Innovative Technologies and Circular Solutions for Sustainable Urban Communities - Volume 1

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Emerging Practices and Artificial Intelligence Innovations in Green Urbanism: Nature-Based Solutions, Climate Resilience, and Environmental Strategies

   Simon Elias Bibri, Israa H. Mahmoud

   Dieses Kapitel vertieft die sich herausbildenden Praktiken und Innovationen im grünen Urbanismus, wobei der Schwerpunkt auf naturbasierten Lösungen, Klimaresistenz und Umweltstrategien liegt. Es untersucht, wie Städte natürliche Elemente und fortschrittliche Technologien integrieren können, um drängende ökologische und soziale Herausforderungen zu bewältigen. Zu den Schlüsselthemen zählen die Rolle naturbasierter Lösungen für die urbane Nachhaltigkeit, der Einsatz von KI und IoT zur Überwachung und Verwaltung der Artenvielfalt und Strategien zur Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaften. Das Kapitel diskutiert auch die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Öko-Urbanismus und grünem Urbanismus und betont die Bedeutung technologischer Integration in die nachhaltige Stadtentwicklung. Anhand von Fallstudien und praktischen Beispielen wird gezeigt, wie Städte widerstandsfähiger, inklusiver und umweltfreundlicher werden können. Die Schlussfolgerung betont die Notwendigkeit eines ganzheitlichen Ansatzes in der Stadtplanung, der ökologische, soziale und wirtschaftliche Prinzipien kombiniert, um nachhaltige und lebenswerte Städte zu schaffen.

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3. Sustainable Urban Planning and Climate Resilience

   1. Frontmatter

   2. Towards Climate Adaptive Urban Planning: Minimum Urban Units-Based Adaptation Strategies to Mitigate UHI with AI Support

      Roberto Cognoli, Graziano Enzo Marchesani, Roberta Cocci Grifoni, Roberto Ruggiero, Matteo Iommi

      Dieses Kapitel geht der entscheidenden Herausforderung nach, den Urban Heat Island (UHI) -Effekt abzumildern, ein Phänomen, das durch den Klimawandel verschärft wird. Es führt ein bahnbrechendes methodologisches Rahmenwerk ein, das lokale Klimazonen (LCZs) mit minimalen städtischen Einheiten (MUUs) kombiniert, um die Präzision von Stadtplanung und Klimaanpassungsstrategien zu verbessern. Die Studie betont die Bedeutung der Integration künstlicher Intelligenz, um Entscheidungsprozesse zu unterstützen, Simulationen zu beschleunigen und die Wirksamkeit von Maßnahmen zur Eindämmung von UHI zu verfeinern. Zu den Schlüsselthemen zählen die Entwicklung von den LCZs zu den MUUs, die Rolle datengestützten Umweltdesigns und die Entwicklung eines Entscheidungsunterstützungssystems (DSS), das maschinelle Lernalgorithmen einsetzt. Das Kapitel untersucht außerdem verschiedene Anpassungsstrategien wie begrünte Dächer, kühle Gehwege und städtische Beschattung sowie ihre potenziellen Auswirkungen auf die Verringerung von UHI-Effekten. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Städte durch die Nutzung künstlicher Intelligenz und fortschrittlicher städtebaulicher Planungsinstrumente widerstandsfähigere und nachhaltigere Umgebungen entwickeln können, was letztlich die öffentliche Gesundheit und den thermischen Komfort verbessert.

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   3. Engaging Older Adults in Urban Planning in Four European Cities: Fostering Inclusive and Sustainable Cities

      Rengin Aslanoğlu, Grzegorz Chrobak, Joost van Hoof, Jolanta Perek-Białas, Loredana Ivan, Zsuzsu K. C. T. Tavy, Milena Maj, Jan K. Kazak

      Dieses Kapitel befasst sich mit der entscheidenden Rolle, ältere Erwachsene in die Stadtplanung einzubeziehen, um integrative und nachhaltige Städte zu fördern. Es untersucht die Komplexität urbaner Ökosysteme und die Herausforderungen, die eine rasche Urbanisierung mit sich bringt, und konzentriert sich dabei insbesondere auf Fragen der Barrierefreiheit. Die Studie stellt ein Instrument zur Erhebung von Geodaten vor, das entwickelt wurde, um die Bedürfnisse älterer Menschen im städtischen Umfeld zu bewerten, und betont die Bedeutung ihrer Beteiligung an der Stadtplanung. Die Literaturübersicht diskutiert das Konzept altersfreundlicher Städte und den Rahmen der Weltgesundheitsorganisation zur Schaffung von Umgebungen, die das Wohlbefinden älterer Erwachsener fördern. Der Abschnitt über die Methodik skizziert den Einsatz von KoBo Toolbox, einem Open-Source-Datenerfassungstool, um Erkenntnisse älterer Erwachsener in vier europäischen Städten zu sammeln: Bukarest, Krakau, Breslau und Den Haag. Die Ergebnisse zeigen die Prioritätenbereiche für ältere Erwachsene, wobei Freiflächen und Gebäude am häufigsten angesprochen werden. Die Diskussion schließt mit der Betonung des Wertes der Erkenntnisse älterer Erwachsener bei der Gestaltung altersfreundlicher Städte und der Notwendigkeit weiterer Forschung, um ihre Teilnahme zu fördern. Dieses Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über die Methoden und Ergebnisse und bietet wertvolle Einblicke für Fachleute in der Stadtplanung und verwandten Bereichen.

