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Das Prognoseverfahren

Sachliche und räumliche Differenzierung der Prognoserechnung Eine Prognoseberechnung mit dem SIKURS-Modell ist sachlich differenziert nach Alter, Geschlecht und  Bevölkerungsgruppen. Üblich ist eine Berechnung für 100 Altersjahre, Männer/Frauen, Deutsche/Ausländer. Gebietseinheiten sind die kleinsten räumlichen Recheneinheiten für die Modellrechnung. Gebietseinheiten können Grundstücke, Blöcke, Stadtbezirke oder Gemeindeteile sein. Die Entscheidung darüber, welche räumlichen Einheiten als Gebietseinheiten den SIKURS - Modellrechnungen zugrundeliegen sollen, ist abhängig von der Datenlage und dem beabsichtigten Typus der Modellrechnung. Die Zahl der Gebietseinheiten ist programmseitig nicht eingeschränkt.

Als Untersuchungsraum wird die räumliche Zusammenfassung aller Gebietseinheiten bezeichnet, für die eine Modellberechnung zur Bevölkerungsentwicklung durchgeführt werden soll. Die Grenzen des Untersuchungsraumes sollten so liegen, dass die Umzüge innerhalb des Untersuchungsraums (regionale Binnenwanderungen) zu den wohnbedingten Nahwanderungen gezählt werden können. Wanderungen, die die Grenzen des Untersuchungsraums überschreiten, sollten sich aus Fern- oder Arbeitsmarkt-, Ausbildungs- und zum Teil Ruhestandswanderungen zusammensetzen.

Wenn den Modellrechnungen kleine Gebietseinheiten mit geringem Bevölkerungsbestand zugrundeliegen, dann müssen die Prognoseergebnisse zu Aussageeinheiten zusammengefaßt werden. Um eine hinreichend große Fallzahl für die Modellaussagen zu erhalten, sollten Aussageeinheiten in der Regel nicht weniger als 8 000 bis 10 000 Einwohner umfassen.

Da die Prognoseaussagen für eine Aussageeinheit aus den Ergebnissen aller zu ihr gehörender Gebietseinheiten zusammengefaßt und unabhängig von der Größe der Rechenelemente gewonnen werden können, bietet sich weiterhin die Möglichkeit, den Zuschnitt der Aussageeinheiten unterschiedlichen Problemstellungen anzupassen und aus den Ergebnissen einer Prognoseberechnung Aussagen zu Schulsprengeln, Verwaltungsbezirken, Lärmschutzzonen etc. bereitzustellen.

Bei einer SIKURS-Prognose ist für jede Gebietseinheit nur der Ausgangsbestand der Bevölkerung in demographischer Gliederung bereitszustellen, die übrigen Prognoseparameter sind in der Regel auf der Ebene von Binnentypen vorzugeben. Als Binnentypen werden die zu Klassen zusammengefaßten Gebietseinheiten des Untersuchungsraumes bezeichnet. Konstituierende Merkmale der Klassen sind gleiche Ausprägungen der Parameter, die die demographischen Verhaltensweisen der Bewohner in den Gebietseinheiten bestimmen.

Bei Trendberechnungen können die Typenabgrenzungen sich an den beobachteten demographischen Verhaltensweisen orientieren. Bei maßnahmenorientierten Konditionalberechnungen ist es dagegen sinnvoller, strukturbestimmende Merkmale bei der Typenbildung zu verwenden. Die Karte eines Untersuchungsraumes, in der die Typenzugehörigkeit von Gebietseinheiten dargestellt ist, erinnert häufig an das Flächenmuster eines Mosaiks Jedes Mosaiksteinchen entspricht einer Gebietseinheit, die Farbe eines jeden Mosaiksteins entspricht in diesem Vergleich der Zugehörigkeit der Gebietseinheit zu einem Binnentyp.

