1. המכון ללימודים עירוניים ואזוריים האוניברסיטה העברית בירושלים
חיזוי השלכות של שינויים בשימושי קרקע:
ישום מודל ה-UrbanSim
במטרופולין תל אביב.
פרופ' דניאל פלזנשטיין, מר עדי בן נון, מר איל אשבל

2. היישום של מודל UrbanSim
חלק מתוכנית מחקר (SELMA) בנושא פרבור התעסוקה
יישום ראשון של המודל מחוץ לארה"ב
מערכת UrbanSim - מודל 'מושלב' שימושי קרקע/תחבורה
סדרה של מודלים: ייצוגם של הגורמים המרכזיים בכלכלת המטרופולין (משקי בית, פירמות, יזמים, רשויות, שוק הקרקעות)

4. מודלים משולבים שימושי קרקע/תחבורה (ILUT)
המודלים החדשים:
הדומיננטיות של מרכיב השימושי קרקע
מרכיב 'שימושי קרקע' : האינטראקציות בין השווקים הראשיים של המשק המטרופוליני
צמיחה בשנים האחרונות:
שיפורים בכוח המיחשוב והממשק ל - GIS
נגישות למידע מרחבי דיגיטלי
דרישות סטטוטוריות של רשויות התכנון

5. Components of the Transportation / Land Use System
Economic base theory
Location theory
Traffic generation and attraction models
Land Use
Spatial interaction models
Distance decay parameters
Modal split
Spatial Interactions
Traffic assignment models
Transport capacity
Transportation Network

6. Integrated Land Use- Transport Model Economic Model
Modelwide Totals (emp/pop, industry production$)
SPATIAL
ACTIVITY
MicroSim
Land Use
Model
Simulate development actions on each parcel
Activity
Allocation
Industry
Households
Institutions
Trip
Generation
Fixed Land Use (trips/LU)
Fixed Households (trips/HH)
TRANSPORT
DEMAND
Spatial Input-Output Model (activity relationships in $)
Trip Distribution
Gravity model (zone size & distance)
Activity/Tour
Travel Model
Mode split
MicroSim
Simulate daily trip pattern for each person
Feedback-Price Signals
Short term:
Impacts Trip OD, mode, trip frequency
TRANSPORT
SUPPLY
Assignment
Long Term:
Impacts land use pattern/location choice
MicroSim
Simulate movement of individual vehicles

7. Categories of Existing Models
Transportation Model
basic
4-step
logit mode
choice
Tour-based
Activity-based
Aspirational
Delphi
visioning
non-market
based
allocations
linked with
price signals
spatial
economic
UPLAN, CUF
Land Use Model
DRAM / EMPAL
DELTA
UrbanSim
TRANUS,
MEPLAN
PECAS
Oregon2

8. תיאור המודל החלטות ופעולות המודל מבוססות על יסודות מיקרו כלכליים.
מודלים התנהגותיים מבצעים חיזוי הפעילות של הפרטים השונים (משק בית, עובד, יזם וכו').
יכולות חיזוי ברזולוציה גבוהה מאוד:
תא (250 x 250 מ') : שימושי קרקע, ערכי קרקע, ונתונים פיזיים.
משק בית: מס' נפשות, הכנסה, מס' רכבים, מס' ילדים, לאום ומס' מועסקים.
עבודה: ענף, עבודה מהבית.
אינטגרציה מלאה עם מערכות ממ"ג (GIS)המאפשרות הצגה ברורה וניתוח של הנתונים.

9. יכולות המודל יכולת ניתוח של מגוון רחב של תרחישי פיתוח אורבניים:
תרחישי מדיניות (גבול פיתוח אורבני, הגבלת בניה, שטחים פתוחים וכו').
תרחישים סוציו-אקונומים (גודל משק בית, מועסקים בענפים וכו')
תרחישים נקודתיים (כביש חדש, פיתוח שטחי מסחר, בניית שכונה חדשה וכו').

11. תיאור המודל ישום המודל על פלטפורמה המשלבת:
Access
ArcGIS 9
JAVA
Data Base
Urbansim
Mysql is the database
Java is the programing code (in the process of changing into Python)
Access to work on the tables
ArcGIS

12. תהליך בניית המודל הגדרת שטח עבודה (מטרופולין תל אביב).
הכנת רשת תאים בגודל 250X250 מ' באמצעות ממ"ג.
איסוף נתונים טבלאיים ושכבות ממ"ג.