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   4. Planning Tools and Adaptability to Climate Change: The Case Study of Four Cities in the Lazio Region

      Stefano Bigiotti, Carlo Costantino, Alvaro Marucci

      Dieses Kapitel befasst sich mit der entscheidenden Rolle städtebaulicher Planungsinstrumente bei der Bekämpfung des Klimawandels, wobei der Schwerpunkt auf vier Städten in der Region Latium liegt: Frosinone, Latina, Rieti und Viterbo. Die Studie bewertet die Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit lokaler Planungsinstrumente durch eine vergleichende Analyse unter Verwendung eines kriteriengestützten Bewertungssystems. Zu den Schlüsselthemen zählen die Auswirkungen nationaler und regionaler Strategien auf die Stadtplanung, die Rolle der Multi-Level-Governance bei der Förderung der Nachhaltigkeit und die Herausforderungen, vor denen lokale Verwaltungen bei der Umsetzung von Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel stehen. Die Forschungsergebnisse unterstreichen die Notwendigkeit aktualisierter regulatorischer Rahmenbedingungen und einer verstärkten Beteiligung der Öffentlichkeit an Stadtplanungsprozessen. Die Ergebnisse zeigen, dass einige Städte zwar Fortschritte bei der Integration der Anpassung an den Klimawandel in ihre Planungsinstrumente gemacht haben, es jedoch allgemein an Reaktionsfähigkeit auf die Anforderungen des Klimawandels und an öffentlicher Beteiligung mangelt. Das Kapitel schließt mit Empfehlungen zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit städtischer Planungsinstrumente, wobei die Bedeutung detaillierter territorialer Analysen, spezifischer Regelungen und partizipatorischer Überprüfungen betont wird.

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   5. Climate Fitness: A Theoretical Framework for Assessing Urban Adaptation and Mitigation Strategies

      Mélanie Michel, Jasmin Helnwein

      In diesem Kapitel wird das Konzept der Klimatauglichkeit als Rahmen für die Bewertung städtischer Klimaanpassungs- und Abmilderungsstrategien vorgestellt. Sie unterstreicht die wachsende Bedeutung der Städte bei der Bekämpfung des Klimawandels und die Notwendigkeit umfassender, intersektionaler Ansätze zur Bewertung dieser Strategien. Der Text definiert Klimatauglichkeit als die Fähigkeit eines Systems oder einer Gemeinschaft, wechselnden klimatischen Bedingungen standzuhalten und sich ihnen anzupassen und gleichzeitig einen Mehrwert sowohl für die Umwelt als auch für die menschliche Gesellschaft zu schaffen. Das Rahmenwerk beruht auf vier Schlüsselkomponenten: Bewältigungskapazität, Anpassungsfähigkeit, Transformationsfähigkeit und Öko-Harmonie. Diese Komponenten sind zudem in drei übergeordnete Ziele unterteilt: Sicherung menschlicher Lebensgrundlagen und Biodiversität, Förderung von Gerechtigkeit, Gleichheit und Intersektionalität sowie Förderung eines widerstandsfähigen Wandels urbaner Lebensräume und ganzheitlicher Ansätze bei der Nutzung von Technologien. Das Kapitel stellt außerdem eine vorläufige Anwendung der Klimaeignungskriterien auf bestehende städtische Begrünungsprojekte und neue Technologien vor und zeigt das Potenzial des Rahmens auf, kritische Bereiche für Verbesserungen zu identifizieren. Der Text schließt mit der Betonung der Notwendigkeit eines integrierten und multidimensionalen Ansatzes für städtische Klimastrategien, der über die traditionellen Ansätze des Siloverhaltens hinausgeht. Es unterstreicht die Bedeutung der Datenerhebung und Machbarkeitsstudien für neue Technologien und hebt umsetzbare Empfehlungen zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit in etablierten Projekten hervor. Das Kapitel bietet einen umfassenden Überblick über das Klima-Fitness-Konzept und bietet wertvolle Erkenntnisse für Fachleute, die ökologische Nachhaltigkeit, soziale Gerechtigkeit, wirtschaftliche Vitalität, urbane Widerstandsfähigkeit und technologische Integration in ausgewogener und integrierter Weise fördern wollen.

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   6. Urban Heatwave Vulnerability Assessment: A Foundation for Enhanced Climate Resilience. Case Study: Guelma, Algeria

      Abir Debbache, Hana Salah Salah, Imen Guechi, Rayen Bechlem, Fatima Zahra Djouad

      Diese Studie untersucht die eskalierenden Herausforderungen durch städtische Hitzewellen, die durch Klimawandel und Urbanisierung verursacht werden, mit besonderem Fokus auf die Stadt Guelma, Algerien. Die Forschung bewertet die Verwundbarkeit der Stadt, indem sie die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Landbedeckungstypen und thermischer Dynamik untersucht, indem sie Fernerkundungsdaten und Verwundbarkeitsindizes heranzieht. Schlüsselergebnisse zeigen, dass städtische Gebiete, die von undurchlässigen Oberflächen dominiert werden, die höchsten Oberflächentemperaturen aufweisen, was den Effekt der städtischen Wärmeinseln (UHI) verstärkt. Im Gegensatz dazu dienen Waldgebiete als natürliche Kühlpuffer, was die entscheidende Rolle von Grünflächen bei der Temperaturregulierung unterstreicht. Die Studie identifiziert auch landwirtschaftliche Zonen als Besorgnis erregende Gebiete, insbesondere solche mit minimaler Vegetationsbedeckung. Biophysikalische Indizes wie der Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), der Normalized Difference Built-up Index (NDBI) und der Modified Normalized Difference Water Index (MNDWI) werden analysiert, um ihre Beziehung zur Landoberflächentemperatur (LST) zu verstehen, was wertvolle Einsichten in die städtische Wärmedynamik liefert. Die Studie schließt mit gezielten Empfehlungen zur Abmilderung der Wärmeeinflüsse ab, darunter der verstärkten Begrünung von Städten, der Einführung reflektierender Baumaterialien und der Einführung nachhaltiger städtebaulicher Gestaltungspraktiken. Diese Strategien zielen darauf ab, die Oberflächentemperaturen zu senken, die Klimaresistenz zu erhöhen und die allgemeine Lebensqualität Guelmas zu verbessern. Die Ergebnisse der Studie bieten einen strukturierten Rahmen für die Bewertung städtischer Verletzlichkeit und bieten umsetzbare Lösungen für politische Entscheidungsträger und Stadtplaner, um die Herausforderungen zu bewältigen, die sich aus sich verschärfenden Klimabedingungen ergeben.

