A.4 – Verkehr und Zugänglichkeit

Autor: Dr. Jean-Paul Rodrigue

Die Zugänglichkeit ist ein Schlüsselelement der Verkehrsgeographie und der Geographie im Allgemeinen, da sie ein direkter Ausdruck der Mobilität ist, sei es in Bezug auf Personen, Güter oder Informationen.

Mobilität ist eine Entscheidung der Nutzer und daher ein Mittel zur Bewertung der Auswirkungen von Infrastrukturinvestitionen und der damit verbundenen Verkehrspolitik auf die regionale Entwicklung. Gut entwickelte und effiziente Verkehrssysteme bieten ein hohes Erreichbarkeitsniveau, während weniger entwickelte Systeme ein niedrigeres Erreichbarkeitsniveau aufweisen. Die Erreichbarkeit ist also mit einer Reihe von wirtschaftlichen und sozialen Chancen verbunden, aber Staus können sich auch negativ auf die Mobilität auswirken.

Die Erreichbarkeit ist das Maß für die Fähigkeit eines Ortes, von verschiedenen Orten aus erreicht zu werden bzw. von verschiedenen Orten aus erreicht zu werden. Daher sind die Kapazität und die Anordnung der Verkehrsinfrastruktur Schlüsselelemente bei der Bestimmung der Erreichbarkeit.

Nicht alle Orte sind gleich, denn einige sind besser erreichbar als andere, was Ungleichheiten mit sich bringt. Somit ist die Zugänglichkeit ein Indikator für räumliche Ungleichheiten. Der Begriff der Zugänglichkeit stützt sich folglich auf zwei Kernkonzepte:

• Der erste ist der Ort, wobei die Relativität des Raums in Bezug auf die Verkehrsinfrastrukturen geschätzt wird, da sie die Mittel zur Unterstützung der Mobilität bieten. Jeder Standort verfügt über eine Reihe von Referenzattributen, wie z. B. seine Bevölkerung oder das Niveau der wirtschaftlichen Aktivität.
• Der zweite ist die Entfernung, die sich aus der physischen Trennung zwischen Standorten ergibt. Entfernung kann nur existieren, wenn es eine Möglichkeit gibt, zwei Orte durch Transportmittel zu verbinden. Sie drückt die Reibung der Entfernung aus, und der Ort mit der geringsten Reibung im Vergleich zu anderen ist wahrscheinlich am besten erreichbar. Üblicherweise wird die Reibung der Entfernung in Einheiten wie Kilometern oder Zeit ausgedrückt, aber auch Variablen wie Kosten oder Energieaufwand können verwendet werden.

Es gibt zwei räumliche Kategorien, die auf Erreichbarkeitsprobleme anwendbar sind und sich gegenseitig bedingen:

• Die erste Art ist als topologische Erreichbarkeit bekannt und bezieht sich auf die Messung der Erreichbarkeit in einem System von Knotenpunkten und Wegen (einem Verkehrsnetz). Es wird davon ausgegangen, dass die Zugänglichkeit ein messbares Attribut ist, das nur für bestimmte Elemente eines Verkehrssystems von Bedeutung ist, z. B. für Terminals (Flughäfen, Häfen oder U-Bahn-Stationen).
• Die zweite Art ist als zusammenhängende Zugänglichkeit bekannt und beinhaltet die Messung der Zugänglichkeit über eine Fläche. Unter diesen Bedingungen ist die Erreichbarkeit ein kumulatives Maß der Eigenschaften jedes Ortes über eine vordefinierte Entfernung, da der Raum als zusammenhängend betrachtet wird. Sie wird auch als isochrone Erreichbarkeit bezeichnet.

Schließlich ist die Erreichbarkeit ein guter Indikator für die zugrunde liegende räumliche Struktur, da sie sowohl den Standort als auch die durch die Entfernung zu anderen Standorten bedingte Ungleichheit berücksichtigt.

• 

• 

• 

• 

Konnektivität und Gesamterreichbarkeit

Das grundlegendste Maß für die Erreichbarkeit ist die Netzwerkkonnektivität, wobei ein Netzwerk als Konnektivitätsmatrix (C1) dargestellt wird, die die Konnektivität jedes Knotens mit seinen benachbarten Knoten ausdrückt. Die Anzahl der Spalten und Zeilen in dieser Matrix entspricht der Anzahl der Knoten im Netz, und für jede Zelle, in der es ein verbundenes Paar gibt, wird der Wert 1 angegeben, und für jede Zelle, in der es ein unverbundenes Paar gibt, wird der Wert 0 angegeben. Die Summierung dieser Matrix liefert ein sehr einfaches Maß für die Zugänglichkeit, das auch als Grad eines Knotens bezeichnet wird:

• C1 = Grad eines Knotens.
• cij = Konnektivität zwischen Knoten i und Knoten j (entweder 1 oder 0).
• n = Anzahl der Knoten.

Die Konnektivitätsmatrix berücksichtigt nicht alle möglichen indirekten Pfade zwischen Knoten. Unter diesen Umständen können zwei Knoten den gleichen Grad, aber unterschiedliche Zugänglichkeiten haben. Um dieses Attribut zu berücksichtigen, wird die Gesamtzugänglichkeitsmatrix (T) verwendet, um die Gesamtzahl der Wege in einem Netz zu berechnen, einschließlich der direkten und indirekten Wege. Die Berechnung erfolgt in folgenden Schritten:

• D = der Durchmesser des Netzes.

