111
Eindhoven University of Technology MASTER A functionalistic approach for assessing sustainability impacts in an urban environment the development of a sustainability impact assessment model (SIAM) which systematically analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area Koops, J. Award date: 2012 Link to publication Disclaimer This document contains a student thesis (bachelor's or master's), as authored by a student at Eindhoven University of Technology. Student theses are made available in the TU/e repository upon obtaining the required degree. The grade received is not published on the document as presented in the repository. The required complexity or quality of research of student theses may vary by program, and the required minimum study period may vary in duration. General rights Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

  • Upload
    others

  • View
    0

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Eindhoven University of Technology

MASTER

A functionalistic approach for assessing sustainability impacts in an urban environmentthe development of a sustainability impact assessment model (SIAM) which systematicallyanalyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban landuses in a densely built-up urban area

Koops, J.

Award date:2012

Link to publication

DisclaimerThis document contains a student thesis (bachelor's or master's), as authored by a student at Eindhoven University of Technology. Studenttheses are made available in the TU/e repository upon obtaining the required degree. The grade received is not published on the documentas presented in the repository. The required complexity or quality of research of student theses may vary by program, and the requiredminimum study period may vary in duration.

General rightsCopyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright ownersand it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights.

• Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain

Page 2: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

schoon formaat 170 x 245 /// rugdikte zelf aanpassen en alle andere vlakken daarop aanpassen /// 100 pagina’s = 50 vel = 6.3 mm /// beeld in het midden van het vel laten staan /// plano formaat voor lijmen 300 x 400 /// lagen 1, 3 en 4 meenemen in pdf /// high quality print pdf

Where innovation starts

A functionalistic approach for assessing sustainability impacts in an urban environment

Jan Koops

2012Construction Management and Engineering

students are free to include a picture in the field above the title of your research - you can also use the back cover

Page 3: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

A functionalistic approach for assessing sustainability impacts in an urban environment 

The development of a sustainability  impact assessment model  (SIAM) which systematically analyses the potential sustainability  impacts as a result of a (re)arrangement of urban  land uses in a densely built‐up urban area. 

 

Author: Jan Koops  

Date: 23rd of August 2012 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Graduation Committee: 

Prof. dr. ir. Bauke de Vries (TU/e)   Dr. Qi Han (TU/e)   E. ten Dam (RHDHV) 

 

Graduation Company: 

Royal HaskoningDHV 

 

Graduation Program: 

Construction, Management & Engineering ‐ University of Technology Eindhoven   

Page 4: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

2|  

   

Page 5: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|3 

Preface I am proud to present to you my final thesis: the product of several months of hard  labor. Nevertheless  I have enjoyed my time at Royal Haskoning to the fullest and  I’m grateful for opening up their kitchen for me. The end result certainly meets my expectations. Hopefully, this will be the crowning glory of the work I’ve done over de past 2 years.  

I would like to use the opportunity to thank several individuals who have contributed to the realization of my  final  thesis, directly or  indirect.  First of  all,  I would  like  to  thank  all  the experts  at  Royal  HaskoningDHV  who  have  contributed  to  this  by  providing  data  or  by participating in interviews. In my opinion, their input made this research a success.  I would like to thank Ellis ten Dam and Martine Verhoeven in particular for supervising my research during the past 7 months.  

Furthermore,  a  special  word  of  gratitude  for  my  brother  and  my  parents  who  have supported me  in every possible way  imaginable.  I would  like  to  thank my brother  for his hospitality, his advice and his critical view at my work and my parents for their unconditional support in varias areas. Last but not least, I would to thank my girlfriend for the all the moral support  she has  given me,  for pushing me when  I needed  it  and  just  for putting up with me….  

I hope you will enjoy reading my final thesis. 

Jan Koops 

 

 

Page 6: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

4|  

   

Page 7: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|5 

Contents Preface .................................................................................................................................................................... 3 

1. Research framework ........................................................................................................................................... 7 

1.1 Time for Change ............................................................................................................................................ 7 

1.2 Motive ........................................................................................................................................................... 8 

1.3 Problem Analysis ......................................................................................................................................... 10 

1.4 Problem Statement ..................................................................................................................................... 11 

1.5 Research Questions .................................................................................................................................... 11 

1.5  Research Objectives ................................................................................................................................... 12 

1.6 Research Approach ..................................................................................................................................... 12 

1.7 Research Relevance .................................................................................................................................... 13 

1.8 Research Delineation .................................................................................................................................. 14 

1.9 Royal HaskoningDHV .................................................................................................................................. 14 

1.10 Guide ......................................................................................................................................................... 14 

2. Sustainable development .................................................................................................................................. 15 

2.1 The Genesis of Sustainable Development .................................................................................................. 15 

2.2 Understanding Sustainable Development .................................................................................................. 16 

2.3 The Triple Bottom Line ............................................................................................................................... 16 

2.4 Sustainable Urban Development ................................................................................................................ 17 

2.5 The relevance of scale ................................................................................................................................ 18 

2.6 Concretizing Sustainable Development ...................................................................................................... 19 

2.7 Sustainability Themes and Aspects ............................................................................................................. 20 

2.8 Conclusions ................................................................................................................................................. 23 

3. Functional Diversity and Sustainable Development ......................................................................................... 25 

3.1 Urban Land Uses ......................................................................................................................................... 25 

3.2 Functional Diversity .................................................................................................................................... 25 

3.3 History Functional Diversity ........................................................................................................................ 27 

3.4 The usefulness of Functional Diversity: Opportunities en Threats ............................................................. 28 

3.5 Functional diversity in urban planning practice:  search of synergy ........................................................... 30 

3.6 Influential Variables .................................................................................................................................... 30 

3.7 Conclusions ................................................................................................................................................. 33 

4. Sustainability Impact Assessment ..................................................................................................................... 35 

4.1  Sustainability Impact Assessment Model (SIAM) ................................................................................ 36 

4.2  Selected sustainability aspects ............................................................................................................ 38 

4.3  Model inputs ........................................................................................................................................ 40 

4.4  Sustainability Impact Calculation ......................................................................................................... 45 

4.5  Model Outputs..................................................................................................................................... 54 

Page 8: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

6|  

4.6  Conclusions .......................................................................................................................................... 56 

5.  Data collection & Analysis ............................................................................................................................ 59 

5.1  Data collection ..................................................................................................................................... 59 

5.2  Data review .......................................................................................................................................... 60 

5.3  Data Analysis ....................................................................................................................................... 63 

5.4  Scale factor determination .................................................................................................................. 65 

5.5  Conclusions .......................................................................................................................................... 66 

6.  The utilization of SIAM ................................................................................................................................. 67 

6.1  Simulating functional intermingling .................................................................................................... 67 

6.2  Case Study: Europoint Rotterdam ....................................................................................................... 70 

6.3  Project data ......................................................................................................................................... 71 

6.4  The Alternatives ................................................................................................................................... 73 

6.5  Results ................................................................................................................................................. 74 

6.6  Conclusion ........................................................................................................................................... 77 

7.  Conclusion and Recommendations .............................................................................................................. 79 

7.1 Conclusions ................................................................................................................................................. 79 

7.2 Recommendations ...................................................................................................................................... 81 

References ............................................................................................................................................................ 83 

Literature: ......................................................................................................................................................... 83 

Expertise ........................................................................................................................................................... 86 

Summary ............................................................................................................................................................... 87 

 

 

Appendices ............................................................................................................................................................ 89 

Appendix I: Scenario Output Sheet ................................................................................................................... 90 

Appendix II: Sustainability Aspects Reduction .................................................................................................. 91 

Appendix III: Sustainability Impact Matrices .................................................................................................... 94 

Appendix IV: Parcel ID Map ............................................................................................................................ 105 

Appendix V: Land Use ID Table ....................................................................................................................... 106 

Appendix VI: Detailed Alternative Comparison Sheet .................................................................................... 107 

Appendix VII: Detailed Subject Floor Output Sheet ........................................................................................ 108 

Appendix VIII: AHP Weight Calculation Overview .......................................................................................... 109 

 

  

Page 9: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|7 

1. Research framework 

In  this  chapter  the  research  subject and method  is  introduced and  justified.   This  chapter starts with a subject introduction and the motive for doing research on this specific subject. Subsequently, the research problem & research questions, the research objectives and the research will be addressed.   This chapter ends with subject delineation and a reader guide.   

1.1 Time for Change Economic, demographic, social and environmental developments have become the base for changes in urban development. Some of these are expected to be only temporarily like the economic  and  financial  crisis  although  these  economic  development  will  leave  lasting scarves  in  future  urban  planning.  Other  developments  will  lead  to  structural  changes. Demographic  changes  for  instance  like  population  shrinkage  and  stabilization  of  the population  growth  in  Western  Europe,  the  growing  attention  for  the  environment  and sustainability,  and  the  growing  participation  of  the  well‐informed  citizens  in  urban development  will  lead  structural  changes  in  urban  development  (Laglas,  2011).  Urban development is under pressure and the real estate and construction sector are struggling to cope with this new situation. On a global level these developments are an important motive for change (Ministerie van Infrastructuur en Milieu, 2011). 