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   7. Blue-Green Roof Irrigated by Rainwater for Sustainable Urban Environments

      Tej Žižak, Sašo Medved, Ciril Arkar

      Dieses Kapitel vertieft sich in das Konzept der blau-grünen Dächer, die grüne Dächer mit einer Wasserspeicherschicht kombinieren, um die Kühlwirkung und die Regenwasserrückhaltung in städtischen Umgebungen zu verbessern. Die Studie untersucht die optimale Wasserspeichertiefe für verschiedene Klimazonen und gewährleistet eine ganzjährige Bewässerung, die nur Regenwasser verwendet. Durch Versuchsanordnungen und numerische Modellierung wird die Wirksamkeit blaugrüner Dächer bei der Aufrechterhaltung der Verdunstungsraten und der Verringerung von Hitzestress bestätigt. Die Ergebnisse liefern praktische Richtlinien für Stadtplaner und Architekten, die strukturelle Anforderungen mit den Vorteilen einer blau-grünen Dachgestaltung in Einklang bringen. Die Studie identifiziert auch Orte, an denen die Hinzufügung einer Wasserspeicherschicht aufgrund des begrenzten Nutzens nicht gerechtfertigt sein könnte. Darüber hinaus werden die Implikationen für Praxis, politische Entscheidungsfindung und zukünftige Forschung diskutiert, wobei die Notwendigkeit einer klimaresistenten Infrastruktur in städtischen Gebieten betont wird.

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4. Circular Economy and Community Resilience

   1. Frontmatter

   2. Modeling Longwave Radiation on Living Wall in Urban Street Canyons and the Effect on Irrigation Water Use

      Eva Zavrl, Tej Žižak, Suzana Domjan, Primož Poredoš, Sašo Medved, Ciril Arkar

      Dieses Kapitel befasst sich mit der Modellierung langwelliger Strahlung (LWR) an lebenden Wänden in städtischen Straßenschluchten, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf deren Auswirkungen auf den Wasserverbrauch bei der Bewässerung gelegt wird. In der Studie wird ein erweitertes Modell vorgestellt, das LWR durch die Einbeziehung meteorologischer Daten und die Berechnung von Sichtfaktoren für Himmel, Vegetation und bebaute Flächen präzise bewertet. Experimentelle Validierung in Ljubljana, Slowenien, zeigt die Genauigkeit des Modells und zeigt eine signifikante Verringerung der Unsicherheit im Vergleich zu bestehenden Modellen. Das Kapitel analysiert auch die hydrologische Reaktion einer lebenden Mauer und zeigt, dass der Bewässerungsbedarf in bebauten Umgebungen aufgrund höherer LWR um bis zu 34% steigen kann. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Berücksichtigung unterschiedlicher Oberflächentemperaturen und Betrachtungsfaktoren für präzise thermische und hydrologische Beurteilungen und bieten wertvolle Erkenntnisse für Stadtplaner und Planer, die darauf abzielen, grüne Infrastruktur in Städten zu optimieren.

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   3. Bioloop: Empowering Peri-Urban Communities in Circular Solutions for Resilient and Participatory Economies

      Marco Migliore, Giulia Bartezzaghi, Paola Caputo, Matteo Clementi, Barbara Del Curto, Valentina Dessì, Paola Garrone, Giancarlo Paganin, Flavia Papile, Stefano Quaglia, Romina Santi, Giovanni Scotti, Sara Valassina

      Das Kapitel befasst sich mit dem Bioloop-Projekt, einer bahnbrechenden Initiative zur Förderung von Kreislaufwirtschaftslösungen im Mailänder Vorort Corvetto-Chiaravalle. Das Projekt befasst sich mit kritischen Themen wie rascher Urbanisierung, Klimawandel und nicht nachhaltiger Ressourcenausbeutung und steht damit im Einklang mit den Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen. Zu den Schlüsselthemen gehören die Entwicklung eines lokalen Atlas der Materialien und Energieflüsse, die Einrichtung einer Ökosozialen Materialbibliothek in der Peripherie und die Schaffung innovativer Bio-Verbundmaterialien aus lokalen Abfällen. Das Projekt untersucht auch Strategien zur Verwertung überschüssiger Nahrungsmittel und sozioökonomischen Inklusion. Durch gemeinsame Anstrengungen lokaler Verbände, öffentlicher Institutionen und schutzbedürftiger Einzelpersonen zielt Bioloop darauf ab, soziale Ungleichheiten zu verringern, die urbane Landwirtschaft zu fördern und nachhaltige, kommunale Kreislaufmodelle zu schaffen. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung des Potenzials des Bioloop-Projekts als Modell für ähnliche Initiativen in anderen städtischen Randgebieten und der Betonung der Bedeutung inklusiver Entscheidungsprozesse und eines langfristigen Ressourcenmanagements.