13. קלט
המודל הוא בעל דרישות מידע גדולות מאוד וכולל רשימה ארוכה של נתונים עבור כל אחת מהיחידות המרכיבות אותו.
תא 250 x 250 מ' (Grid Cell) : שימושי קרקע, ערכי קרקע, ונתונים פיזיים.
משק בית (Household): מס' נפשות, הכנסה, מס' רכבים, מס' ילדים, לאום ומס' מועסקים.
עבודה (Job): ענף, עבודה מהבית.
את תהליך איסוף הנתונים והכנת המידע אני אסביר בעוד כמה דקות.

14. מקורות נתונים לטבלת משקי בית
מקור הנתונים
נתוני הטבלה
חישוב עצמי
Grid ID
מפקד אוכלוסין 1995
Number of Household members
Number of Workers
Age of Household head
Income
Number of children
Race of Household head
Number of cars
סקר כוח אדם
Household relocation rate

15. מקורות נתונים לטבלת משרות
מקור הנתונים
נתוני הטבלה
סקר הרגלי נסיעה 1996
Grid ID
Job Employment Sector
הגדרה עצמאית
Employment Sector Definition
Employment Sector Group Definition
סקרי כוח אדם
Job Relocation Rates

16. מקורות: טבלאות מסד נתונים מקור הנתונים תאים 2. משקי בית
משקי בית
מפקד האוכלוסין 1995
מועסקים
סקר הרגלי נסיעה 1996
הסתברות מיקום מחדש עבור משקי בית ומשרות.
סקרי כוח אדם
1. תחזיות דמוגרפיות וכלכליות
תוכנית אב לישראל 2020
תאים- שימושי קרקע, מרחקים, תכסית
מאגר ממ"ג האוניברסיטה העברית ירושלים
ערכי קרקע עבור תאים ואירועים היסטוריים, גובה מיבנים
מנהל מקרקעי ישראל, מאגר פנימי לשכת השמאי הממשלתי, ל.מ.ס.
אזורי תנועה (TAZ)
חברת נתיבי תחבורה עירוניים בע"מ.

17. מידע וקטורי:
באמצעות שכבות GIS של האוניברסיטה העברית

18. מידע טבלאי:
באמצעות טבלת נתונים ממפקד 1995 על בסיס אזורים סטטיסטים.

19. תיאור המודל המודל מורכב מחמישה חלקים מרכזיים:
מודלים חיצוניים (external models)
מודלים פנימיים (internal models)
קלט (user input) GIS וטבלאות נתונים
מתאם המודל (Data Store)
פלט (output) GIS וטבלאות נתונים
המודלים החיצוניים משמשים על מנת להכניס מידע של תהליכי מקרו אל המודל
המודלים הפנימיים מייצגים את השחקנים והתהליכים השונים בסביבה האורבנית
מתאם המודל משמש לחבר בין כל המידע ובין המודלים הפנימיים אין למודלים קשר ישיר אחד עם השני.

20. מבנה המודל

21. המודלים החיצוניים Macro Economic Model משמש לחיזוי נתונים מקרו כלכליים
יעדי אוכלוסיה
יעדי תעסוקה
יעדי משקי בית
המודל המקרו כלכלי משמש לחיזוי תנאיים מקרו כלכליים כגון גודל אוכלוסייה ומספר מועסקים לפי ענף. כרגע אנו משתמשים בנתונים אמיתיים מתוך הלמ"ס.
מודל התחבורה משמש לחיזוי תנאי התחבורה העתידיים כגון זמני גודש תנועה בין אזורים.

22. המודלים החיצוניים Travel Demand Model System
משמש ליצירת מטריצת נגישות מכל תא לכל תא.
מבוסס על מודל התחבורה של חברת נ.ת.ע. שהוכן על ידי חברת PGL/
המטרופולין מחולק ל-600 אזורי תנועה.
נגישות עבור תח"צ, משקי בית עם רכב אחד ומשקי בית עם שני רכבים.