In urban development the emphasis was placed on new developments over the last decades. Construction of new office buildings, new business areas and new  infrastructure was easy, quick and generated financial means to reinvest  in other new developments. This cycle has now  been  terminated  as  a  result  of  recent  financial  and  socio‐economic  developments (Ministerie van Infrastructuur en Milieu, 2011). 

After World War II,  the urban development market could be characterized as purely supply‐driven. Real estate  in all sectors was developed for a conceited market and participation of the end‐user in the development process was very limited (FGH, 2011). The current market in  the  Netherlands  now  faces  the  consequences.  The  reluctance  to  adapt  development strategies  to  a  changing market  situation  resulted  in  a  significant  amount  of  stock which does not meet the current user’s needs and demands and  lacks flexibility to be adapted to the changed demands without huge investments. The consequences are evident throughout several sectors of the real estate market. First of all, degenerated neighborhoods build in the postwar period are  in need of renovation, or will even have to be torn down  (FGH, 2011). Approximately  220  thousand  dwellings will  be withdrawn  from  the  housing  stock  in  the period 2010‐2019  (ABF Research, 2010). Second, deteriorated industrial areas require huge investments  in  order  to  be  adjusted  to meet  current  demands.  An  estimated  acreage  of 15.800 hectares needs to be redeveloped before 2020    (Ministeries van VROM, EZ en  IPO, 2009). Third,  the office market  faces an enormous amount of vacancy. About 7 million of square meters  of  office  space  are  currently  vacant,  about  14  percent  of  the  total  stock (NVM). This percentage is expect to increase to 50 percent over the next 20 years as a result of  decreasing  labor  force,  technology  innovations  and  the  introduction  of  a  new way  of working    (Haijer,  2011).  And  finally,  the  retail market  faces  a  vacancy  percentage  of  9 percent  (Evers, 2011). Evidently, the renovation and redevelopment task is huge throughout 

Page 10: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

8| Chapter 1. – Research Framework 

all  real  estate  sectors. Consequently,  a  shift  in  urban  development  is much  needed  from development to management and maintenance to tackle this complex challenge.  

Despite the emphasis on this new focus on management and maintenance, there will be still a development task ahead of us  in several sectors and  in specific regions.  In the Randstad‐area e.g. an estimated 750  thousand houses will have  to be build  in order  to meet  future demands  in the period 2010‐2019    (ABF Research, 2010). And even  in the highly saturated office market a demand for newly build office will continue to exist, although in a slimmed‐down form (FGH, 2011). Urban developers and planners now face the challenge to prevent future  generations  from  facing  similar  problems  as  result  of  another  social  or  economic development.  

It’s time for change. Dwellings and commercial real estate are no longer the engine of urban development.  Investments  in accessibility, water, energy, education and health care might take over  this central  role  in urban development. These will be  the new value creators  in urban development.  (Franzen & De Zeeuw, 2011) 

Exploitation should be based upon continuity and  long  term value development  from now on, allowing real estate and urban areas to grow along with changing demands, resulting in future‐proof  urban  development.  The  value  of  real  estate  and  its  surroundings  will  be related  to  flexibility  and  sustainable  design  and  its  prolonged  exploitation.  The  focus will shift from quantity to quality (Agentschap NL, 2011). Continuity and flexibility are key factors in  sustainable  urban  development.  Sustainability  will  no  longer  be  a  distinctive  factor; sustainability will be raised to standard (FGH, 2011).    

1.2 Motive  “Intricate mingling of different uses  in cities  is not a  form of chaos. On  the contrary,  they represent a complex and highly developed form of order. “  

Jane Jacobs (1961)    

The  quote  above    (Jacobs,  1961)  concerns  an  important  criterion  for  future‐proof  urban developments.  Jane  Jacobs,  an  American‐Canadian  writer  and  city  activist,  already advocated  for  diversity  back  in  the  sixties.  Jacobs  argued  that  it  is  all  about  the  keen integration of different building types and uses, residential and commercial, old and new, to create  urban  vitality.  According  to  this  idea,  cities  depend  on  the  diversity  of  cities, residences, business and other non‐residential uses, as well as people of different ages using areas at different  times of  the day. The  intermingling of city uses and users are critical  to economic and urban development according to Jacobs. 

Jacobs interpreted urban areas as living eco‐systems. Jacobs suggested that on the long term buildings, public domain, streets and neighborhoods functions as dynamic organisms, much like a natural eco‐system.  

Urban developing methodology needs to be reinvented (FGH, 2011). Jacob’s view on urban development  is  getting  more  and  more  acknowledgement  in  doing  so.  The  analogy concerning  eco‐systems  and  urban  systems,  initiated  by  Jacobs,  is  also  acknowledged  in more recent literature. Epema et al. (2011) describes resilience as one of the most powerful 

Page 11: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|9 

characteristics  of  an  ecosystem,  a  characteristic  which  is  lacking  in  urban  systems. Ecosystems are able to create conditions for viability: the resource loops are largely closed; diversity  in species preserves the system; and synergy and symbiosis are  important system principles.  Based  on  nature’s  principles  Epema  et  al.  developed  their  strategy  for evolutionary  value  creation. Diversity  is  seen  as  a  precondition  for  survival,  similar  to  an ecosystem. A  sophisticated mix  of  urban  functions  results  in  a  viable  urban  environment  (Buma, 2011). 

User’s  demands  and  requirements  have  a  limited  shelf  life  and  socio‐economic developments  follow up each other  rapidly. Elasticity  is needed at different  scale  levels  in urban  development  to  prevent  future  generations  from  facing  similar  problems  of deterioration, degradation and vacancy. Diversity  is off  the essence  to generate  this much needed elasticity in urban areas. Intermingling between urban functions will result in urban resilience, enabling urban  areas  to  resolve  from  socio‐economic developments  (Ten Dam, 2011). 

One  of  the  essences  of  urban  development  is  combining  urban  functions  such  as  living, working and recreating. Functional diversity  in urban areas  is a precondition for connecting functions. Combining functions perhaps seems to be obvious but ever since the emergence of CIAM early  last century, Dutch Planning applied principles of functional segregation,  like zoning  and  contours  (Franzen  and  De  Zeeuw,  2009).  A  shift  to  a more  service‐oriented economy in recent years in the Netherlands allows function mingling (VROM‐Raad, 2010). 

Function  mingling  contributes  to  future  stability  of  an  area,  allowing  an  area  to  adapt continuously to future developments. Combining functions offers opportunities for creating added value; e.g. combining parking with water storage or the concurrence of green, water, recreation and real estate. Cities which are able to offer an attractive location for settlement and which succeed  in exploiting agglomeration advantages have a bright  future. Quality of working  and  living,  of  education,  training  and  development  and  of  physical  and  social connections and interactions are decisive competitive advantages. The interactions between urban  functions  offer  opportunities  for  creating  additional  added  value  (Ministerie  van Infrastructuur en milieu, 2011). Combining  function might generate a multiplier effect: the combination of  functions yields more  than  the  sum of  the autonomous parts  (Agentschap NL, 2011). 

Sustainable development has become a central theme in urban planning all over the world in the  recent years.  (Re)positioning  functions will contribute creating a more sustainable and future‐proof build environment (VROM‐Raad 2010). Red, green and blue functions should be positioned  in  such  a  way  that  it  yields  sustainable  profit.  Interrelationships  between functions  should  strengthen  socio‐cultural,  economic  and  ecological  values  for  concerned stakeholders.  The  values  of  these  stakeholders  should  be  connected  in  order  to  create synergy. Smart urban development prevents undesired impacts and establishes connections between stakeholder values in order to create mutual gains  (Nirov, 2011). 

Every  location  owns  region‐specific  characteristics  which  offer  offers  opportunities  for creating win‐win situations:  industrial areas offer opportunities  for  residual heat exchange and cascading, nature and agricultural areas deliver bio mass, and on business areas multiple land use might be interesting.  

Page 12: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

10| Chapter 1. – Research Framework 

In practice, the attention for sustainable development  is often narrowed down to only one of the three pillars, usually the ecological pillar. Sustainable development is often translated in  all  sorts  of  environmental  measures,  for  example  in  the  field  of  energy  or  carbon reduction.  A  broad  approach  is  necessary  in  order  to  come  to  integral  sustainable development (VROM‐Raad, 2010).    

1.3 Problem Analysis  The spatial  interaction between urban functions can be positive and negative (Taleai et al., 2006). The  interaction between  functions often results  in multiple effects  in various  fields. Kong  et  al.  (2006)  explored  the  relationship between  green  spaces  and house prices  and confirmed the positive amenity impact of proximate urban green spaces on house prices; an positive  economic  effect.  Kong  et  al.  only  focused  on  one  specific  effect  of  functional mingling in an urban area, limiting their scope considerably. Additional externalities of green spaces  in  urban  areas  were  disregarded,  like  contribution  of  urban  green  spaces  to  air quality,  viability, water regulation and biodiversity. By narrowing down the research to one specific  research  aspect  undesirable  side  effects might  be  overlooked. Green  area might have  negative  influence  on  the  feeling  of  safety  or  the  social  control.  An  integral methodology  is  needed  to  consider  the  total  impact  of  interacting  urban  functions  on ecological, economical and socio‐cultural values.  