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   4. Circular Economy and Peri-Urban Agriculture: A Systemic Approach to Promote Food Production for Vulnerable Population

      Marco Migliore, Matteo Clementi

      Dieses Kapitel geht der entscheidenden Rolle der Kreislaufwirtschaftsprinzipien bei der Förderung der periurbanen Landwirtschaft als Mittel zur Verbesserung der Nahrungsmittelproduktion für gefährdete Bevölkerungsgruppen in städtischen Gebieten nach. Sie untersucht, wie die urbane Landwirtschaft ungenutzte Flächen in produktive Grünflächen verwandeln und so zu Nachhaltigkeit und Ernährungssicherheit beitragen kann. Die Forschungsmethodik umfasst die Entwicklung von Designförderinstrumenten wie dem Lokalen Atlas der Material- und Energieflüsse und der Öffentlichen Ökosozialen Materialbibliothek, die bei der Identifizierung geeigneter städtischer Räume und lokaler Ressourcen für den Anbau helfen. Das Kapitel stellt auch das Bioloop-Projekt vor, das darauf abzielt, Anbaustrukturen unter Verwendung recycelter lokaler Materialien zu entwickeln und zu fördern. Zu den wichtigsten Ergebnissen zählen die Identifizierung verschiedener Archetypen für die urbane Landwirtschaft, die erfolgreiche Umsetzung eines Prototyps in Mailand und das Potenzial der urbanen Landwirtschaft, zu mehreren Zielen nachhaltiger Entwicklung beizutragen. Die Diskussion unterstreicht die sozialen und ökologischen Vorteile der städtischen Landwirtschaft, einschließlich der Verringerung der Lebensmittelverschwendung, der Förderung der sozialen Eingliederung und der Stärkung der Widerstandsfähigkeit der Städte. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit einer breiten Verbreitung und weiterer Forschung, um das Potenzial der urbanen Landwirtschaft bei der Schaffung nachhaltiger und inklusiver Städte voll auszuschöpfen.

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   5. Levers for Accelerating Circular Urban Transformation: Case Studies from the impaC3t Project, Belgium

      Jesse Honsa, Alexis Versele

      Dieses Kapitel widmet sich dem impaC3t-Projekt in Belgien, das darauf abzielt, die kreisförmige urbane Transformation durch kollektive, ko-kreative Ansätze zu beschleunigen. Die Forschung konzentriert sich auf fünf Fallstudien, die jeweils unterschiedliche Strategien und Herausforderungen für eine kollektive zirkuläre Erneuerung veranschaulichen. Zu den Schlüsselthemen zählen die Rolle der Sozialwohnungsunternehmen als frühe Anwender zirkulärer Innovationen, das Potenzial für nachbarschaftliche Ansätze zur Hebelwirkung positiver Veränderungen und die in den Fallstudien identifizierten Barrieren und Chancen. Das Kapitel diskutiert auch die Bedeutung politischer Anpassungen zur Unterstützung der Beschleunigung des kreisförmigen urbanen Wandels. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass kollektive Ansätze dazu beitragen können, individuelle Barrieren für Eigenheimbesitzer zu überwinden und nachhaltige und energieeffiziente Baumethoden zu fördern. Die Forschung unterstreicht die Notwendigkeit weiterer politischer Anpassungen und detaillierter Fallstudien, um systemische Engpässe zu identifizieren und den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft zu unterstützen.

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   6. Anthropogenic circuitations, multidimensional vulnerability, and Transition. Some italian experiences in Risk Management Planning and research perspectives for Adaptive Planning

      William M. Aiello

      Diese Studie vertieft sich in die komplexe Welt des Risikomanagements für den Klimawandel in Italien und konzentriert sich auf lokale Initiativen von 2014 bis 2023. Es untersucht die Entwicklung der Methoden zur Risikobewertung, die Herausforderungen und die innovativen Strategien, die in sieben Fallstudien zum Einsatz kommen. Die Analyse basiert auf den jüngsten IPCC-Richtlinien, insbesondere dem Übergang vom fünften zum sechsten Bewertungsbericht, der ein ganzheitlicheres und dynamischeres Verständnis von Risiken einführt. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der Berücksichtigung anthropogener Schaltkreise und der multidimensionalen Natur der Verletzlichkeit bei der Risikobewertung. Außerdem werden die politischen und programmatischen Rahmenbedingungen auf internationaler, europäischer und lokaler Ebene und ihre Auswirkungen auf die Risikomanagementplanung untersucht. Die Studie schließt mit einer vergleichenden Matrix, die die evolutionären Trends skizziert und Bereiche für zukünftige Forschung und adaptive Planung identifiziert. Fachleute erhalten Einblicke in die neuesten Methoden, die Herausforderungen bei der Umsetzung dieser Ansätze und die innovativen Strategien, die sich in Italiens Reaktion auf den Klimawandel herausgebildet haben.

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5. Technological Innovations in Sustainable Urbanism/Cities

   1. Frontmatter

   2. Urban Transition in the Magdalena Quarter in Brugge (Belgium): Insights from Laudato Si’

      Alexis Versele, Jesse Honsa

      Dieses Kapitel vertieft sich durch die Linse der Enzyklika Laudato si 'von Papst Franziskus in den urbanen Wandel des Magdalena-Viertels in Brügge, Belgien. Es untersucht die Rolle des religiösen Erbes für die Entwicklung des Viertels und beleuchtet die Herausforderungen und Chancen, die sich ergeben, wenn diese Stätten für die gemeinschaftliche Nutzung umgewidmet und Klimaziele erreicht werden. Die Studie untersucht das reiche religiöse Erbe des Viertels, einschließlich Kirchen, Kapellen, Klöstern und Almhütten, und ihr Potenzial für Kreislaufwirtschaft und nachhaltige Stadtentwicklung. Außerdem werden die Herausforderungen der Umweltzerstörung, des Übertourismus und der Entvölkerungstrend im historischen Stadtzentrum diskutiert. Die Studie identifiziert mehrere Paradoxa und unterstreicht die Notwendigkeit des Dialogs und des Systemdenkens bei der Stadterneuerung. Sie kommt zu dem Schluss, dass der laufende und geplante städtische Wandel ein systemischer Wandel ist, der die Transformation der Menschen erfordert, wobei sich Gamification als Schlüsselansatz zur Förderung von Verhaltensänderungen und Co-Creation bei der Stadterneuerung herauskristallisiert.

