallelisierungsmethoden verbesserte sich die Performance, sodass Resultate für mittelgrosse Gemeinden in wenigen Sekunden berechnet werden können.
Eine API-Schnittstelle nach der OpenAPI Spezifikation ermöglicht die Integration in andere Anwendungen.

Die Berechnung der Metriken der Zersiedelung in einem Webservice kann effizient und wartbar implementiert werden.
Dies bietet die Möglichkeit, diese Berechnungsmethoden einer breiteren Öffentlichkeit und Anwenderschaft zur Verfügung zu stellen.
Raumplaner, Architekten, NGOs und politische Entscheidungsträger können so die Auswirkungen von geplanten Massnahmen auf die Siedlungsstruktur analysieren und visualisieren.