The narrow approach seems to have the upper hand in scientific research about sustainable urban  development.  Consequently,  a  sub‐optimal  outcome  arises  as  a  result  of  a  strong focus on  a  single  sustainable  aspect    (Ministerie  van  Infrastructuur en Milieu, 2011).  This focus  in this narrow approach  is often placed on the ecological  interest    (Nirov, 2011). Re‐embedding  of  the  ecological  interest  is  needed  (VROM‐Raad,  2010).  A  prospective sustainable ecological future is not conceivable without well‐balanced socio‐economic ratios which meet up to the sustainable ambitions to the upmost. Ecological and socio‐economic interest need to be addressed in relation to each other. 

Approaches in sustainable urban development can either be defensive or offensive. Taleai et al.  (2006)  developed  an  integrated  approach  for  assessing  the  compatibility  of  urban functions  from a defensive perspective, aiming at minimizing negative,  spatial  interaction. The main focus is prevention of offloading negative impacts. Economic growth should not be pursued  at  the  expense  of  e.g.  ecology.  Neither  should  future  generations  face  the consequences of contemporary actions and policies.  

Nowadays  a  bigger  ambition  has  emerged:  striving  for  reciprocal  gains.  This  offensive approach  seeks  for  synergetic  urban  functional  combinations:  solution  which  allows economic, ecological and socio‐cultural added value. Such an approach aims at linking values at different levels. 

A systematic analysis of possible synergetic solutions by (re)positioning functions in an urban environment  is missing.  The  challenge  is  to  comprehend  the  effect  of  possible  function combinations on  economic,  ecological  and  socio‐cultural  values  in  relation  to  each other.   

Page 13: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|11 

1.4 Problem Statement The  added  value of  functional diversity  and  the opportunities offered by  intermingling of urban  land  uses  is  widely  acknowledged.  As  described  earlier  Dutch  urban  planning departments  have  handled  a  defensive  approach  when  it  comes  down  to  urban development,  resulting  in  concepts  as  zoning  and  contours  based  on  strict  separation  of urban  functions. Nowadays  is argued  for a more offensive approach aiming at  striving  for reciprocal profits by combining urban functions. In literature research on this topic seems to be  conducted  only  in  a  narrow  sense,  focusing  on  a  single  sustainable  (often  ecological) profit. A more integrated approach is needed which systematically investigates the possible sustainable  gains  as  a  result  of  specific  function  combinations  which  meet  economic, ecological and socio‐cultural values.  

This  research aims at  filling  this gap and providing a  tool which generates  insight  into  the potential  sustainable  profit  as  a  result  of  a  certain  configuration  of  urban  functions  in  a specific urban context. The problem statement can now be defined as followed: 

Dutch planning and designing  tend  to apply defensive and narrowed approaches when  it comes  down  to  function  allocation  in  urban  development.  An  offensive  and  more integrated approach is needed which systematically investigates potential added value to a sustainable urban environment as result of (re)arranging urban functions. 

 

1.5 Research Questions The primary research question is formulated as follows: 

“Does intermingling of urban land uses contribute integrally to creating a sustainable urban environment  and  how  could  the  resulting  (potential)  sustainability  impacts  be  analyzed systematically within a specific urban context?” 

 The following secondary research questions should be answered in order to answer the main research question: 

A. Secondary questions regarding sustainable development: 1) What is sustainable development? 2) In what way could sustainable development be measured? 3) Which  criteria  are  considered  in  sustainable  development  and  are  these 

criteria interrelated?  

B. Secondary  questions  regarding  functional  diversity  in  relation  with  sustainable development: 

1) Which land use categories can be recognized in sustainable development? 2) What is the meaning of functional diversity?  3) What is the use of creating functional diversity within an urban context? 4) Which external variables influence potential sustainability impact initiated by 

(re)arranging urban functions ? 

Page 14: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

12| Chapter 1. – Research Framework 

C. Secondary  questions  regarding  analyzing  the  potential  added  value  for  realizing  a sustainable urban environment: 

1) In what way could sustainability  impacts as a result (re)arranging urban  land uses be analyzed systematically? 

2) How much  do  particular  function  combinations  contribute  to  each  of  the sustainability criteria? 

3) Which  singular  combinations  of  land  uses  have  the  highest  potential  for contributing  to  a  sustainable  urban  environment  as  result  of  (re)arranging urban functions? 

4) Can functional diversity indeed be considered as a precondition for creating a sustainable urban environment?  

1.5  Research Objectives  The research has multiple research objectives. First, this research should provide insight in to what  extent  functional  diversity  contributes  to  a  sustainable  environment.  Second,  the research should provide insight in fertile urban function combinations for creating functional synergy  which  implies  realizing  and  balancing  sustainable  added  value  for  multiple sustainability aspects. Third, this research provides a solution for analyzing sustainable profit systematically.    Finally  and  most  importantly,  this  research  will  result  in  a  tool  which analyses  the  feasible  sustainable  added  value  in  a  specific  urban  context  as  a  result  of functional  diversity  systematically,  and  visualizes  this  feasible  profit  for  the  concerned stakeholders. Opportune synergetic scenarios will be mapped out.  

Furthermore,  the  tool aims at operationalizing  this  functionalistic approach of  sustainable development giving insight into the overall potential added value and what this added value is composed off. In other words, this outcome of this research will give an indication of the feasible added value for each of the parts off sustainable urban development as well as for the sum of the parts. Such a tool analyzes (re)development projects from a (functionalistic) sustainable perspective and will generate new ideas for concerned stakeholders.     

1.6 Research Approach The  research model, as  illustrated  in  the diagram on  the next page,  consists of 4 phases: Research, Modeling Design, Data Collection and Data Processing and Modeling.  

In the research phase the foundations will be laid for the modeling tool. Desk research and expert  Interviews will deepen  the  concept of  sustainable development, providing a better understanding of  the underlying principles and providing  insight  in  the criteria  sustainable development  addresses.  In  short,  this  part  of  the  research  will  answer  sub‐questions concerning sustainable development in general.  

The  second  part  of  this  first  phase,  functional  diversity  and  functional  synergy  in  urban development is researched using an in‐depth literature research and expert interviews. This should  result  in  insight  in  the  importance  of  functional  diversity  in  sustainable  urban development,  possible  fertile  singular  combinations  of  urban  land  uses,  and  aspects influencing the degree of sustainability impacts as a result of combining urban function. This research  should provide answers  to  sub‐questions about  functional  synergy. Furthermore, 

Page 15: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|13 

desk research should provide insight in possibilities for analyzing and calculating the impact of (re) arranging urban functions systematically (C1). 

The output  of  the  first phase will be  the main  input  for  the  second phase,  the modeling design phase.    In  this phase will be determined what  the  final  tool will  look will  look  like, which  criteria  and  external  variables will  be  incorporated  in  the  sustainability  calculation process  for  the  tool and a sustainability compatibility breakdown structure will be created giving  an  overview  of  all  the  sustainability  aspects  influenced  as  a  result  of  (re)arranging functions.  Finally,  required  input  from  experts  is  decided  upon  and  questionnaires  for gathering this input will be designed. The actual data collection is done in the third phase. 

In the fourth phase the gathered data is analyzed and processed into the final model which should  be  a  tool  for  providing  insight  into  sustainability  impacts  as  a  result  of  a  specific configuration of urban  functions. This  research  is concluded with data analysis and model testing. The process plan  is schematically visualized in figure 1.2 which also indicates which parts will give answer to which (secondary) questions highlighted in red. 

 

Figure 1.2: Research approach visualized 

1.7 Research Relevance The research relevance  is already described  in detail  in the  introduction and will be shortly recapped  in this paragraph. Urban development  is to be redevelopment. Many researchers have argued for urban diversity to create a vital urban environment. Combining urban  land uses  will  create  opportunities  for  realizing  sustainable  added  value.  In  scientific  papers researchers primarily choose for the narrow approach, focusing on a specific combination of two urban  functions and/or on a particular effect. A broadened approach  is needed which systematically visualizes the feasible sustainable profit as a result of spatial configuration of functions in an urban context.  

This  research aims at developing a systematic approach  for visualizing  feasible sustainable added value as a result of (re)arranging urban functions. Such a tool might be useful  in the start‐up phase of urban development projects. In the project definition phase this tool might assist  in  defining  the  program  of  requirements  from  of  functionalistic  and  sustainable  perspective.  And  in  the  (preliminary)  design  phase  this  tool  might  assist  in  positioning functions.  Both  the  functionalistic  program  of  requirements  as  the  positioning  of  the functions in relation to each other will influence the feasible sustainable added value. 

Page 16: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

14| Chapter 1. – Research Framework 

1.8 Research Delineation Sustainable development  is obviously a very broad concept. When addressing such a broad concept in a research like this delineation is essential.  

First of  all,  the  scope of  this  research will be  limited  to  the Dutch  situation  although  the urgency of  sustainable development  is globally  recognized nowadays. Urban development will  require  different  approaches  since  each  country  has  different  characteristics.  The functionalistic approach addressed  in  this research suits  the Dutch situation because of  its distinctive high building density.  Space  scarcity has urged  the Dutch government  to  forge underlying  departments  to  focus  on  densification  in  urban  policies.  The  resulting  high density can be regarded as an essential precondition for operationalizing this functionalistic approach. 