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   3. Impacts of Spatial Parameters on Forest Land Changes in the Netherlands: A Multiscale Analysis with Geographically Weighted Models

      Yinuo Zhou, Shahryar Sarabi, Qi Han

      Diese Studie untersucht die Dynamik von Waldlandveränderungen in den Niederlanden zwischen 2000 und 2022 und konzentriert sich dabei auf die Auswirkungen räumlicher Parameter. Durch den Einsatz mehrskaliger Analysen mit geografisch gewichteten Modellen unterscheidet die Forschung zwischen globalen und lokalen Effekten und liefert ein differenziertes Verständnis der Faktoren, die diese Veränderungen vorantreiben. Die Studie identifiziert die nächtliche Lichtintensität als Parameter auf globaler Ebene, was darauf hindeutet, dass Gebiete mit höherem Entwicklungsniveau mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Zunahme der Waldfläche aufweisen. Auf regionaler Ebene werden klimatische und landwirtschaftliche Belastungen hervorgehoben, wobei die Temperaturauswirkungen in den verschiedenen Regionen variieren. Lokale Veränderungen der Straßendichte haben nachweislich erhebliche Auswirkungen auf die Reduzierung von Waldflächen, insbesondere in zentralen Gebieten. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung maßstabsgetreuer Maßnahmen für effektiven Waldschutz und Klimaschutz. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass bestimmte Triebkräfte des Waldbodenwandels die Waldbedeckung auf nationaler Ebene kontinuierlich beeinflussen, während andere räumliche Variabilität aufweisen, was die Notwendigkeit regionsspezifischer Strategien unterstreicht.

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   4. Algorithmic Methods of Infill Building in Historical Areas for Sustainable Visual Conservation: Surabaya as a Study Case

      Bambang Soemardiono, Garudea Garudea, Didit Novianto, Sri N. N. Ekasiwi

      Dieses Kapitel vertieft sich in die algorithmischen Methoden für den Verfüllungsbau in historischen Gebieten, wobei der Schwerpunkt auf nachhaltiger visueller Erhaltung liegt. Die Studie verwendet Surabaya, Indonesien, als Fallstudie, insbesondere das Gebiet von Alun-alun Contong, das reich an Gebäuden des Kulturerbes ist. Das Kapitel untersucht die Bedeutung des Erhalts historischer Identität in sich rasch entwickelnden Stadtlandschaften und führt eine ganzheitliche Methode für neue Bauvorhaben ein, die das kulturelle Erbe des Gebiets respektieren und aufwerten. Die Forschung kombiniert Typologieanalyse und Formgrammatikanalyse, um ein einheitliches Entscheidungssystem für die Designplanung zu schaffen, das wirtschaftliche Kosten spart und eine effiziente Ausführung sicherstellt. Das Kapitel diskutiert auch die Auswirkungen des Klimawandels auf historische Gebäude und die Notwendigkeit von Erhaltungsstrategien, um diese Auswirkungen abzumildern. Die Studie präsentiert eine detaillierte algorithmische Methode, die Datenerfassung, -reinigung, -exploration, -visualisierung, -modellierung und -analyse umfasst. Die Ergebnisse tragen dazu bei, die städtische Erhaltungspraxis zu bereichern und visuelle Erhaltung mit Auswirkungen auf die Nachhaltigkeit zu erreichen. Das Kapitel schließt mit einer Demonstration der Anwendung der algorithmischen Methode, die zeigt, wie sie zur Schaffung historisch einflussreicher neuer Gebäude eingesetzt werden kann. Diese Forschungen bieten ein wertvolles Modell für andere historische Stadtlandschaften und unterstreichen die Bedeutung der Erhaltung des kulturellen Erbes angesichts der rapiden Stadtentwicklung.

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   5. Leveraging Artificial Intelligence for Detection of Water Floods in Lebanon

      Cynthia Andraos, Racha Saad

      Dieses Kapitel untersucht die Anwendung künstlicher Intelligenz und synthetischer Apertur-Radartechnologie (SAR) zur präzisen Kartierung und Vorhersage von Überschwemmungen im Libanon. Die Studie konzentriert sich auf die zunehmende Häufigkeit und Intensität von Überschwemmungen infolge des Klimawandels und betont die Notwendigkeit effektiver Strategien zum Hochwassermanagement. Durch die Nutzung von SAR-Daten aus Sentinel-1 und die Integration mit maschinellen Lernalgorithmen wie Random Forest und XGBoost erreicht die Forschung eine hohe Vorhersagegenauigkeit bei der Identifizierung überschwemmungsgefährdeter Gebiete. Die Methodik umfasst eine detaillierte Hochwasserkartierung mittels Google Earth Engine, gefolgt von der Anwendung maschineller Lernmodelle zur Vorhersage von Hochwasserausmaßen auf Grundlage historischer Niederschlagsdaten. Die Ergebnisse unterstreichen die Effektivität dieser Techniken bei der Ermittlung von Risikoregionen und der Verbesserung des Katastrophenmanagements. Die Studie diskutiert auch die Grenzen und zukünftigen Forschungsrichtungen, einschließlich der Integration zusätzlicher Fernerkundungstechnologien und meteorologischer Echtzeit-Daten zur Verbesserung der Frühwarnsysteme. Insgesamt unterstreicht die Forschung die zentrale Rolle der KI- und SAR-Technologie bei der Abmilderung der Auswirkungen von Überschwemmungen und der Verbesserung der Stadtplanung und des Hochwasserrisikomanagements in gefährdeten Regionen wie dem Libanon.