23. Economic & Demographic Transition Models מודל לשינוי כלכלי ודמוגראפי
מודלים פנימיים
Economic & Demographic Transition Models מודל לשינוי כלכלי ודמוגראפי
גידול או נסיגה בענפי תעסוקה (16 ענפי תעסוקה)
גידול או נסיגה במשקי בית (גודל, לאום וכו')
נוסחה:
מודל לשינוי כלכלי (תעסוקה): משתמש בנתונים מהמודל המקרו כלכלי על מנת לחזות את העלייה או הירידה בתחומי התעסוקה השונים. כרגע אנו משתמשים בנתונים מהלמ"ס המחליפים את המודל הזה.המודל יוצר ומוחק מקומות עבודה. מקומות שעיבדו את מקומם מפנים את התא בו הם נמצאים ומקומות חדשים מתווספים למודל המיקום.
In cases of employment loss, the probability that a job will be removed
is assumed proportional to the spatial distribution of jobs in the sector.
מודל לשינוי דמוגרפי (משקי בית): משתמש גם כן בנתוני המודל המקרו כלכלי לחיזוי יצירת או פירוק משקי בית על בסיס לאום ומס' נפשות למשק בית. כרגע אנו משתמשים בנתונים מהלמ"ס המחליפים את המודל הזה. המודל יוצר ומפרק משקי בית ומוסיף אותם למודל המיקום.
Jst is the change from year t -1 to t in total jobs in sector s,
Cst is the exogenous total employment in sector s in year t,
Js(t-1) is the set of all jobs in sector s in year t - 1.
If we are adding new jobs then they are initially without a location. They are added to the set of unplaced
jobs and will be subsequently placed by the Employment Location Choice Model.
If we are removing jobs then we need to remove the corresponding placed jobs pairs. Also, the locations previously occupied by the jobs being removed must be placed in the set of vacant
locations.

24. Employment / Household Mobility Model מודל ניידות תעסוקה ומגורים
מודלים פנימיים
Employment / Household Mobility Model מודל ניידות תעסוקה ומגורים
ההסתברות של "עבודה" X לנוע מהמיקום הנוכחי
ההסתברות של משק בית X לנוע מהמיקום הנוכחי
נוסחה:
מודל ניידות מתיחס לכל מקום עבודה individual job ומשק בית כישות נפרדת. אין צורך להזיז את כל החברה וניתן להזיז תפקיד מסוים ללא הזזת כל החברה. בעבר השתמשו בחברות כיחידה אבל למצב הנוכחי יש יתרון כאשר עוסקים בחברות גדולות. המודל משתמש בנתונים שמוכנסים לגבי הסתברות של מקום עבודה בענף X ומשק בית מסוג X להחליף מקום. אותו הדבר לגבי משקי בית.
Mst is the set of jobs in sector s at time t that are uprooted by the mobility model,
P(j, t) is a Monte Carlo sampling process determining if job j will be moved at time t. using the annual mobility rate for sector s.
This procedure generates a random number between 0 and 1, and compares it to the cumulative probability of each possible outcome.
In the case of only two outcomes, such as the mobility prediction, the procedure simplifies to an evaluation of whether the random number is greater than the mobility probability,in which case the move outcome is chosen.

25. Employment / Household Location Choice Model מודל מיקום תעסוקה ומגורים
מודלים פנימיים
Employment / Household Location Choice Model מודל מיקום תעסוקה ומגורים
ההסתברות של "עבודה" X להתמקם במקום Y
ההסתברות של משק בית X להתמקם במקום Y
Discrete Choice & Random Utility Maximization Models
נוסחה:
מודל מיקום תעסוקה: מקומות העבודה החדשים שנוצרו במודל הכלכלי ומקומות העבודה שזזים ממודל הנידות ממוקמים בהתאם לשטח הפנוי שניתן לפיתוח ובהתאם לשטח לעובד (בהתאם לענף התעסוקה) כפי שאנחנו מגדירים אותו. בנוסף ניתן למקם מקומות עבודה באזורי מגורים בהתאם לכמות שאנו מגדירים. ההנחה היא כי למקום העבודה ואו לבית אין יכולת לשנות את מחירי השוק ולכן הוא מתמקם בהתאם לתנאים הקימיים. המשתנים המשפיעים הם : נגישות לאוכלוסיה בעלת הכנסה גבוהה עבור תעסוקה בתחום המסחר והשירותים העיסקיים. כמו כן השפעה חיובית של כלכלת אגל ומרציה בשתי אופנים. כלכלות מיקום (localization economies) יוצרים יתרונות ( positive externalities) הנובעים מ: מאגרי מועסקי, קניה השוואתית ומיקום של מפעלים ואו שימושי קרקע דומים. Inter-industry linkages חיבור בין תעשייתי של שימושי קרקע מתחומים שונים התומחים ומסיעים אחד לשני. כמו כן משתלב נושא גיל המבנים וההנחה היא כי שימושים מסחריים יעדיפו מבנים חדשים. צפיפות גם כן משפיעה וישנו הבדל בין התחומים השונים מסחר פחות צפוף בשל צורכי החניה ומשרדים יותר צפוף. כמו כן מרחק מנתיבי תחבורה ומרחק מהמע"ר משפיעים על החלטות המיקום.
מודל מיקום מגורים: הגורמים המשפיעים הם מאפייני המגורים עלות, סוג, צפיפות הפיתוח וגיל המבנה, נגישות נמדדת לא רק למע"ר אלא גם למוקדי תעסוקה נוספים ולמרכזי קניות או מסחר ומשתמש בנתונים ממודל התחבורה החיצוני. מאפייני השכונה עירוב שימושים ומקומות עבודה.
To arrive at a choice model for employment location we assume that 1) each job belongs to a firm (whose characteristics other than industry sector remain latent) which is faced with a choice between alternative locations for the job, 2) that each location, indexed by i , has attached to it some utility, i U , for the firm, and 3) that the location with the highest utility has been chosen (maximization of utility).
We proceed by assuming that the utility of alternative i for the employer of a particular job can be separated into a systematic part and a random part:
Ui utility Ei random ui utility of specific sector/location