Second, as will be described in chapter 2.6, the approach needed in this matter depends on the  scale  level  on  which  it  will  be  applied.  Consequently,  the  research  will  focus  on developing  a  functionalistic  approach  on  district  level  as  will  be  explained  in  the aforementioned chapter. 

Third,  allocation  of  functions  in  urban  areas  is  prescribed  in  the Netherlands  in  land  use plans  limiting the number of functions  in a specific area or on a specific plot. This research assumes no limitations when it comes down to function allocation.  

Fourth  and  finally,  the  success  of  implementation  of  this  functionalistic  approach  highly depends in practice on the willingness to cooperate of concerned stakeholders. For the sake of  convenience,  the  preparedness  to  cooperate  falls  outside  the  scope  of  this  research. However, the influence of stakeholders’ requirements and values is certainly recognized and will be incorporated in the tool development. 

 1.9 Royal HaskoningDHV This research is executed at Royal HaskoningDHV, a company which is the result of a recent merger between Royal Haskoning and DHV. The employees of Royal HaskoningDHV works annually  on more  than  30.000  projects  in  the  field  of  planning,  transport,  infrastructure, water, maritime, aviation, mining and buildings. Consequently, Royal HaskoningDHV can be seen  as  a  fully‐filled well  of  knowledge  in many  areas.  This  research  requires  input  from experts with different backgrounds and expertise and  can  therefore be  considered as  the ideal location for executing this research.   

 1.10 Guide The next section starts with the results of the desk research about sustainable development and  functional  diversity.  In  chapter  4  the  tool  is  introduced  and  explained  extensively. Subsequently,  the date  collection  and  analysis  is described  in  chapter 5, presenting  some interesting results. In chapter 6 the developed will be tested and applied in a case study. This reports ends with conclusions and recommendations  

 

Page 17: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|15 

2. Sustainable development 

In this chapter the concept of sustainable (urban) development  in detail and will give more insight in this broad concept within the urban environment. Firstly, the history of sustainable development  is  addressed,  highlighting  the  origin  and  the  urgency  of  sustainable development. Next,  the definition of  sustainable development  is explained  in more detail, followed  by  the  relation with  urban  development  resulting  in  a  better  understanding  of sustainable urban development.  Finally,  the  vague  concept of  sustainable development  is concretized by introducing sustainable development measures.     

2.1 The Genesis of Sustainable Development Sustainability was first  introduced by the Club of Rome who published the report Limits to Growth  (1972).  Triggered by  environmental disasters  (like  acid  rain, deforestation  and oil disasters)  the  Club  of  Rome  revealed  exhaustion  issues  by  comparing  the  economy  and population  growth  to  the  available  finite  resources. Although widely  criticized,  the  report initiated ecological awareness all over de world.  

The  Brundtland  commission,  named  after  the  chairman  of  the  World  Commission  of Environment and Development created by the United Nations  in 1983, took  ‘sustainability’ to the next level by integrating ecological values in new models of social advancement.  

The World Commission of Environment and Development expanded  the  Limit by Growth‐thinking of  the Club of Rome with  the challenge  for developing a new  type of  responsible growth  integrating  ecological,  economic  and  social  values.  The  term  Sustainable Development which was introduced and defined as: 

“Sustainable development is development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.”  (World 

Commission of Environment and Development, 1987) 

 The  concept  of  sustainable  development  has  been  elaborated  further  ever  since  the publication  of  the  report  of  the  Club  of  Rome  and  the  Brundtland  Commission,  but  the concept  of  sustainable  development  remained  abstract    (Dorst,  2005).  Consequently,  a integral  political  agenda  has  never  been  reached. Al Gore’s An  Inconvenient  Truth  (Gore, 2006)  reinforced  the  position  of  sustainable  development  on  the  political  agenda  by exposing  the climate change our planet  faces as a  result of elevated  levels of greenhouse emissions (Bouwfonds Ontwikkeling, 2009).  

Most recently, the urgency for sustainable development was emphasized in the Living Planet Report    (Wereld Natuur Fonds, 2010) which explored  the ecological  footprint of mankind. The WNF  calculated  that with  an  unchanged  policy  calculated  in  their  business  as  usual‐scenario three times the planet earth is needed to support our current lifestyle. The urgency for sustainable development is thus beyond dispute. 

Page 18: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

16| Chapter 2. – Sustainable Development 

2.2 Understanding Sustainable Development  The definition of the Brundtland Commission for sustainable development described  in the previous paragraph  is still widely approved and  the most quoted definition  for sustainable development  in  literature.  In  this  paragraph  the  concept  sustainable  development  is examined more thoroughly. 

The  goal  of  the  Brundtland  commission  by  introducing  the  concept  of  sustainable development was  to  increase  the amount of people  living a decent  live and  this quality of live  level  will  be maintained  for  future  generations.  The  concept  of  sustainability  has  a geographical and a time dimension  (Dorst, 2005). The definition implies on the one hand a decent  live  for growing part of mankind meaning a distribution of prosperity  from here  to elsewhere.  On  the  other  hand  the  definition  aims  at  preventing  offloading  to  next generations,  describing  a  now  and  later.  This  part  of  the  definition  clearly  tries  to incorporate a long term vision, safeguarding the quality of live for future generation. 

Figure 2.1: here and now vs. elsewhere and later (Roorda, 2010) 

 This concept of here and now versus elsewhere and later is illustrated in figure 2.1. The here and now covers the utility and experiential value,  in other words value which meet current demands.  The  elsewhere  and  later  addresses  the  future  value:  developments  should  be future‐proof  safeguarding  the quality of  live  for  future  generations  (Puylaert & Werksma, 2011). 

The  focus on offloading  issues makes  the concept of  sustainable development particularly interesting  for urban planners and developers who currently  face the challenge to prevent future generations from facing similar urban issues, such as deterioration of urban areas and high vacancy levels, as described in chapter 1.    

2.3 The Triple Bottom Line Sustainable development  is the art of connecting people, planet and profit  (Ministerie van Infrastructuur en Milieu, 2011b). John Elkington leveraged the phylosophy of the Brundtland Commission  and  introduced  the  Triple  Bottom  Line:  People,  Planet  &  Profit  (Elkington, 1998). Elkington describes sustainable development as finding a balance between the three pillars people, planet and profit. 

Page 19: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|17 

Figure 2.2 The three pillars of the Triple Bottom Line

According  to  Elkington  companies  should not  only be  jugded on profitability, but  also on their  contribution  to  social  justice  and  ecological  quality.  People  represents  the  socio‐cultural  dimension,  Planet  represents  the  ecological  dimension  and  Profit  represents  the economic  dimension.  Elkington  describes  sustainable  development  as  finding  a  balance between the three pillars people, planet and profit.    

Later  on,  the  term  Profit  was  replaced  by  the  broader  concept  Prosperity  in  several publications.  Prosperity  is  a  broader  concept  that  not  only  addresses  the  profitability  of companies but also the economic and financial concerns of individuals and of countries.  

 2.4 Sustainable Urban Development  In  the  legacy  of  Elkington’s  Triple  Bottom  Line  sustainable  urban  development  could  be defined as a balance between People, Planet and Profit in the spatial domain. Elaborating on this  theory, Werksma  entitled  urban  development  as  being  sustainable  when  the  social component and the spatial component reinforce each other and when this results in spatial quality  (Werksma, 2002).  

A sustainable urban development should add value to each of the three P’s without causing an imbalance between the P’s. An added value is sustainable when meeting the needs of the current users  in  the  ‘here and now’ without  jeopardizing  the ability of  future generations their needs in the ‘elsewhere and later’. Kees Duijvestein, pioneer in the field of sustainable building,  connects  the  three  P’s  with  the  spatial  domain  which  should  result  in  spatial quality.  Duijvestein  therefore  developed  the  sustainability‐tetrahedron  adding  a  fourth  P which stands for Project (Duijvestein, 2002). 

According  to Werksma  (2002)  utility  value,  experiential  value  and  future  value  form  the three  pillars  for  spatial  quality, which  are  derived  from  Vitruvian  Triad  (utilitas,  firmitas, venustas). Utility value represents the functional use of an urban area. The experiential value refers to a subjective experience of an urban area in the present. Future value concerns the appreciation of  spatial  functions  through  time. These  three pillars  together determine  the spatial quality. Utility value and experiential value represent the  ‘here and now’ and future value incorporates the ‘elsewhere and later’.  

Page 20: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

18| Chapter 2. – Sustainable Development 

Elkington  describes  sustainable development as  finding a balance between the  three pillars people, planet  and profit. For  sustainable  urban  development,  in addition,  also  a  balance  between  people, planet &  profit,  a  balance  also  have  to  be found  within  the  spatial  component, between  utility  value,  experiential  value and  future  value    (VROM‐raad,  2011).  The relation  between  the  social  and  spatial component  is depicted  in  figure  2.3 which illustrates  that    the  common  denominator of  the  two  tetrahedrons  is  spatial  quality.  

 

2.5 The relevance of scale Spatial  planning  knows  different  scale  levels  and  each  scale  level  requires  a  different approach. In this paragraph two different scale levels will be addressed: spatial development at  structure  level  and  spatial  development  at  area  level  (Ministerie  van  Infrastructuur  en Milieu, 2011b). 

