Urbanisation dynamics in La Paz and the Agglomeration Ruhr : exploring the spatial evolution of urban form using multi-source remote sensing data

Bayro Kaiser, Fabio; Lohrberg, Frank; Reicher, Christa

doi:HT030688460

Urbanisation dynamics in La Paz and the Agglomeration Ruhr : exploring the spatial evolution of urban form using multi-source remote sensing data = Urbanisierungsdynamik in La Paz und der Agglomeration Ruhr : Untersuchung der räumlichen Entwicklung der Stadtgestalt mit Hilfe von Fernerkundungsdaten aus verschiedenen Quellen

Bayro Kaiser, Fabio^RWTH*

2023 & 2024

Verantwortlichkeitsangabesubmitted by Fabio Bayro Kaiser

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2023

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2024

Genehmigende Fakultät
Fak02

Hauptberichter/Gutachter
Reicher, Christa (Thesis advisor)^RWTH* ; Lohrberg, Frank (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2023-12-18

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2024-01267
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/978389/files/978389.pdf

Einrichtungen

Lehrstuhl für Städtebau und Entwerfen und Institut für Städtebau und europäische Urbanistik (212410)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
land cover and land use (frei) ; open access data (frei) ; remote sensing (frei) ; urban morphology (frei) ; urbanisation dynamics (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 710

Kurzfassung
Das Verständnis der räumlichen Entwicklung der Stadtgestalt im Kontext vielfältiger Urbanisierungsdynamiken ist aus zwei Gründen eine komplexe Aufgabe. Erstens weisen Städte einzigartige Formen der räumlichen Organisation, Struktur und Dichte auf, die naturgemäß an bestimmte Standorteigenschaften gebunden sind. Zweitens verändern sich urbane Räume kontinuierlich und in unterschiedlichem Ausmaß, angetrieben von einer breiten politischen, sozialen und wirtschaftlichen Dynamik. Städte weisen daher ausgeprägte räumliche Unterschiede und Entwicklungspfade auf. Jüngste Konzeptualisierungen von Stadtlandschaften und der vielfältigen Dimensionen der Stadtgestalt haben den analytischen Rahmen erweitert, um zu untersuchen, wie sich die Urbanisierungsdynamik an einem bestimmten Ort entfaltet. Trotz dieser Fortschritte wurden Stadtforschung und -planung immer wieder durch den Mangel an konsistenten und hochauflösenden Informationen über die Urbanisierungsdynamik behindert, die die Entscheidungsfindung in Planungsprozessen unterstützen. Dieser Mangel ist besonders ausgeprägt in den Regionen des Globalen Südens, wo die Ressourcen begrenzt sind und die Urbanisierungsrate rasch zunimmt. Um dieses Problem anzugehen, schlägt die Dissertation einen analytischen Rahmen für die Untersuchung der globalen Urbanisierungsdynamik von 1972 bis 2022 vor. Obwohl die Urbanisierung alle Lebensbereiche beeinflusst, liegt der Schwerpunkt jedoch auf der räumlichen Entwicklung der Stadtgestalt und der räumlichen Verteilung der Bevölkerung im Laufe der Zeit. Kernstück der Arbeit ist die Nutzung modernster Fernerkundungsdatenbanken mit globaler Abdeckung und freiem Zugang. Mit einem explorativen Ansatz untersucht die Dissertation, wo und wie die Mehrheit der Bevölkerung in zwei Fallstudien lebt - La Paz in Bolivien und die Agglomeration Ruhr in Deutschland. Das Hauptkriterium für die Auswahl der Fälle ist, dass sie sowohl den globalen Süden als auch den globalen Norden abdecken. Darüber hinaus wird ein asymmetrischer Vergleich zwischen den Fällen durchgeführt, um die Verfügbarkeit und Konsistenz der Daten zu bewerten und zukünftige Möglichkeiten für die Stadtforschung sowie potenzielle Limitationen zu identifizieren. Die Dissertation leistet einen dreifachen Beitrag. (1) Auf theoretischer Ebene liefert die Dissertation einen neuartigen Ansatz zur Analyse der Urbanisierung auf globaler Ebene, der neue Perspektiven für die Stadtforschung und -planung eröffnet. (2) Auf der empirischen Ebene liefert sie konkrete Einblicke in die räumliche Dynamik, wie sich die lokale Urbanisierungsdynamik in den ausgewählten Fällen zwischen 1972 und 2022 entwickelt hat. Insbesondere La Paz hat sich von einer monozentrischen zu einer polyzentrischen Raumstruktur gewandelt, während die Agglomeration Ruhr dichter und grüner geworden ist. (3) Auf einer allgemeinen Ebene trägt die Arbeit mit drei Hauptergebnissen zu den aktuellen Debatten über die Stadtgestalt bei. Erstens lässt sich die räumliche Ausdehnung von Siedlungen mit Hilfe von frei zugänglichen globalen räumlichen Datenbanken bis 1975 quantitativ zurückverfolgen. Zweitens können die räumlichen Veränderungen und signifikanten Auswirkungen der Urbanisierungsdynamik anhand von Landnutzungsinformationen ab 2015 in nahezu Echtzeit verfolgt werden. Drittens ermöglichen Klassifizierungen, die auf lokalen Klimazonen basieren, eine feinkörnigere Analyse der morphologischen Konfiguration innerhalb der Städte. Diese Dissertation zeigt, dass sich die Stadtforschungslandschaft mit dem zunehmenden offenen Zugang zu räumlichen Daten und KI-gesteuerten Ansätzen verändert. Auf dieser Grundlage kommt sie zu dem Schluss, dass die heutigen hochauflösenden Einblicke in die morphologischen Konfigurationen von Städten als analytischer Rahmen für die Vorhersage vergangener und zukünftiger Urbanisierungsprozesse dienen können. Daher wird in der Dissertation empfohlen, dass Multi-Source-Fernerkundungsdaten eine zunehmende Rolle in der Stadtforschung und -planung spielen sollten. Abschließend wird der vorgeschlagene Analyserahmen als Quelle für Maßnahmen zur Bewältigung globaler Herausforderungen vorgestellt, die zur Transparenz in der Stadtforschung beitragen.