Gebietseinheit, Aussageeinheit und Binnentyp können auch identisch sein. Ein solcher Anwendungsfall wäre z.B. bei großräumigen Modellrechnungen denkbar. Die maximale Anzahl der möglichen Binnentypen hängt dabei im wesentlichen von der Leistungsfähigkeit des Rechners ab.

Das Außengebiet umfaßt alle Flächen, die außerhalb des Untersuchungsraumes liegen. Die Bevölkerungsentwicklung des Untersuchungsraums und die Außengebiete sind über die interregionale Wanderung (Fernwanderung/Außenwanderung) miteinander verknüpft. Außentypen werden sinnvollerweise so definiert, dass die in unmittelbarer Nachbarschaft zum Untersuchungsraum liegenden Gebiete zu einem Außentyp zusammengefaßt werden, und mit zunehmender Entfernung die Typen immer größer gefaßt sind.

Berechnungsschritte und Programmablauf

Eine Beschreibung sämtlicher Prognosevarianten, die als Kombinationen der verschiedenen Bausteine des SIKURS-Baukastens zusammengestellt werden können, wäre zu umfangreich und zu weitreichend und ginge über den Rahmen einer Kurzbeschreibung hinaus. Allen Prognosevarianten ist aber ein konzeptionelles Grundgerüst aus einer Folge von Berechnungsschritten gemeinsam, in das die Module der vom Anwender ausgewählten Bausteine eingefügt werden.

Konstituierendes Berechnungselement des SIKURS-Konzeptes sind Stromberechnungen, die auf der Basis gebietstypischer, in Form von demographisch differenzierten Raten abgebildeten Verhaltensweisen und unter Bezug auf die aktuelle, demographischer Bevölkerungsstrukturen jeder einzelnen Gebietseinheit durchgeführt werden. Diese Vorgehensweise ist möglich bei der natürlichen Bevölkerungsbewegung (Geburten und Todesfälle), der Außenwegzüge und der Binnenwanderung. Der Zuzug in die Gebietseinheiten wird nach einem anderen Vorgehen bestimmt: Zunächst wird das Volumen des Außenzuzugs aus den einzelnen Außengebietstypen in den Untersuchungsraum ermittelt, je Quelltyp demographisch differenziert und anschließend auf die einzelnen Gebietstypen als Ziele der Außenwanderung verteilt.

Der mit der Binnenwanderungsmatrix berechneten Binnenzuzug der demographisch differenzierte Außenzuzug in einen Gebietstyp werden abschließend nach Maßgabe der durch Wegzug und Tod in den Gebietsteilen freigewordenen Wohnungen (freie Wohnkapazität) auf die einzelnen Gebietseinheiten eines Typs verteilt. Nachdem sämtliche Bewegungen des Prognosejahres für jede Gebietseinheit bekannt sind, wird die Ausgangsbevölkerung unter Berücksichtigung des Vorzeichens jeder Bewegung vom Jahresbeginn zum Jahresende fortgeschrieben.


Eingabedateien Zum Ablauf eines SIKURS-Prognoselaufes werden mehrere und unterschiedliche Dateien benötigt.

Die Steuerdateien (INI, VERSION und REFTYP) enthalten alle Bausteine, Variablen und sonstigen Parameter, die den Ablauf des Programms steuern. Die Datei mit der Versionsbeschreibung und die INI-Datei werden vom Programm mit den Eingaben aus dem vorgeschalteten Dialog zur Definition einer Prognosevariante erzeugt, REFTYP muss vom Anwender selbst erzeugt und mit den benötigten Eingabedaten versorgt werden.

Je nach ausgewählter Variante ist eine unterschiedliche Zahl von Eingabedateien mit ebenfalls unterschiedlichem Satzaufbau erforderlich. Sämtliche Dateien sind unter fest vorgegebenen Namen im CSV-Format bereitzustellen, damit sie von SIKURS verarbeitet werden können.