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   6. Utilising ChatGPT and Google Bard as AI Experts to Assess Smart Building Services

      Mustafa Muthanna Najm Shahrabani, Rasa Apanaviciene

      Dieses Kapitel befasst sich mit der Anwendung fortgeschrittener KI-Modelle, insbesondere ChatGPT und Google Bard, um 26 Variablen im Zusammenhang mit intelligenter Haustechnik und deren Auswirkungen auf die Effizienz der Smart-City-Infrastruktur zu bewerten. Die Studie untersucht die Kohärenz der Antworten beider großer Sprachmodelle (LLMs) in fünf Sitzungen, bewertet ihre Zuverlässigkeit und deckt Leistungsschwankungen auf. Die Analyse zeigt, dass sowohl ChatGPT als auch Google Bard ein hohes Maß an Konsistenz in ihren Reaktionen aufweisen, wobei ChatGPT eine leicht überlegene Konsistenz aufweist. Die Studie verwendet statistische Methoden wie kosinale Ähnlichkeit und Variationskoeffizient, um die Leistung der Modelle zu vergleichen, was die zuverlässigeren und konsistenteren Ergebnisse von ChatGPT hervorhebt. Die Forschung diskutiert auch die beiden KI-Modellen innewohnenden Verzerrungen und Beschränkungen und betont, wie wichtig es ist, diese Verzerrungen zu verstehen, um KI-generierte Ergebnisse präzise zu bewerten. Die praktischen Auswirkungen dieser Ergebnisse sind für politische Entscheidungsträger, Stadtplaner und andere am Bau und der Verwaltung intelligenter Städte beteiligte Akteure von Bedeutung. Die Studie legt nahe, dass es Potenzial für die Verbesserung von KI-Modellen gibt, um Vorurteile abzumildern, die Zuverlässigkeit zu verbessern und sicherzustellen, dass die erzeugten Ergebnisse mit menschlichen Zielen und Werten im Einklang stehen. Die zukünftige Forschung sollte sich darauf konzentrieren, diese Modelle so zu modifizieren, dass sie den spezifischen Anforderungen der Bewertung intelligenter Gebäudetechnik gerecht werden, wobei die ökologische Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit im Kontext intelligenter Städte zusätzlich untersucht werden sollten.

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   7. The Comparative Analysis of the Micro-Energy Systems with Mono and Bifacial Solar Panels for Decentralized Power Supply

      R. Aliev, T. Abdulazizov, M. Komilov, M. Alinazarova, J. Alieva, J. Kahhorov

      Dieses Kapitel vertieft sich in die vergleichende Analyse von Mikro-Energiesystemen, die mono- und bifaziale Sonnenkollektoren zur dezentralen Stromversorgung nutzen. Es unterstreicht die wachsende Bedeutung der Integration von Sonnenkollektoren in die Gebäudearchitektur, um Energieeffizienz und Stadtplanung zu maximieren. Die Studie präsentiert experimentelle Ergebnisse und Modellierungsdaten, um die optimalen Installationswinkel und -abstände für bifaziale Solarmodule zu bestimmen, wobei ihre überlegene Leistung gegenüber herkömmlichen monofazialen Modulen hervorgehoben wird. Darüber hinaus werden die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile von photovoltaisch-thermischen Hybridkraftwerken untersucht und ihr Potenzial zur Revolutionierung dezentraler Energiesysteme aufgezeigt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass bifaziale Sonnenkollektoren die Energieproduktion und die wirtschaftliche Effizienz deutlich steigern können, was sie zu einer vielversprechenden Lösung für eine nachhaltige Stadtentwicklung macht.

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6. Urban Green Spaces and Biodiversity

   1. Frontmatter

   2. A Bibliometric Analysis of the Microbiomes of the Built Environment: The Role of COVID-19

      Sara Abdulmaksoud, Tania M. Joseph, Md. Mortula, Salwa Beheiry

      Dieses Kapitel vertieft sich in die komplexe Welt der Mikrobiome in der gebauten Umwelt und konzentriert sich auf die bedeutende Rolle, die diese mikrobiellen Gemeinschaften für die öffentliche Gesundheit und die städtische Nachhaltigkeit spielen. Die Analyse zeigt einen steilen Anstieg der Forschungsaktivitäten nach der COVID-19-Pandemie, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf dem Verständnis der Übertragung von Infektionskrankheiten innerhalb von Innenräumen liegt. Das Kapitel untersucht auch die historischen und zeitgenössischen Einflüsse des architektonischen Designs auf mikrobielle Ökosysteme und hebt das Potenzial "biologisch informierter" Gebäude zur Verbesserung des menschlichen Wohlergehens hervor. Darüber hinaus werden die Auswirkungen dieser Erkenntnisse auf grünen Urbanismus und nachhaltige Stadtgestaltung diskutiert. Das Kapitel schließt mit der Forderung nach fortgesetzter interdisziplinärer Forschung, um die langfristigen Herausforderungen der öffentlichen Gesundheit und ökologischen Nachhaltigkeit durch die gebaute Umwelt anzugehen.