26. Employment / Household Location Choice Model מודל מיקום תעסוקה ומגורים
מודלים פנימיים
Employment / Household Location Choice Model מודל מיקום תעסוקה ומגורים
חישוב התועלת (Utility):
The systematic component of the utility of location i is specified as a function of :
An array of characteristics at the site ( i S ), including the
Real estate characteristics and proximity of the site to freeways and arterials; characteristics of the land use mix and value in the immediate neighborhood surrounding the site ( i N );
Agglomeration economies from geographic clustering of firms of the same and each of the other sectors (i C );
Multi-modal accessibility to labor,consumers, the Central Business District (CBD), and the regional airport ( i A ):
Employment Location Effecting Variables
1)Real Estate Characteristics
Prices
Development type (land use mix, density)
2)Regional accessibility
Access to population
Travel time to CBD, airport
3)Urban design-scale
Proximity to highway, arterials
4)Local agglomeration economies within and between sectors: center formation
House Hold Location Effecting Variables
1)Housing Characteristics
Prices (interacted with income)
Development types (density, land use mix)
Housing age
Job accessibility by auto-ownership group
Travel time to CBD and airport
3)Urban design-scale (local accessibility)
Neighborhood land use mix and density
Neighborhood employment

27. Developer Model מודל היזם
מודלים פנימיים
Developer Model מודל היזם
בוחן את ההסתברות שתא מסוים יעבור תהליך פיתוח.
במידה והתא עבר תהליך פיתוח איזה תהליך הכי סביר שהוא יעבור (שינוי שימוש, ציפוף/ דילול)
נוסחה:
מודל היזם: מושפע ממאפייני האתר שהם פיתוח קיים, תוכניות פיתוח ומגבלות סביבתיות. מבנה אורבני (Urban design scale) שהם מרחק מכבישים בינעירוניים וכבישי עורק, קירבה לפיתוח קיים, עירוב השימושים הקיים בשכונה ועלויות הקרקע, פיתוח שהתרחש לאחרונה בשכונה. נגישות אזורית שהם נגישות לאכלוסיה, נגישות לתעסוקה, זמן ניסעה למע"ר וזמן נסיעה לשדה התעופה. מצב השוק שעור המבנים הפנויים
Variables Effecting Developer Model
1)Site characteristics
Existing development characteristics
Land use plan
Environmental constraints
2)Urban design-scale
Proximity to highway and arterials
Proximity to existing development
Neighborhood land use mix and property values
Recent development in neighborhood
3)Regional accessibility
Access to population and employment
Travel time to CBD, airport
4)Market Conditions
Vacancy rates

28. Land Price Modelמודל עלויות קרקע
מודלים פנימיים
Land Price Modelמודל עלויות קרקע
מודל לחיזוי עלויות הקרקע
Hedonic Price Model
נוסחה:
מודל עלויות קרקע: מחושב על בסיס רגרסיה המכילה את הסביבה, עירוב השימושים הקיים, צפיפות הפיתוח, קירבה לכבישים בין עירוניים, תוכניות פיתוח, הגבלות פיתוח,השפעות הסביבה, נגישות לאוכלוסיה ונגישות לתעסוקה.
Land prices are modeled using a hedonic regression [14] of land value on attributes of the land and its
environment, including land use mix, density of development, proximity of highways and other infrastructure, land use plan or zoning constraints, and neighborhood effects.
P ilt: Is the price of land per acre of development type i at location l at time t
V c it: Is the current vacancy rate at time t, weighting local and regional vacancy
V s i: Is the long-term structural vacancy rate
Xilt: Is a vector of locational and site attributes
Alpha Beta and Gama are estimated parameters
Variables effecting land prices
1) Site characteristics
Development type
Land use plan
Environmental constraints
2) Regional accessibility
Access to population and employment
3) Urban design-scale
Land use mix and density
Proximity to highway and arterials
²4)Market Conditions
Vacancy rates