In  spatial development at  structure  level – usually  captured  in a  structure vision  in Dutch practice –  it’s about areas and places, about  flows and structures, and about demand and functions. The quality of areas,  including  flows and structures make up  the playground  for spatial development at this level. The identity of an area is often an important starting point. The  challenge  at  structure  level  is  to  provide  a  place  to  demands  and  functions  in conjunction in order to create sustainable urban quality. At this level boundaries are set for developments at  smaller  scales with  special  focus on  the  interrelationship between urban areas. Governments  play  a  central  role  at  this  level  by  setting  the  boundaries  for  urban developments. Plans are usually plotted for the long term at this scale level. 

At  the  second  scale  level,  it  is  about  the  development  of  areas,  and  is  called  urban development. The realization of a change in the urban environments is the main challenge in  urban development. This changes need to be implemented within the boundaries set at the overlying structure  level. The process  is characterized by collaboration between public and private  parties.  Sustainable  urban  development  at  area  level  is  about  adding  values  and quality to these areas and safeguarding these values and qualities for the future. 

Although both scale  levels are  interconnected, different approach are required  for each of the scale  levels. At structural  level, places should be  interlinked while complying with flows of people, energy, information, sources, water, waste, etc. The spatial organization of urban spaces runs via the interlinkage of these flows. And these flows are influenced in turn by the quality of spaces: the attractiveness, the  identity and functionality of spaces determine the course  of  the  flows.  An  adequate  flow  and  space  management  can  contribute  to  a sustainable environment by  interconnecting spaces and  flows  (VROM‐raad, 2010). Tjallingii and  Jonkhof  (2011)  investigated  flow  management  and  succeeded  in  finding  synergetic solution between different flows. 

Figure 2.3 the spatial and the social component within urban development  (Puyleart & Werksma, 2011) 

Page 21: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|19 

At the  lower scale  level another approach  is required. At area  level the challenge  is to find the right combination and configuration of urban  land uses. This will result  in an  improved quality and  identity of a place. At  this  level  is essential  to analyze   an area extensively  in order  to be able  to make  the  right  choice  for  intervening. Sophisticated  (re)positioning of urban functions will result in sustainable added value in terms economic, ecologic and socio‐cultural  values  (VROM‐raad,  2010).  An  integral  approach  is  essential  for  succeeding  in sustainable  urban  development.  The  consequences  for  people,  planet  and  profit  of  an intervention need to be investigated thoroughly.    

2.6 Concretizing Sustainable Development One of  the disadvantages of  an  integral    approach  for  sustainable development  is  that  it tends to become abstract because it takes everything into account. The abstract concept of sustainable development becomes even more vague when it is described it in soft terms of happiness,  well‐being  and  freedom.  So,  how  to  measure  sustainable  development?  In literature several attempts have been made concretize sustainable development.  

The Capitals Approach was developed to give more substance to the concept of sustainable development.  This  approach  is  based  on  the  Triple  Bottom  Line  and  distinguishes  three capitals:  the  ecological  (planet),  the  socio‐cultural  (people)  and  the  economical  capital (profit).  Sustainable  development  implies  improving  each  of  the  capitals without  creating growth of one capital at the expense of another.  

Each capitals is still rather vague and complex and are therefore decomposed into so‐called stocks  (Telos, 2011) as depicted in table 2.1. Next, indicators have been allocated to each of the  stocks  in  order  to  make  the  stocks,  capitals,  and  thus  sustainable  development measurable  (Telos, 2006). 

People Planet ProfitSocial participation Soil spatial establishment conditions

Health Air Capital

Art and Culture Nature Knowledge

Living Environment Surface water Energy, Natural Resources

Safety  Ground water Labor

Education Landscape Economical Structure

Economical and Political 

Participation

Infrastructure and Accessability

 

Table 2.1 Capitals and Stocks  (Telos, 2011) 

Hooijmeijer  et  al.  (2001)  went  one  step  further  by  developing  a  framework  in  which requirements in spatial requirements (utility value, experiential value and future value) have been  interlinked  to  social,  cultural,  ecological  and  economic  interest.  This  is  basically  a combination  of  the  Triple  Bottom  Line  and  the Vitruvian  Triad  resulting  in  a matrix with twelve characteristics  for spatial quality. The result  is matrix with requirements and values on the axes as illustrated table 2.2. 

Page 22: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

20| Chapter 2. – Sustainable Development 

Economic Social Ecological

Utility Value Functionality: Availability: Viability:

Multi‐purpose Services Clean

Accessability Safe

Healthy

Experiential Value Attractiveness: Vitality: Diversity:

market value function diversity variation in landscape and 

species

livelyness

Future Value Flexability: Stability: Robustness:

Adaptability Preventing abrupt 

changes

Stable Structures

 

Table 2.2 Matrix Sustainable Spatial Quality   

The Vitruvian Triad is translated by Hooijmeijer et al. into utility value, experiential value and future value. But several options for creating a division based on the Vitruvian Triad seem to be conceivable.  

Royal Haskoning works with  a  slightly different division using  a  technical  value  instead of future  value  (Royal Haskoning,  2011).  Epema  et  al.  (2011)  distinguishes  a  utility  value  in which  the  experiential  value  is  incorporated  and  a  system  value  which  similar  to  the technical value of Royal Haskoning.    

2.7 Sustainability Themes and Aspects  Sustainability and urban development are in inextricable connected nowadays. Sustainability has been raised from ambition to standard over the recent decade. Stakeholders involved in the development of urban areas attach great value to sustainable buildings and a sustainable environment. Consequently,  a need has  arisen  to measure  sustainability on both building and area  level. At area  level  several  labels have been developed  in order  to measure and classify sustainability. The main labels applied in urban development in the Netherlands are BREEAM,  LEED  and  GPR  Stedenbouw.  Another  tool  is  DPL,  which  was  developed  as  a communication, ambition and monitor tool to measure and provide insight in the degree of sustainability in an urban area. The three labels and DPL are briefly elaborated below. 

GPR  Stedenbouw  is  a  complement  to  GPR  Gebouw,  an  instrument  which  has  become leading Nederland over de last decade was developed by a consultancy firm in cooperation with  several municipalities.  GPR  Stedenbouw  provides  insight  to  the  user  in  aspects  of sustainability and sustainability performances  in an urban area. GPR Stedenbouw visualizes several  sustainable  aspects:  energy,  spatial  lay‐out,  health,  utility  value  and  future  value. GPR is developed as evaluation tool  (W/E Adviseurs, 2011). 

BRE Environmental Assessment Model  (BREEAM) was developed by  the Building Research Establishment  (BRE).  BREEAM  is  a  tool  for  analyzing  and  improving  the  environmental performance  of  offices.  BREEAM‐NL Gebied  is  derived  from  BREEAM  but  focuses  on  the sustainable  performance  of  entire  urban  areas.  The  evaluation  framework  compiles  6 categories:  sources,  spatial  development,  urban  climate,  well‐being,  management  and synergy  (DGBC, 2011). 

Page 23: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|21 

LEED stands for Leadership in Energy & Environmental Design. This tool is developed in 2000 and was based on BREEAM.  LEED distinguishes primary  requirements, basic  requirements and  innovation  aspects.  LEED  evaluation  the  following  aspects:  urban  design,  water efficiency, energy &  climate, materials &  resources,  internal  climate and  innovative usage  (USGBC, 2006). 

DPL stands for DuurzaamheidsProfiel van een Locatie which means Sustainability Profile for a Location. DPL was developed as a communication, ambition and monitor  tool  to measure and provide insight in the degree of sustainability in an urban area. DPL is – contrary to GPR Stedenbouw, BREEAM and LEED – not a label but a tool for measuring sustainability of urban areas by comparing it to reference areas. The purpose of this tool is to provide insight in the strong and weak points of an urban area. DPL uses indicators to concretize sustainability and elaborates sustainability in terms of People, Profit and Planet.  

Several  sustainability  themes,  aspects  and  indicators  form  the  basis  for  each  of  these instruments. The interrelationships between these three elements are depicted in figure 2.4. Themes are composed of aspects, aspects are in turn composed of indicators. By measuring or rating these indicators the performance on aspects and theme level can be determined.  

The basic principle of each of the  instruments  is very similar. Scores  in the field of each of the sustainability theme or aspect are accumulated to get an overall score. Weight  factors allocated to each of the aspects affect the final outcome.  

 

Figure 2.4 Sustainability themes, aspects and indicators 

Table 2.3 depicts  an  analysis  compiled by  comparing  the  four  instruments  resulting  in  an overview of which  sustainability aspects are  incorporated  in which  instruments. The main purpose of analyzing these  instruments    is to get a clear and complete overview of aspects considered  in measuring  sustainability  in  urban  development,  therewith  concretizing  the concept  of  sustainable  urban  development.  The  analysis  resulted  in  a  list  of  in  total  15 themes and 33 aspects. The  sustainability aspects are allocated  to overlying  sustainability themes  in order  to provide  structure  therewith enhancing  susceptibility. Furthermore,  the sustainability themes and underlying aspects have been subdivided using a combination of the triple bottom and the Vitruvian triad according to the principle introduced Hooimeijer et al. (2001), as described above.  

Page 24: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

22| Chapter 2. – Sustainable Development 

Sustainability 

Capitals

Devision based on the 

Vitruvian Triad Themes Sustainability Aspects BREE

AM

LEED

GPR Sted.