Alle Dateien sind als Einzelsatzdateien mit Kontrollzahlen aufgebaut, d.h. pro Eingabewert ist ein Datensatz erforderlich. Die Identifikation des Wertes erfolgt über Indizes (Kontrollzahlen). Welche Dateien benötigt werden, hängt von der gewählten Variante ab. Bei allen Varianten zwingend erforderlich sind die Eingabedaten zur Berechnung der natürlichen Bevölkerungsentwicklung:

GEMXXXX.CSV: die Ausgangsbevölkerung in den Gebietseinheiten demographisch differenziert
FRUC0000.CSV: altersspezifische Geburtenraten der Frauen in den Gebietstypen
STRB0000.CSV: alters- und geschlechtsspezifische Sterberaten

Darüber hinaus benötigt man bei Varianten mit Außenwanderungen:

WEGZ0000.CSV: Außen-Wegzugsraten (Anteil der Wegziehenden am Bestand der jeweiligen demographischen Gruppe) gegliedert nach Zieltypen
ZUVOL.CSV/ZUVL0000.CSV/ZUVG0000.CSV :  das Zuzugsvolumen aus denAußengebieten
ZUDQ0000.CSV: die demographische Struktur der Außenzuzüge.

bei Varianten mit Binnenwanderungen zusätzlich:

STRM0000.CSV: Binnen-Wegzugsraten (Anteil der Wegziehenden am Bestand der jeweiligen demogr. Gruppe) gegliedert nach Quell- und Zieltyp)
ZUAQ0000.CSV: die Allokationsquoten für den Außenzuzug in die Binnentypen

bei komplexen Prognosevarianten sind u.U. weitere Dateien erforderlich, z.B.:

ATTR0000.CSV: Attraktivitäten

BGWQG.CSV: Quoten zur Aufteilung der Geburten auf die Bevölkerungsgruppen

BGWR.CSV: Bevölkerungsgruppenwechselrate

DSGAXXXX.CSV/DSGRXXXX.CSV: demographische Sondergruppen absolut oder in Raten
ECKGEM.CSV, ECKREG.CSV, ECKTYP.CSV: Eckwerte für Gebietseinheiten, Untersuchungsraum, Gebietsypen
GEBECK.CSV, STERBECK.CSV: Eckwerte für Geburten, Sterbefälle

ECKGEBG.CSV/ECKSTERBG.CSV: Eckwerte für Geburten und Sterbefälle nach Gebiet
NEUBAUB, NEBQ000.CSV: Erstbezieher in den Gebietseinheiten u. deren demographische Struktur
NEUBAUZU.CSV: Anteile der Außentypen am Erstbezug je Neubaugebietstyp
RUECKBAUB.CSV: Gesamtauszug aus Rückbauwohnungen nach Gebietseinheiten
REAQ0000.CSV
: demographische Struktur der Rückbauendauszusbevölkerung (aus RUECKBAUB.CSV)

REAR.CSV: Rate der Rückbauendaus zugsbevölkerung in den Gebietseinheiten
RUECKBAUWEG.CSV: Anteile der Außentypen am Rückbauendauszug

