Districting Problems - New Geometrically Motivated Approaches

This thesis focuses on districting problems were the basic areas are represented by points or lines. In the context of points, it presents approaches that utilize the problem\u27s underlying geometrical information. For lines it introduces an algorithm combining features of geometric approaches, tabu search, and adaptive randomized neighborhood search that includes the routing distances explicitly. Moreover, this thesis summarizes, compares and enhances existing compactness measures

Durchmischung in städtischen Schulen – eine politische Aufgabe? Optimierte schulische Einzugsgebiete für Schweizer Städte

Internationale Studien weisen auf eine zunehmende soziale und ethnische Entmischung zwischen städtischen Schulen hin. Dies ist insofern problematisch, als die soziale und ethnische Zusammensetzung von Schulen einen nachweisbaren Effekt auf die Leistungen der Schüler/innen hat, und dies unabhängig von deren individuellem Hintergrund. In keinem OECD-Land sind diese sogenannten Kompositionseffekte so ausgeprägt, wie in der Schweiz. Während andernorts eine neu eingeführte freie Schulwahl und der Zulauf an Privatschulen für ungleiche Schulbedingungen verantwortlich gemacht werden, ist die unterschiedliche Zusammensetzung der Schulen in der Schweiz hauptsächlich auf die Entmischung zwischen Wohnquartieren und auf entsprechende schulische Einzugsgebiete zurückzuführen. Die vorliegende Studie des ZDA untersucht diesen Zusammenhang am Beispiel der Primarschulen der sechs grössten Städte der Schweiz (Modul 1). Zugleich prüft sie für diese Städte die Möglichkeiten zur stärkeren Durchmischung durch kleinräumige Anpassungen der Einzugsgebietsgrenzen (Modul 2). Zur Optimierung wurde ein neuartiger, detailgetreuer Algorithmus entwickelt, der künftig in ein Hilfstool überführt werden könnte, welches die Schulzuteilung und Schulraumplanung unterstützt. Dabei geht es nicht um die Zuteilung einzelner Schüler/innen, sondern um die Entwicklung von Vorschlägen zur Anpassung der Einzugsgebiete an ihren Grenzen. Die Einzugsgebiete bleiben zusammenhängend und es werden kurze und sichere Fusswege zur Schule vorgesehen (Prinzip der «Quartierschule», keine Schultransporte). In einem qualitativen Teil der Studie wird die heutige Praxis der Schulzuteilung und Schulraumplanung untersucht, basierend auf Experten- /Expertinnen-Interviews mit Vertreter/innen der Schulbehörden (Modul 3). Neben der Praxis werden auch Herausforderungen bei der Durchmischung sowie Anforderungen an ein allfälliges Optimierungstool in Erfahrung gebracht. Für die quantitativen Analysen werden geocodierte Daten zu Unterstufen-Schüler/innen1 (nach Stichtag) aus der Volkszählung 2000 herangezogen sowie ergänzend Stichproben zur Wohnbevölkerung aus den Strukturerhebungen 2010 bis 2018, ferner Daten aus der kantonalen Bildungsstatistiken sowie unveröffentlichte Daten einzelner Schulämter zu den schulischen Einzugsgebieten zum Schuljahr 2019/20. Für die Aufbereitung, Recodierung, Auswertung und Darstellung der Daten werden die Geographischen Informationssysteme QGIS und ArcGIS, sowie die Statistiksoftware R eingesetzt. Der Java-basierte Optimierungsalgorithmus2 (lokaler Suchalgorithmus – ‘Hillclimbing’) greift auf diese Daten zu und zieht für die Simulation individueller Schulwege weitere geo-codierte Daten bei (OpenStreetMap, Waldflächen gemäss swisstopo, MATSim-Verkehrsmodell des «Nationales Personenverkehrsmodell NPVM», sichere Schulwegübergänge gemäss Schulinstruktion). Als Output gibt der Algorithmus für konfigurierbare Bedingungen (maximale Schulweglänge, Schulhauskapazitäten) tabellarische und räumliche Daten zu den einzelnen Optimierungsschritten aus