DPL

A. Resources X X X Xa1 Energy X X X Xa2 Material X X Xa3 Food X Xa4 Water X Xa5 Waste X X

B. Environmental Quality X X X Xb1 Air X X Xb2 Surface Water X X Xb3 Soil X X

C. Diversity X X X Xc1 Abiotic Structure X Xc2 Ecological Value X

D. Sustainable Living and Building X X X Xd1 sustainable living and building

E. Accessability to Social Services and Recreational facilities X X Xe1 Accessability to Social Services and Recreational facilities X

F. Availability Grenery and Water X X X Xf1 Accessability Grenery and water X X X X

G. Safety X X Xg1 Social Safety X Xg2 External Safety X X Xg3 Traffic Safety X

H. Convenience & Nuisance X X X Xh1 Noise nuisance  X X Xh2 Smell nuisance X Xh3 Wind nuisance Xh4 Heath nuisance X Xh5 Light nuisance X Xh6 Insolation X Xh7 Water nuisance X X

I. Area and Identity  X Xi1 Area and Identity X X

J. Social Cohesion X Xj1 Social Cohesion X X

K. Space and Land usage X X Xk1 space and land usage X X X

L. Sustainable Transportl1 Sustainable Transport X X X X

M. Economic Atrractiveness X X Xm1 Loval Economic Diversity X Xm2 Local Employment  X X Xm3 Accessability Xm4 Quality perception area X

N. Flexability X Xn1 Flexibility X X

O. Economic Vitality X Xo1 Economic Vitality X X

Planet

Future Value

Utility Value

Experiential Value

Future Value

Future Value

Utility Value

Experiential Value

Experiential Value

Utility Value

People

Profit

Table 2.3 Sustainable themes and aspects

Page 25: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|23 

 

2.8 Conclusions  In this chapter, the concept of sustainable urban development is introduced and extensively discussed.  In  doing  so,  answers  have  been  found  to  all  secondary  questions  regarding sustainable development: 

1) What is sustainable development? 2) In what way could sustainable development be measured? 3) Which  criteria  are  considered  in  sustainable  development  and  are  these 

criteria interrelated? 

The  Brundtland  commission  answered  the  first  question  by  introducing  and  defining sustainable development as “Sustainable development is development that meets the needs of  the  present without  compromising  the  ability  of  future  generations  to meet  their  own needs.”  (World Commission of Environment and Development, 1987). This definition dates from 1987 but is still widely excepted today.  

For measuring sustainable development at area level several labels have been developed in order to measure and classify sustainability. The main  labels applied  in urban development in the Netherlands are BREEAM, LEED and GPR Stedenbouw. Another tool is DPL, which was developed as a communication, ambition and monitor tool to measure and provide insight in the degree of sustainability in an urban area. 

An comparison of the four  instruments provided a clear and complete overview of aspects considered  in measuring  sustainability  in  urban  development,  therewith  concretizing  the concept of sustainable urban development, as illustrated in table 2.3. Each of these aspects have been allocated  to people, profit or planet, and  to utility  value, experiential  value or future  value  based  on  the  principle  introduces  by Hooijmeijer  (2011).  This  categorization indicate how each of these aspects are interrelated. 

 

Page 26: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

24| Chapter 3. – Functional Diversity and Sustainable Development 

   

Page 27: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|25 

3. Functional Diversity and Sustainable Development The  previous  chapter  introduced  the  concept  of  sustainable  development  in  a  spatial context.  This  requires  an  integral  approach  that  incorporates  ecological,  economical  and socio cultural values, in mutual consideration.  

The  VROM‐raad  (2010)  argues  for  reconsidering  the  way  of  positioning  urban  functions within the urban environment and the way this affects the impact on economical, ecological and  socio‐economic values.  Ideally, a configuration of  functions  leads a  fusion of different values, a point in which people, planet and profit come together synergetically. Smart urban development prevents undesired impacts and establishes connections between stakeholder values  in  order  to  create  mutual  gains    (Nirov,  2011).  This  research  aims  at  analyzing potential added value to each of the three sustainability capitals as a result of rearranging urban  functions  in a  sustainable development. Functional diversity  is  logically an essential precondition in this functionalistic approach. 

This chapter is devoted to the concept of functional diversity. But first of all, urban land uses are  introduced  and  an overview  is presented. Next,  the  concept of  functional diversity  is explained  in detail.  Furthermore,  the  relationship between  functional diversity  and urban development  is  investigated,  focusing  on  how  functional  diversity  is  embedded  in  urban development over  the past century. Subsequently,  the usefulness of  functional diversity  is discussed. Functional offers opportunities for positive sustainability  impacts. Restrictions to functional diversity which limit the potential added value will be discussed as well, followed by the variables  influencing the potential added value. This chapter ends with enumerating the answers to sub‐questions B1 to B4 in the conclusion. 

 3.1 Urban Land Uses 

An urban environment is characterized by huge variety of land uses. An urban land use refers to main type of utility of a delineated peace of urban area, usually referred to as parcel or plot. Within  the  framework  of  this  research  the  land  uses will  be  classified.  For  practical reasons only a  limited number of  functions can be considered  in  the  sustainability  impact calculation process which will be described in the next chapter. 

The land use classification principle is based on the one applied by municipalities to compose land use plans. Land use plans are composed by municipalities by means of a manual  land use plans (Gemeente Zeeland, 2007). This manual prescribed all possible land uses which can exist within the city’s boundaries. Each land use is allocated to parent land use groups. The process  of  allocating  land  uses  to  parent  land  use  groups  is  referred  to  as  land  use classification.  The main  land  use  groups  presented  in  this manual  are  companies,  urban green areas,  retail,  services,  catering, offices,  social  facilities,  relaxation,  recreation,  sport, transportation, water and living (Gemeente Zeeland, 2007). 

3.2 Functional Diversity  “Cities and city districts are  in need of a most  intricate and close‐grained diversity of uses which give each other constant mutual support, both economically and socially. “  

Jane Jacobs (1961)    

Page 28: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

26| Chapter 3. – Functional Diversity and Sustainable Development 

In this first paragraph the concept of diversity within the spatial domain is introduced using the four conditions defined by Jane Jacobs has defined four indispensible conditions needed for generating exuberant diversity in a city’s streets and district (Jacobs, 1961): 

1. The district, and  indeed as many of  its  internal parts as possible, must  serve more than  one  primary  function;  preferably  more  than  two.  These  must  ensure  the presence of people who go outdoors on different schedules and are in the place for different purposes, but who are able to use many facilities in common. 

2. City  blocks  should  be  short,  giving  people  reason  to  turn  corners  frequently.  Long  city  blocks  obstruct  an  effective  intermingling  and  the  potential  advantages which  city  offer.  Long  city  blocks  is  one  of  the  characteristics  of monotonous  city districts. Short city blocks stimulate social and economic exchange.   

3. The district must mingle buildings  that vary  in age and condition,  including a good proportion of old ones so  that  they vary  in  the economic yield  they must produce. This mingling must be  fairly close‐grained. A variety  in buildings of different ages  is needed to cultivate the  intermingling of primary and secondary functions. A variety of old buildings with corresponding living expenses and tastes is needed for creating stability and diversity in the demographic structure and economic diversity.    

4. There must be a sufficiently dense concentration   of people  for whatever purposes they may  be  there.  People  concentration  should  be  considered  as  the  source  of vitality  and  represent  the  opportunities  and  discrepancies  which  are  unique  and unpredictable according to Jacobs. 

Using  these  conditions,  Jacobs  indicates  that  cities  are  in  need  of  extreme  complex  and close‐grained  diversity  of  primary  and  secondary  utilities  which  support  each  other continuously which will  contribute  to  the  cities vitality.  In healthy  city  there  is a  constant replacement of less intensive uses by more intensive uses which requires diversity. Primary land use is the main land use within in urban area which overrules other functions in terms of quantity. Secondary land use is a land use which is outnumbered by primary land uses and has a supportive role to those primary land use(s). 

Diversity is about the intermingling of at least two primary utilities supported by a complex system of secondary utilities  which serve people, originative from the primary utilities. The resulting movement  of  people  fosters  the  urban  complexity.  Strategic  positioning  of  the primary  and  secondary  functions  is  crucial  to  strengthen  and  expand  the  existing  urban vitality (Jacobs, 1961).  

Detroit (Michigan, USA)  is an example of a city which  lacks diversity and vitality. This city  is known for her depopulation as a result of a unilateral dependency on the car industry which collapsed  totally  since  the beginning of  the economic crisis. Diversity of primary  functions and  granularity was  lacking  on  a  city  level  resulting  in  a mass  exodus  of  her  inhabitants. Jacobs already warned for this threat back in the sixties. 

Amsterdam  on  the  other  hand,  shows  that  freedom  of  parcel  usage  is  the  fundamental principle in realizing a vital urban environment. The close‐grained mix of functions allows an optimal space for functional intermingling. The mansions along the canals in Amsterdam go back 200 years and have proven to be very sustainable  in this regard. Although not scoring 

Page 29: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|27 

very  high  in  terms  of  energy  efficiency,  these  mansions  are  considered  to  be  more sustainable than the Dutch green VINEX‐districts which will not be able to meet future living demands (Nirov, 2011). 