Understanding the spatial evolution of urban form in the context of variegated urbanisation dynamics is a complex task for two reasons. Firstly, cities, inherently tied to specific locations, exhibit unique forms of spatial organisation, structures, and densities. Secondly, urban areas are constantly changing at different scales, driven by broader political, social, and economic dynamics. As a result, cities must exhibit pronounced spatial differences and variegated development trajectories. Recent conceptualisations of urban landscapes and the multifaceted dimensions of urban form have advanced analytical frameworks to explore how the dynamics of urbanisation unfold in a given location. Despite these advances, urban research and planning have historically been constrained by the lack of consistently available and high-resolution information on urbanisation dynamics to support decision-making in planning processes. The lack is most pronounced in Global South regions, where resources are limited and urbanisation rates are increasing rapidly. To address this issue, the dissertation proposes an analytical framework for exploring global urbanisation dynamics from 1972 to 2022. While urbanisation affects all dimensions of life, it focuses on the spatial evolution of urban form and the spatial distribution of population over time. At the heart of the framework is the use of state-of-the-art remote sensing databases with global coverage and open access. Using an exploratory approach, the dissertation examines where and how the majority of the population lives in two case studies—La Paz in Bolivia and the Agglomeration Ruhr in Germany. The main criterion for case selection is to cover both the Global South and the Global North. In addition, an asymmetric comparison between the cases is conducted to assess database availability and consistency, thereby, identifying future opportunities for urban research as well as potential limitations. The contribution of the dissertation is threefold. (1) On a theoretical level, the dissertation provides a novel global-scale approach to urbanisation analysis, offering fresh possibilities for urban research and planning. (2) On an empirical level, it provides practical insights into the spatial dynamics of how local urbanisation dynamics unfolded for the selected cases between 1972 and 2022. Notably, La Paz shifted from a monocentric to a polycentric spatial structure, and the Agglomeration Ruhr became denser and greener. (3) And, at a general level, it contributes with three main findings to contemporary debates on urban form. Firstly, the spatial expansion of settlements can be quantitatively traced back to 1975 using open-access global spatial databases. Secondly, monitoring spatial transformations and the substantial impact of urbanisation dynamics can be supported with near-real-time land cover and land use information from 2015 onwards. Thirdly, local climate zone-based classifications allow for a finer-grained, intra-urban analysis of morphological configurations. This dissertation suggests that the urban research landscape is changing with increasing open access to spatial data and AI-driven approaches. On this basis, it concludes that contemporary high-resolution insights into urban morphological configurations can serve as analytical frameworks for predicting past and future urbanisation-related processes. Therefore, the dissertation recommends that multi-source remote sensing data should play an increasing role in urban research and planning. Finally, the proposed analytical framework is posited as a source of action for addressing global challenges, contributing to transparency in urban science.

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