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   3. Barriers to Accessibility to Urban Green Spaces in Bristol, UK

      Zina Abdulla, Dima Albadra, Sophia Hatzisavvidou, Nick McCullen

      Dieses Kapitel untersucht die Barrieren für den Zugang zu städtischen Grünflächen (UGS) in Bristol, Großbritannien, und ihre tiefgreifenden Auswirkungen auf Gesundheit, Wohlbefinden und soziale Gerechtigkeit. Zunächst werden die gut dokumentierten Vorteile von UGS skizziert, darunter Stressabbau, verbesserte körperliche Aktivität und die Zugehörigkeit zur Gemeinschaft, und das wirtschaftliche Einsparpotenzial durch verbesserte Gesundheitsergebnisse hervorgehoben. Die Studie untersucht dann die entscheidende Rolle von UGS im städtischen Umfeld, ihren ökologischen und sozialen Nutzen und ihre Bedeutung für gefährdete Gruppen wie Kinder, ältere Menschen und niedrigere sozioökonomische Bevölkerungsgruppen. Das Kapitel diskutiert auch die negativen Auswirkungen unzureichender Gesundheitsversorgung, einschließlich verschlechterter Umweltbedingungen, psychischer Probleme und wirtschaftlicher Ungleichheiten aufgrund der Gentrifizierung. Die Untersuchung zeigt signifikante Unterschiede bei der Zugänglichkeit und Nutzung von UGS zwischen verschiedenen demografischen Gruppen, insbesondere ethnischen Minderheiten und benachteiligten Gebieten. Sie unterstreicht auch den Mangel an klaren Rahmenvorgaben für die Bewertung der Zugänglichkeit von UGS und die Notwendigkeit weiterer Forschung, um diese Probleme anzugehen. Die Studie verwendet einen methodengemischten Ansatz, der räumliche Analysen mit GIS kombiniert, um die Zugänglichkeit von UGS in Bristol zu kartieren, und eine Online-Umfrage, um Daten über nicht physische Barrieren für die Nutzung von UGS zu sammeln. Die Umfrageergebnisse zeigen, dass ethnische Minderheiten mit größeren Barrieren für den Zugang konfrontiert sind, darunter Sicherheitsbedenken, mangelnde Sauberkeit und das Gefühl der Ausgrenzung. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Notwendigkeit inklusiver und gerechter Planungspraktiken, um sicherzustellen, dass alle demografischen Gruppen von städtischen Grünflächen profitieren können. Sie fordert außerdem weitere Forschung, um designbasierte Lösungen zu entwickeln, die die einzigartigen Herausforderungen in den verschiedenen Gemeinschaften angehen.

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   4. Pathways to Sustainability: An Overview of Active Mobility in Brazil

      Franciele Marques

      Dieses Kapitel geht den Wegen hin zu Nachhaltigkeit durch aktive Mobilität in Brasilien nach und konzentriert sich auf die nationale urbane Mobilitätspolitik und ihre Auswirkungen auf die Stadtplanung. Er untersucht die Priorisierung nichtmotorisierter Verkehrsträger und die Herausforderungen bei der Umsetzung dieser Strategien. Der Text untersucht auch die Rolle der Stadtplanung, soziokultureller Faktoren und der Regierungspolitik bei der Gestaltung aktiver Mobilitätsmuster. Darüber hinaus hebt er die Unterschiede zwischen politischen Zielen und ihrer Umsetzung hervor und betont die Notwendigkeit verbesserter Infrastruktur, Sicherheitsmaßnahmen und gemeinschaftlichen Engagements, um eine Kultur zu fördern, die aktive Mobilität umfasst. Die Schlussfolgerung unterstreicht die Bedeutung der Integration von Stadtplanung, Verkehrspolitik und Gesundheitsinitiativen, um nachhaltigere und integrativere städtische Umgebungen zu schaffen.

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   5. Analyzing Social Demands on Urban Parks in Goiânia, Brazil

      Mariana Batista de Morais

      Diese Studie geht den sozialen Anforderungen an städtische Parks in Goiânia, Brasilien, nach und konzentriert sich dabei auf Parknutzung, Nähe und Nachbarschaftsmerkmale. Sie unterstreicht die Notwendigkeit eines gleichberechtigten Zugangs zu Grünflächen in Lateinamerika, wo Urbanisierung, Grünflächendefizite und soziale Ungleichheiten vorherrschen. Die Forschung untersucht den Zusammenhang zwischen der Verfügbarkeit von städtischen Grünflächen (UGS), ihrer Nähe, Erreichbarkeit und Parkintensität und wirft ein Licht auf die ökologische Ungerechtigkeit bei der Verteilung und Wartung dieser Flächen. Die Studie untersucht auch das Phänomen der grünen Gentrifizierung, bei der der Anstieg der Wohn-, Wohn- und lokalen Dienstleistungskosten aufgrund des wachsenden Interesses und der Immobilienspekulation zur Vertreibung von Bewohnern aus der Region führen kann. Die für diesen Artikel durchgeführte Umfrage zielt darauf ab, die Sichtweise der Bürger auf den aktuellen Zustand der grünen Infrastruktur in Goiânia unter Berücksichtigung von Aspekten wie Sicherheit, Zugänglichkeit und Infrastruktur zu verstehen. Die Ergebnisse zeigen, dass die meisten Teilnehmer mehr als 2 km mit Privatautos zurücklegten, um Parks in der Stadt zu besuchen, und es nicht schwierig fanden, was Bedenken hinsichtlich der Verteilung der Parks innerhalb der Stadt und der Qualität dieser Räume aufkommen ließ. Die Studie unterstreicht auch die Bedeutung des Engagements der Gemeinden und die Notwendigkeit "einfach grüner Strategien", die Umweltgerechtigkeit, soziale Gleichheit und Lebensqualität in Einklang bringen. Die Analyse der Sicherheitsdaten legt nahe, dass sich die Befragten in Parks genauso sicher fühlen wie in anderen öffentlichen Räumen der Stadt. Doch die Gestaltung und Pflege städtischer Grünflächen kann die empfundene Angst eher verringern, als sie hervorzurufen. Am häufigsten wurden Faktoren wie die Anwesenheit von Menschen, öffentliche Beleuchtung, Polizeipräsenz, Überwachungskameras und Freiflächen als Einflussfaktoren auf das Sicherheitsgefühl der Parkbesucher genannt. Diese Attribute können von den Kommunen verbessert werden, zusammen mit anderen sozialen Aspekten, die die städtische Sicherheit beeinflussen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass Verteilung (Zugänglichkeit) und Qualität (Infrastruktur und Instandhaltung) der städtischen Parks von Goiânia weiter bewertet werden sollten, um den Bedürfnissen der Bürger besser gerecht zu werden. Außerdem wird betont, wie wichtig es ist, ähnliche Studien mit unterschiedlichen Methoden in mehreren Städten des globalen Südens durchzuführen, um die Robustheit der Daten zu gewährleisten.