Die Gesamterreichbarkeit ist also ein umfassenderes Erreichbarkeitsmaß als die Netzkonnektivität.

• 

• 

• 

Der Shimbel-Index und der bewertete Graph

Das Hauptaugenmerk bei der Messung der Erreichbarkeit liegt nicht unbedingt auf der Messung der Gesamtzahl der Wege zwischen Orten, sondern vielmehr, welches die kürzesten Wege zwischen ihnen sind. Selbst wenn es mehrere Wege zwischen zwei Orten gibt, wird wahrscheinlich der kürzeste gewählt werden. In überlasteten Netzen kann sich der kürzeste Weg je nach dem aktuellen Verkehrsaufkommen auf dem jeweiligen Abschnitt ändern. Folglich berechnet der Shimbel-Index die Mindestanzahl von Wegen, die erforderlich sind, um einen Knoten mit allen Knoten in einem bestimmten Netz zu verbinden. Die Shimbel-Erreichbarkeitsmatrix, auch als D-Matrix bekannt, enthält für jedes mögliche Knotenpaar den kürzesten Weg.

Der Shimbel-Index und seine D-Matrix berücksichtigen nicht, dass eine topologische Verbindung zwischen zwei Knoten variable Entfernungen aufweisen kann. Daher kann er um den Begriff der Distanz erweitert werden, wobei jeder Verbindung im Netz ein Wert zugeordnet wird. Die bewertete Graphenmatrix, oder L-Matrix, stellt einen solchen Versuch dar. Sie hat eine große Ähnlichkeit mit der Shimbel-Erreichbarkeitsmatrix. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie nicht den minimalen Pfad in jeder Zelle anzeigt, sondern den minimalen Abstand zwischen den einzelnen Knoten des Netzes.

• 

• 

Geographische und potentielle Erreichbarkeit

Aus dem bisher entwickelten Erreichbarkeitsmaß, lassen sich zwei einfache und sehr praktische Maße ableiten, die als geografische und potenzielle Zugänglichkeit definiert sind. Bei der geografischen Erreichbarkeit wird davon ausgegangen, dass die Erreichbarkeit eines Ortes die Summe aller Entfernungen zwischen anderen Orten geteilt durch die Anzahl der Orte ist. Je niedriger der Wert, desto besser ist ein Ort erreichbar.

• A(G) = geographische Erreichbarkeitsmatrix.
• dij = kürzeste Wegstrecke zwischen Ort i und j.
• n = Anzahl der Orte.
• L = bewertete Graphenmatrix.

Dieses Maß (A(G)) ist eine Anpassung des Shimbel-Index und des bewerteten Graphen, wobei der am besten zugängliche Ort die niedrigste Summe der Entfernungen aufweist. Bei den Orten kann es sich um Knoten in einem Netz oder um Zellen in einer räumlichen Matrix handeln.

Obwohl die geografische Erreichbarkeit mit Hilfe einer Tabellenkalkulation (oder manuell für einfachere Probleme) gelöst werden kann, haben sich geografische Informationssysteme als ein sehr nützliches und flexibles Instrument zur Messung der Erreichbarkeit erwiesen, insbesondere über eine als Matrix (Rasterdarstellung) vereinfachte Fläche. Dazu wird für jeden Ort ein Entfernungsraster erstellt und dann alle Raster addiert, um die Gesamtsumme der Entfernungen (Shimbel-Raster) zu bilden. Die Zelle mit dem niedrigsten Wert ist somit der am besten erreichbare Ort.

Die potenzielle Erreichbarkeit ist ein komplexeres Maß als die geografische Erreichbarkeit, da sie gleichzeitig das Konzept der nach den Attributen eines Ortes gewichteten Entfernung umfasst. Nicht alle Standorte sind gleich, und daher sind einige wichtiger als andere. Die potenzielle Erreichbarkeit kann wie folgt gemessen werden:

• A(P) = Matrix der potenziellen Erreichbarkeit.
• dij = Entfernung zwischen Ort i und j (abgeleitet aus der Matrix des Wertgraphen).
• Pj = Attribute des Ortes j, wie z. B. Einwohnerzahl, Einzelhandelsfläche, Parkmöglichkeiten usw.
• n = Anzahl der Orte.

Die potentielle Erreichbarkeitsmatrix ist nicht transponierbar, da die Orte nicht die gleichen Attribute haben, was die zugrundeliegenden Begriffe Emissivität und Attraktivität mit sich bringt:

• Emissivität ist die Fähigkeit, einen Ort zu verlassen, die Summe der Werte einer Zeile in der A(P) Matrix.
• Attraktivität ist die Fähigkeit, einen Ort zu erreichen, die Summe der Werte einer Spalte in der A(P) Matrix.

Auch ein Geographisches Informationssystem kann zur Messung der potentiellen Erreichbarkeit, insbesondere über eine Fläche, verwendet werden.

• 

• 

Verwandte Themen

• Verkehr und Standort
• Verkehr und Raum
• Verkehr und räumliche Organisation
• Geographische Informationssysteme für den Verkehr (GIS-T)
• Spatial Interactions and the Gravity Model

Bibliography

• BTS (2001) Special Issue on Methodological Issues in Accessibility, Journal of Transportation and Statistics, Vol. 4, No. 2/3, Bureau of Transportation Statistics, Sept/Dez.
• Burns, L.D. (1979) Transportation, Temporal, and Spatial Components of Accessibility. Lexington, MA: Lexington Books.