The first condition basically covers the definition for functional diversity. Functional diversity exists  if  a  city  district  has more  than  one  primary  function.  Primary  functions  are  those which,  in themselves, bring people to a specific place because they are anchorages. Urban planning  distinguishes  six  primary  functions:  living,  working,  recreation,  nature,  water management and transport. The primary functions are often referred are often referred to as red, green, blue and grey functions.  Secondary functions are those that grow in response to  the  presence  of  primary  functions,  to  serve  the  people  the  primary  functions  draw. Secondary functions include inter alia healthcare, culture, education, religion, retail and food production.  

In Dutch practice of  spatial planning  functional diversity  is often  referred  to as  functional intermingling.  Functional  intermingling  is  defined  as  the  degree  to  which  functions  are intertwined. The former Dutch Ministry of Spatial Planning and Environment has developed 5‐piece typology for urban areas in the Netherlands and is depicted in table 3.1 (VROM). 

Very strong functional intermingling 3 á 4 functions, mainly primary functions

Strong functional intermingling 2 á 4 functions, severak primary and or secundary functions

Moderate functional intermingling 1 primary function, 2 secundary functions

Weak functional intermingling 1 primary function, 1 secundary function

Monofunctional 1 primary function

Table 3.1 A 5‐piece scale for functional intermingling (VROM)  

Functional  diversity within  the  framework  of  this  research  can  now  be  described  as  the intermingling of two or more  land uses within a urban area in which  land uses can be both primary and secondary.   

3.3 History Functional Diversity  Function  segregation  is  a  recent  phenomenon  when  considering  a  long  period  of  time. Functional intermingling used to be common until the end of the 19th century. Functions like living and working used to be combined within a building or  in buildings side by side. As a result  of  the  industrial  revolution  large‐scale  industrial  complexes  arose.  Initially, environmental  impacts  were  ignored  but  the  economies  of  scale  were  followed  by  an increase  in pollution and soon complaints of nearby residents followed. Environmental and health  issues obstructed  functional  intermingling. At  the  end of  the  19th  century  the  first workers villagers were build, away from the polluting industrial complexes. This point in time basically marks the emergence of function segregation. 

At  the  start  of  the  20th  century  the  garden  city movement  gains  popularity  among  city planners.  Although  the  garden  city was  initially meant  to  be  a  new  city  away  from  the polluted industrial cities, this was soon translated in garden city expansions connected to the polluted cities. New districts were erected at a distance  from the polluting  industrial areas resulting in function separation.   

Between 1923 and 1927 the principle of the functional city was  introduced by Cornelis van Eesteren  (Pols, Amsterdam, Harbers, Kronberger, & Buitelaar, 2009). The  functional city  is 

Page 30: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

28| Chapter 3. – Functional Diversity and Sustainable Development 

shaped using four main functions: living, working, recreation and transport. These functions were separated strictly from each other. Optimization of each of the functions resulted in a physical  separations  of  the  individual  functions.  The  functional  city  is  subject  at  the  first CIMA  (Congres  International d’Architecture Moderne)  in 1928  indicating  the  international character of the functional city. The  legacy of the functional city has great  influence on the urban design for several decades in the Netherlands. 

After  the World War  II many  districts  are  erected  according  this  principle  of  functional separation.  Using  land‐use  plans,  environmental  pollution  categories  and  zoning  the separation is institutionalized.  

In the early sixties a first counter movement arises led by Jane Jacobs among others. Mono‐functionality  affects  the  living  quality  and  the  sustainability  according  to  Jacobs  in  both residential and  industrial districts  (Jacobs, 1961).  Jacobs  formulates several rules of  thumb for vital urbanism, functional intermingling plays a key role in them. 

Following  the  example  of  Jacobs,  several  concepts  have been  developed  in  the  following decennia,  like  the  recreational  city,  the  compact  city  and  all  sorts  of  initiatives  which contribute  to  functional  intermingling.  In  practice  however,  developments  based  on functional separation continue to have the upper hand.  

The necessity for functional separation seems to have diminished over the last decennia as a result  of  shift  in  economic  activity  towards  a  service  economy.  The  number  of  sole proprietorships,  the  service  related  economic  activities,  and  office  bounded  employment have increased over the years, while the share of industrial economic activities declines. The original  motive  for  functional  separation  –  nuisance  as  a  result  of  the  emergence  of industrial  buildings  –  has  therewith  become  due,  clearing  the  path  for  the  comeback  of functional diversity. This new development is especially in urban areas that show an increase in  economic diversity. Preserved  Institutional mechanisms prevent  full  exploitation of  the opportunities this economical change offers which will be discussed later on in this chapter. 

 3.4 The usefulness of Functional Diversity: Opportunities en Threats 

In chapter 2 is shown that sustainable urban development is about the balance of the Triple Bottom  Line  (people, planet, profit) and  (a derivative of)  the Vitruvian  triad  (utility  value, experiential  value,  future  value).  Functional  diversity  is  a  possible  way  to  realize  the ambition of sustainable urban development. In this paragraph, the use of functional diversity is deepened in more detail. 

Opportunities The  Dutch market  currently  faces  problems  like  high  vacancy  in  the  office  market  and deterioration on industrial areas as described in chapter 1. The challenge for urban planners and developers  is  to prevent  future  generations  form  facing  similar problems. Preventing these offloading issues is in line with the definition of sustainable development. Jane Jacobs already advocated for functional diversity for creating urban vitality back in the sixties, using the  inner‐city  of  Amsterdam  as  an  example.    Vital  cities  are  characterized  by  functional diversity  (Jacobs,  1961).  Strategic  positioning  of  the  primary  and  secondary  functions  is crucial to strengthen and expand the existing urban vitality according to Jacobs. The chance for continuity  in usage of buildings will grow as a result of functional diversity according to 

Page 31: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|29 

Pols et al.  (2009). Diversity  stimulates  the possibilities  to  take  in  social,  technological and economic developments. A multi‐functional urban  area decreases  the  chance  for  vacancy because  of  the  presence  of  a  higher  number  of  potential  users  (functions)  resulting  in  a higher degree of urban vitality. 

The  spatial  interaction  between  functional  diversity  and  urban  vitality  is  just  a  single example  of  a  positive  impact  as  a  result  of  combining  urban  functions.  In  terms  of sustainable aspects as introduced in the previous chapter, the flexibility of an urban area will improve  as  a  result  of  functional  diversity.  (Re)positioning  urban  functions will  therefore offer opportunities for realizing added value from a sustainable perspective. 

Pols et al. (2009) recognize opportunities driven by functional diversity. Interaction between urban function offer opportunities in the field of land and space usage. A synergetic solution might arise when stakeholders require similar utilities which imply a higher level of support for realizing shopping and catering facilities. Functional diversity will increase the number of stakeholders, increasing the chance for reaching a higher level of support. 

Snellen  (2001)  argues  that  functional  diversity  shortens  displacement  distance.  In  other words,  functional diversity  reduces mobility. Reduction of mobility has  several  sustainable benefits  like  an  improvement  of  the  viability  of  the  urban  area  and  a  reduction  of  the environmental impact. 

A  sophisticated  study has been performed by  the University of  Technology  in Delft  et  al. (2011) about how residual heat can be reused for heating in nearby buildings with different functionality using principles of heat cascading, heat exchange and individual self‐sufficiency. This study makes use of the fact that different functions require different temperatures for heating.  Residual  heat  produced  in  an  industrial  building  can  be  used  to  heat  nearby dwellings for instance using the principle of cascading of heat exchange. Cooled air which is released  in  a  supermarket  could  be  used  for  cooling  nearby  office.  These  examples contribute to both ecological and economic benefits. 

Spatial  synergy  arises when  facilities,  like  for  instance  parking  facilities,  are  being  shared which influences the space and land usage efficiency positively. Urban functions like working and living are able to share parking facilities because each function requires parking facilities at different times of the day. The potential added value highly depends on which functions are combined within an urban area. When dwellings and offices share parking facilities, the required space  for parking  is 25 to 35 percent  lower than the accumulated required space for parking of both urban functions (Lamens, Jongen, & Heiden, 2008). 

Functional diversity offers also opportunities in the social field. Functional diversity increase social safety for instance. More people populate the urban area at different times of the day due  to  functional diversity,  increasing  the social control  in  these areas. Children will come into  daily  contact with  the  phenomenon  of  working, which  contributes  to  their  general knowledge.  

The  examples  given  above  provide  an  indication  of  the  enormous  potential  of  the contribution  functional  intermingling  might  offer  to  sustainable  urban  development. Contributions  to  the  economic,  ecological  and  the  socio‐economic  pillar  are more  than conceivable based on  the  research presented above. However, Kong et al.  (2007) pointed out  that  functional  intermingling  can  result  in  both  positive  and  negative  impacts. When 

Page 32: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

30| Chapter 3. – Functional Diversity and Sustainable Development 

assessing  the positive  impact of  functional  intermingling,  the negative  impacts need  to be incorporate as well in order to get a realistic view of the sustainable potential.  