SALDVOL.CSV: Zielwert Außenwanderungssalden je Außengebietstyp

WEGVOL.CSV: Wegzugsvolumen

Vorbereitende Arbeiten

Vor dem Einsatz eines Prognosemodells sind in der Regel umfangreiche Vorarbeiten notwendig. Das ist - zumindest was die theoretische Vorklärung des Problems zur Spezifikation der Berechnungsalternativen betrifft - beim SIKURS-Modell nicht anders. Zu dieser Aufgabengruppe zählen u.a. die räumliche Abgrenzung des Untersuchungsgebietes, die Typisierung der Strukturelemente im Untersuchungsgebiet sowie die Aufbereitung und Interpretation von berechneten Prognoseparametern. Im ersten Schritt der Vorarbeiten werden die Rahmenbedingungen für die Prognose überprüft. Je nach Zielsetzung und Datenlage stellt man zunächst mit Hilfe eines Dialogprogramms (Methodenbaukasten), mit dem nur konsistente, zulässige Bausteinkombinationen definiert werden können, durch Auswahl geeigneter Bausteine die gewünschte Prognosevariante zusammen. Der Methodenbaukasten kann somit auch genutzt werden, um die Möglichkeiten und Grenzen des SIKURS-Modells kennenzulernen. Es ist jedoch zulässig und in einigen Fällen auch sinnvoll, die Versionsparameter erst im Anschluß an die Datenaufbereitung zusammenzustellen (z.B. bei Alternativrechnungen). Da mit der Auswahl der Prognosebausteine in einigen Fällen die Struktur der Eingabedateien festgelegt wird, sollte der unerfahrene Anwender als erstes die Variante definieren und sich die dafür erforderlichen Eingabedateien aufführen lassen, bevor die aufwendigen Arbeiten zur Datenaufbereitung begonnen werden. In der Regel sind für kleinräumige Prognose vor dem Beginn der Datenaufbereitung die Gebietseinheiten des Untersuchungsgebietes zu Typen zusammenfassen. Für die natürliche Bevölkerungsbewegung, für die Wanderungsbewegungen und für den Erstbezug in Neubauwohnungen können die Gebietseinheiten zu unterschiedlichen Gebietstypen zusammengefaßt werden. Die Gebietstypen sind dabei so zu bilden, dass die Bevölkerung aller zu einem Typ zusammengefaßter Gebietseinheiten ein ähnliches Verhalten (z.B. bei der natürlichen Bevölkerungsbewegung ähnliche Geburten- und Sterberaten) aufweist, sich jedoch von der Bevölkerung anderer Gebietstypen deutlich unterscheidet. Die Zugehörigkeit der Gebietseinheiten zu den einzelnen Typen wird in der bereits erwähnten Referenzdatei (REFTYP) abgelegt. Programmintern wird mit den Angaben dieser Daten die Parameterzuweisung gesteuert. Die Gebietstypisierung ist nicht Bestandteil des SIKURS-Programms. Häufig wird das in nahezu jeder Statistik-Software verfügbare Standardverfahren der Clusteranalyse verwendet. Für alle Eingabedateien ist eine spezielle Datenstruktur vorgeschrieben. Unproblematisch dürften in der Regel die Dateien mit Absolutzahlen, d.h. die Ausgangsbevölkerung, Eckwerte, Zuzugsvolumen usw. sein. Die benötigten Raten und Quoten müssen im allgemeinen für SIKURS speziell berechnet werden. Dabei muß die Datenaufbereitung modellkonsistent erfolgen. Als Besonderheit ist zu beachten, dass im SIKURS-Modell die im Prognosejahr Geborenen an allen Bewegungen im Bevölkerungsbestand beteiligt werden. Bei den Raten müssen die demographisch differenzierten Bewegungen auf den demographisch differenzierten Bevölkerungsbestand zum Jahresbeginn bezogen werden. Dabei ist zu beachten, dass die im Laufe des Prognosejahres Geborenen nicht im Ausgangsbestand der Bevölkerung enthalten sein können, sondern daß die Geburtenfälle als ergänzende Information in die Bestandsdatei einzutragen sind. Die Berechnung der Quoten (z.B. für die Zuzüge) gestaltet sich einfacher. Hier ist lediglich ein Gesamtvolumen auf bestimmte Gruppen aufzuteilen. Bei den Zuzugsquoten unterscheidet man zwei Arten von Quoten: zum einen die demographischen Quoten und zum anderen die sogenannten Allokationsquoten. Die demographischen Quoten legen fest, wie eine Gesamtzahl, z.B. der gesamte Außenzuzug, auf die einzelnen demographischen Gruppen, z.B. die der 25jährigen deutschen Männer, aufzuteilen sind. Die Summe aller Quoten je Außentyp muß 1.0 ergeben. Bei den Allokationsquoten, die nur bei Varianten mit Binnenwanderungen benötigt werden, handelt es sich um Anteile, mit denen die Ergebnisse der demographischen Zuordnung auf die Gebietstypen aufgeteilt werden. Hier muß die Summe aller Quoten je demographische Gruppe 1 ergeben.

