Jonas Schwaab schliesst erfolgreich seine Dissertation zum Thema „Multi-kriterielle Optimierung für die Steigerung der Nachhaltigkeit in der städtischen Entwicklung“ ab.
Das Ziel des Doktoratsprojekts war zu zeigen, wie die Ergebnisse multi-kriterieller Optimierung dazu verwendet werden können, die Entscheidungsprozesse in Bezug auf nachhaltige Stadtentwicklung in der Schweiz zu verbessern.
Nachhaltige Stadtentwicklung in der Schweiz beinhaltet den Schutz fruchtbarer Böden für die Landwirtschaft, die unter starkem Druck stehen. Die meisten der fruchtbaren Landwirtschaftsböden liegen jedoch häufig in der Nähe von bereits existierenden Siedlungen. Es besteht daher ein Konflikt zwischen kompakter Stadtentwicklung und dem Wunsch, den Bau neuer urbaner Siedlungen auf fruchtbarem Ackerland zu vermeiden. Um zu zeigen, wie die Entscheidungsfindung in Bezug auf diese beiden sich widersprechenden Ziele verbessert werden kann, verwendete Jonas die Ergebnisse multi-kriterieller Optimierung.
Eine Bedingung dafür, Entscheidungsfindung zu verbessern, war die erfolgreiche Anwendung einer multi-objektiven Optimierung und das Erstellen einer sogenannten Pareto-Front. Eine Pareto-Front beinhaltet alle Lösungen, die pareto-optimal sind; das heisst, sie können nicht im Hinblick auf ein Ziel verbessert werden, ohne gleichzeitig eine Verschlechterung für ein anderes Ziel in Kauf zu nehmen. Um eine Pareto-Front aller städtischen Siedlungsmuster zu erstellen, die so kompakt wie möglich waren und gleichzeitig mit einem minimalen Verlust an den fruchtbarsten Böden einhergingen, verwendete Jonas den sogenannten “non-dominated sorting genetic algorithm“ (NSGA II). Um die Effizienz des Algorithmus hinsichtlich der Auffindung aller optimalen Siedlungsmuster zu steigern, veränderte er den Mutationsprozess des Algorithmus (für weitere Informationen vgl. den Aufsatz “Improving the performance of Genetic Algorithms for spatial planning problems“, zur Zeit im Review befindlich).
Nach der Erstellung der Pareto-Front konnte Jonas zeigen, dass die Siedlungsmuster, die aus dem Optimierungsprozess hervorgingen, einen signifikant geringeren Verlust von qualitativ wertvollen landwirtschaftlichen Böden aufwiesen, als dies bei Stadtentwicklung im normalen Betrieb der Fall ist. Zusätzlich konnte er zeigen, dass es einige landwirtschaftliche Gebiete gibt, die jederzeit in Siedlungsgebiete umgewandelt werden können, unabhängig davon, ob das kompakteste Siedlungsmuster erreicht werden soll oder dasjenige mit dem geringsten Verlust an Bodenqualität (vgl. Schwaab et al., 2017, „Reducing the Loss of Agricultural Productivity due to Compact Urban Development in Municipalities of Switzerland”). Jonas’ Ergebnisse sind nicht nur für die Entscheidungsfindungsprozesse in der Schweiz relevant, sondern auch für viele weitere Regionen der Erde. Ebenso sind sie auf Entscheidungsfindungsprozesse anwendbar, die sich auf anderes als nachhaltige Stadtentwicklung beziehen.