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   6. The Role of Economic Activities in Developing Community Resilience: A Case of the Chinese Community in India

      Purbita Samanta, Subrata Chattopadhyay, Archiman Biswas

      Dieses Kapitel vertieft die komplizierte Beziehung zwischen wirtschaftlichen Aktivitäten und der Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der chinesischen Gemeinschaft in Kalkutta liegt. Sie untersucht die Entwicklung traditioneller Wirtschaftspraktiken wie Gerberei, Zimmerei und Zahnmedizin und ihren Übergang zu modernen Wirtschaftsaktivitäten wie der Lebensmittelindustrie und den Arbeitsplätzen im Dienstleistungssektor. Die Studie zeigt auf, wie sich diese Veränderungen auf die sozioökonomischen Bedingungen und die ökologische Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft ausgewirkt haben. Sie untersucht auch die Rolle geopolitischer Ereignisse wie des Indo-Sino-Krieges von 1962 und der COVID-19-Pandemie bei der Gestaltung der wirtschaftlichen Aktivitäten der Gemeinschaft. Das Kapitel schließt mit politischen Empfehlungen zur Förderung der sozioökonomischen und ökologischen Widerstandskraft ethnischer Gemeinschaften, wobei die Notwendigkeit wirtschaftlicher Diversifizierung, Qualifizierung und inklusiver Stadtplanung betont wird. Durch eine detaillierte Analyse der Wirtschaftspraktiken der chinesischen Gemeinschaft bietet dieses Kapitel wertvolle Einblicke in den breiteren Kontext der wirtschaftlichen Widerstandsfähigkeit der Städte und die Bedeutung der Bewahrung des kulturellen Erbes in dynamischen städtischen Umgebungen.

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   7. Integrating Natural Capital, Ecosystem Services, and Urban Planning a Bibliometric Review for Trends, Gaps, and Policy Alignment

      Carmelina Bevilacqua, Francesco Crupi, Laura Ricci, Poya Sohrabi, Nourhan Hamdy

      Dieser bibliometrische Bericht untersucht die Integration von Naturkapital, Ökosystemleistungen und Stadtplanung und identifiziert Trends, Lücken und die Ausrichtung der Politik zwischen 2000 und 2024. Die Analyse zeigt, dass Ökosystemleistungen in der Stadtplanung zwar zunehmend anerkannt werden, die umfassendere Integration von Naturkapital jedoch noch nicht erforscht ist. Die Studie unterstreicht den Einfluss globaler und EU-politischer Strategien wie des Pariser Abkommens und des EU Green Deal auf die akademische Forschung. Sie unterstreicht auch die Notwendigkeit ganzheitlicherer Planungsrahmen, die sowohl Ökosystemleistungen als auch Naturkapital in städtische Strategien einbinden. Der Bericht kommt zu dem Schluss, dass beträchtliches Potenzial für weitere angewandte Arbeit besteht, insbesondere bei der Entwicklung von Kontexten, um Naturkapital und Ökosystemleistungen als Triebkräfte für eine nachhaltige Stadtentwicklung zu nutzen.

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   8. Evaluation of the Durability of a Low-Carbon Asphalt Pavement Solution in Extreme Cold Weather Conditions

      Ka-lok Kan, Oluwatoyin Ajibade, Issa Chaer, Vireen Limbachiya

      Dieses Kapitel untersucht die Haltbarkeit kohlenstoffarmer Asphaltdecken, insbesondere solcher, die Abfälle aus Polyethylenterephthalat (PET) enthalten, bei extremer Kälte. Die Studie zielt darauf ab, die Auswirkungen von Frost-Tau-Zyklen (F-T) auf die Stabilität und die Lufthohlräume von Asphaltproben zu bewerten. Dabei wird eine Methode verwendet, die reale Bedingungen für eine Wiederkehrzeit von 1000 Jahren simuliert. Die Forschungsergebnisse beleuchten die Herausforderungen, die der Klimawandel für die Leistung von Asphalt darstellt, einschließlich vermehrter Brunft und Risse aufgrund von Temperaturschwankungen. Der Einbau von Abfall-PET in Asphaltmischungen wird als vielversprechende Lösung untersucht, die verbesserte thermische Eigenschaften, verbesserte Brunftresistenz und geringere Umweltauswirkungen bietet. Das Kapitel überprüft auch die aktuelle Literatur über Asphaltmodifikationen, einschließlich der Verwendung von polymermodifizierten Bindemitteln und Verjüngungsmitteln. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass PET-modifizierter Asphalt die Widerstandsfähigkeit des Straßenbelags gegen temperaturbedingte Probleme deutlich verbessern könnte, was ihn zu einer praktikablen grünen Lösung für den Klimaschutz machen würde. Die Studie schließt mit einer Diskussion der potenziellen Vorteile und Herausforderungen der Verwendung von PET-Abfällen in Asphalt und bietet einen umfassenden Überblick über diesen innovativen Ansatz für nachhaltigen Straßenbau.

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