Die Qualität einer Prognose wird maßgeblich von der Qualität der Eingabedaten bestimmt. Daher muß der Anwender bei der Aufbereitung der Eingabedaten mit großer Sorgfalt vorgehen und Strategien entwickeln, um zufallsbedingte Verfälschungen der Eingabedaten zu vermeiden. Eine Möglichkeit die Zuverlässigkeit der Berechnungsparameter zu verbessern ist, die Fallzahlen der Beobachtungen durch Vergrößerung des Analysezeitraums zu vergrößern, d.h. die Daten mehrerer Berichtsjahre zu verwenden. Ein weiterer Schritt zur Verbesserung der Datenqualität ist es, die berechneten Roh-Parameter mit Methodenprogrammen, die Bestandteil des SIKURS-Programmsystems sind, zu glätten.

 

Durchführung einer Bevölkerungsprognose mit SIKURS

Wenn alle erforderlichen Eingabedateien bereitgestellt sind, kann die eigentliche Prognoserechnung durchgeführt werden. Bei einem ersten Prognoselauf ist es angebracht, nur für ein Jahr zu rechnen und anschließend anhand des Ablaufprotokolls die Eingabeparameter nochmals zu kontrollieren und eventuelle Fehler zu beseitigen. Bei einigen Dateien kann vom Programm aus eine Überprüfung der Eingabedateien auf formale Richtigkeit und/oder Vollständigkeit erfolgen. Sind alle Eingabedateien korrekt, kann eine Prognoserechnung über mehrere Jahre angestoßen werden.

 

Überprüfung und Auswertung der Ergebnisse

Im Anschluß an einen Prognoselauf ist es erforderlich, die Ergebnisse auf Plausibilität zu überprüfen bzw. Tabellen und Grafiken zur Präsentation der Prognoseergebnisse zu erstellen. Innerhalb des SIKURS-Modells kann dies anhand der Ablaufprotokolle oder durch Erstellung von Zeitreihen-Tabellen geschehen. Die für jedes Prognosejahr abrufbaren Ablaufprotokolle enthalten sämtliche Eingabeparameter und geben einen ersten Überblick über die wichtigsten Ergebnisse. Die Zeitreihenprogramme erlauben es eine Auswertung der Dateien mit der prognostizierten Bevölkerung anzufordern.

Darüber hinaus ist es dem Anwender überlassen, die einzelnen Ausgabedateien nach eigenen Bedürfnissen tabellarisch/grafisch mit der jeweils vorhandenen Standardsoftware auszuwerten. Da in den Ausgabedateien alle Ergebnisse stets ungerundet abgespeichert werden, muß dabei mit Rundungsdifferenzen gerechnet werden. Da sämtliche Ausgabedateien mit den demographisch differenzierten Ergebnissen Einzeldatensätze mit Kontrollzahlen sind, lassen sich mit praktisch allen gängigen Statistik-Softwareprodukten (z.B. SPSS, EXCEL, DABANK(PC) usw.) tabellarische und grafische Auswertungen der Ergebnisse durchführen.

 

Voraussetzungen für den Einsatz Die SIKURS-Version 10.1 ist lauffähig auf PCs unter dem Betriebssystem Windows (Windows XP wird ab Version 10.0 nicht mehr unterstützt.). Die Programme sind in der Programmiersprache "C" geschrieben und stehen den Anwendern in compilierter Form zur Verfügung. Das Programm steht als 32-Bit und 64-Bit Anwendung bereit.