29. Accessibility Model מודל הנגישות
מודלים פנימיים
Accessibility Model מודל הנגישות
יוצר אינדקס נגישות עבור כל תא
משלב בין נתוני מודל התחבורה החיצוני לנתוני שימושי הקרקע.
נוסחה:
We operationalize the concept of accessibility for a given location as the distribution of opportunities weighted by the composite utility of all modes of travel to those destinations, defined as the logsum from the mode choice model for each origin-destination pair.
The resulting access measure Ai for each location i is thus:
Dj is the quantity of activity in location j
Laij is the composite utility, or logsum, for households with vehicle ownership level a
from location i to location j (NETA)
The accessibility model reads the logsum matrix from the travel model and the land use distribution for a
given year, and creates accessibility indices for use in the household and business location choice models. The general framework is to summarize the accessibility from each zone to various activities for which accessibilityis considered important in household or business location choice.
מודל נגישות: הנגישות נחשבת מצרך בעל ערך חיובי בדומה למצרכים חיוביים נוספים של מגורים ותעסוקה שלהם יש ערך כלכלי חיובי. מודל הנגישות משלב בין מדדי הנגישות של כל תא בכל אמצעי התחבורה (ציבורי ורמות רכב פרטי שונות) לבין שימושי הקרקע באותה שנה ועל ידי כך יוצר מטריצת נגישות המשמשת את מודל המיקום של משקי הבית והתעסוקה.

30. תרחישי אזורי תעשייה

31. אזור התעשייה אייר פורט סיטי
מיקום: טבעת חיצונית במטרופולין תל אביב
גודל: 375,000 מר' עם 450,000 מר' שטחי רצפה
הושתל במודל בשנת 2000 במיקום האמיתי.

32. אייר פורט סיטי תוצאות התרחיש טבעת 15קמ'

33. אייר פורט סיטי תוצאות התרחיש טבעת 15קמ'
תוצאות תרחיש אייר פורט סיטי
עסקים כרגיל (2020)
תרחיש התערבות (2020)
דלתא (התערבות-עסקים כרגיל)
סה"כ שטח בקמר'
665.7
סה"כ שטח מסחרי בקמר'
46.06
46.6
0.53
ממוצע שטחי מסחר במר' (לתא)
4325
4375 50
סה"כ שטחי תעשייה בקמר'
16.94
17.39
0.45
ממוצע שטחי תעשייה במר'(לתא)
1591
1633 42
סה"כ יחידות דיור
715381
714465
-916
ממוצע יחידות דיור לתא 67

34. אייר פורט סיטי תוצאות התרחיש טבעת 15קמ'
תוצאות תרחיש אייר פורט סיטי (השוואת שטחי תעסוקה)
עסקים כרגיל (2020)
תרחיש התערבות (2020)
דלתא (התערבות-עסקים כרגיל)
שטחי מסחר במר' ליחידת דיור
64.4
65.23
0.84
שטחי תעשייה במר' ליחידת דיור
23.69
24.35
0.66
סה"כ שטחי תעסוקה במר' ליחידת דיור
88.09
89.59
1.5

35. תרחישי קניונים

36. תרחיש קניון גבעתיים קניון גבעתיים. נפתח בשנת 2005
גודל ברוטו 90,000 מר'
מוקם במודל במיקום האמיתי

37. תרחיש קניון גבעתיים: יחידות דיור

38. תרחיש קניון גבעתיים: שטחי מסחר

39. תרחיש קניון גבעתיים: ערך השבחה לקרקע מסחרית

40. דלתא (עם קניון - עסקים כרגיל)
תרחיש קניון גבעתיים
טבעת 1 ק"מ
דלתא (עם קניון - עסקים כרגיל)
עם קניון
עסקים כרגיל
ממוצע מ"ר מסחר בתא
סה"כ מ"ר מסחר
403575
280885
122690
ממוצע יח"ד דיור בתא
סה"כ יח"ד
30258
30311
-53
טבעת 5 ק"מ
-2918
237997
238055
-58

41. סיכום מודל עתיר דרישות מידע. יכולת חיזוי ברזולוציה גבוהה (250X250).
ממשק נוח עם ממ"ג.
כלי תכנוני המשלב מיקרו סימולציה.
כלי לניתוח מדיניות ובחינת תשריטי פיתוח שונים.

42. איל אשבל eashbel@netvision.net.il
תודה רבה.
איל אשבל