Threats Besides lots of opportunities, functional intermingling might cause threats which have to be guarded  for. Not all urban  functions can be classified as mixable. Especially  in  the  field of nuisance  and  viabilities  threats  are  lurking.  These  threats  are  also  recognized  by  the Association  for  Dutch  Municipalities  (VNG)  who  formulates  functional  intermingling categories  to  sort  urban  functions  which  serves  as  a  mean  to  avoid  mutual  nuisance between functions. Environmental aspects like smell, noise nuisance, air quality and external safety  are  considered  in  this  judgment.  Functional  diversity’s  influence  on  the  viability should be considered as one of the main threats (VNG, 2007). 

Another threat could be traffic nuisance. Car mobility might increase as result of combining functions  like  housing  and  offices. When  infrastructure  is  not  equipped  to  deal with  an increase in parking and traffic pressure traffic nuisance will emerge.  

 3.5 Functional diversity in urban planning practice:  search of synergy 

The  challenge  is  to  find  synergetic  combinations  of  functions  in  order  to  optimize  the potential added value  from a sustainable perspective.  It  is vital  to exploit opportunities  to the fullest which are dictated by specific function combinations, while guarding for potential undesirable side‐effects. 

The term synergy comes from the Greek word 'synergos' and implies cooperation in order to reach a common goal or accomplishment. Synergy results in a whole which is more than the sum of the parts which  is usually explained using the sum 1+1=3. Synergy  is reached when the combinations of functions result in added value which would not have been reached in a mono‐functional area carrying just one of the distinct functions.  

Synergetic  function  combinations  can  contribute  to a  sustainable urban environment. The goal of this research to systematically analyze the potential sustainable  impacts  in terms of ecological, economical and socio‐cultural values, offered by a specific urban configuration. In other words: which spatial configuration of urban  function result  in ecological, economical and socio‐cultural added value? A goal which can only be reached by (re)positioning urban functions within a specific urban context. 

The  flexibility  of  a  designer  is  limited  to  the  boundaries  of  the  project  area.  Adjacent buildings and  functions are a  fact  though might offer opportunities  for creating synergetic function combinations. Matching the new functional configuration of the project area with its  surroundings  will  ideally  result  in  added  value  for  both  the  project  area  and  its surroundings. De  Jong  (2006) states  that especially  in  the gradient between homogeneous  environments possibilities arise.    

3.6 Influential Variables There are different external variables  that  influence  the synergy aspects by  (re)positioning urban  functions,  four  of  them  will  be  discussed  successively:  infill  occupation  layer, stakeholders’ values and requirements, the subsurface, and scales. 

Page 33: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|31 

Infill occupation Layer   The occupation  layer  is known as one of  three  components of  the  layer approach, a  tool which  is  increasingly  applied  in  Dutch  urban  planning  (Nijs  &  Kuiper,  2006).  The  layer approach is used in practice for preparing and updating spatial visions by municipalities and provinces.  The  approach  provides  a  framework  for  inventorying  information  about  the subsurface and to describe characteristics about the soil. The output can be used to support decision‐making  about  the  organization  of  urban  space  (VROM,  2006).  Using  the  layer approach  a  link  is  established  between  spatial  and  sustainable  development  agenda  in recent years (VROM‐raad, 2010).  

The  basic  principle  of  the  layer  approach (figure  3.1)  is  the  ability  to  unfold  space into three  layers: the occupation  layer, the network  layer  and  the  subsurface  layer. Each  layer  is  subject  to  change,  but  the speed  in  which  this  occurs  differs.  The latter is the most stable layer which can be described  as  a  coherent  system  of  soil, water and the live contained in it. Changes in  this  layer  take  ages.  The  second  layer knows  a  time dynamic of 25  to 100  years and  consists  of  physical  networks encompassing  traffic,  transport  and communication  infrastructure.  The  top layer is formed by space for living, working and  recreating.  This  final  is  characterized by a relatively rapid changing pattern.  

The occupation  layer  is the main focus within the scope of this research and therefore the most important variable. Function combinations will be forged at this level. The freedom of functional  infill  is  partly  limited  by  the  plan  size.  A  large  plan  size  obviously  offers more opportunities for combining functions and allows a higher degree of flexibility.  In case of a relatively small plan size the influence of the functional infill of the adjacent urban area will be significantly larger. Consequently, possible function combinations will be largely dictated by urban functions in the surrounding urban area.  

Stakeholders’ values and requirements   The Dutch real estate market is currently shifting from supply‐oriented to demand‐oriented. The  large‐scale  developing which  characterized  the  Dutch market  ever  since  the  Second World War is transforming to a more differentiated, tailored approach with a higher degree of stakeholder participation (VROM‐raad, 2010). The involvement of share‐ and stakeholders in urban development will increase significantly. Companies and citizens ask for quality and identity  and  ignore  anonymous  areas.  This  requires  early  involvement  of  share‐  and stakeholders  in  urban  development.  A  shift  is  needed  from  informing  stakeholders  to participation of stakeholders (Puyleart & Werksma, 2011).   

An integral approach with a high degree of stakeholder participation contributes to creating commitment among stakeholder, connecting short term and long term and solving problems like split incentive.  An integral approach requires identification and specification of values in 

Figure 3.1 The three layers of the layer approach (VROM)

Page 34: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

32| Chapter 3. – Functional Diversity and Sustainable Development 

de field of people, planet and profit (Agentschap NL, 2011). Thorough appraisal of hard and soft values is essential in this process. Previously, the focus in decision‐making was laid upon the  hard,  financial  values,  ignoring  soft  values.  The  new  way  of  developing  requires incorporating  soft  values  which  include  among  others    health,  comfort,  quality  of surrounding,  social  cohesion  and  safety.  Most  of  these  values  can  also  be  in  the sustainability aspects, listed earlier in table 2.3.      

In the new bottom‐up developing approach end‐users and stakeholders need to determine which values are important to them. The outcome of this process will differ in each project depending  on  stakeholders’  preferences.  In  urban  development  project  four  types  of stakeholder group are usually  involved: governments, commercial participants, civil society organizations and citizens. Excluding one of  these stakeholders  results  in a smaller chance for  sustainable  urban  development.  Incorporating  these  stakeholders  and merging  their values  is therefore essential in sustainable urban development (Puyleart & Werksma, 2011). The  end‐user  will  also  influence  the  programming  of  the  project  significantly  therewith limiting  the  number  of  functions  described  in  the  previous  paragraph,  indicating  the importance of   stakeholders’ values and requirements as an essential variable within urban development and within the scope of this research. 

Subsurface The  subsurface  of  a  project  area  should  be  considered  as  a  fact  considering  its  static character.  The  conditions  of  the  subsurface might  differ  dependent  on  the  location  of  a project area. Consequently, the subsurface is to be considered as a variable.   

The  subsurface  might  offer  possibilities  or  set  boundaries  for  creating  a  sustainable environment. The availability of  surface  for  instance  increases  the possibilities  for  thermal storage.  Soil  contamination  might  limit  opportunities  for  creating  a  sustainable  urban environment.   

The  characteristics  of  the  subsurface  might  also  contribute  to  the  identity  of  an  area. Peatlands,  dune areas are able to contribute to the singularity of an urban area. Historians and designers describe  identity of an  area  as  “genius  loci”,  in other words  the protective spirit  of  an  area.  Maintenance  and  recovery  of  historical  structures  contributes  to  a sustainable environment. It is key to differences between area and places and to emphasize the differentiation (Ministerie van Infrastructuur en Milieu, 2011a). 

Scale   The  fourth  and  final  variable  is  scale.  The  impacts  of  functional  synergy  can  relate  to different scale  levels. For  instance, a rail road might produce some negative externalities  in terms of noise nuisance on residential uses nearby, on micro scale. On the other hand, the accessibility of the area is improved at macro‐scale. The Dutch association for municipalities developed a database of disturbing distances of all  kind of economic activities  to provide insight  the  reach of negative externalities  in  terms of noise, smell, dust and danger  (VNG, 2007).  The  reach  of  possible  positive  externalities  might  also  be  limited.  The  reach  of possibilities  of  heat  exchange  is  larger  than  the  reach  of  common  space  usage which  is usually  bounded  to  building  level.  The  actual  reach  of  impacts  as  a  result  of  functional combinations will be different depending on the sustainable theme or aspects and will have to be determined for each of them. 

Page 35: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|33 

 3.7 Conclusions This  chapter  discusses  the  phenomena  functional  diversity within  the  spatial  domain  and presents to answers to the following research questions: 

A. Secondary  questions  regarding  functional  diversity  in  relation  with  sustainable development: 

1) Which land use categories can be recognized in sustainable development? 2) What is the meaning of functional diversity?  3) What is the use of creating functional diversity within an urban context? 4) Which external variables influence potential sustainability impact initiated by 

(re)arranging urban functions ? 

The answer to the first question was found In a manual used by municipalities for composing land use plans. These manuals prescribe all acknowledged  land uses  in an urban area. Each of these land uses are allocated to main function groups. This functional classification shows the  following main  land use groups presented  in  this manual are companies, urban green areas,  retail,  services,  catering,  offices,  social  facilities,  relaxation,  recreation,  sport, transportation, water and living (Gemeente Zeeland, 2007). 

Functional  diversity  exists  if  a  city  district  has more  than  one  primary  function.  Primary functions are those which,  in themselves, bring people to a specific place because they are anchorages. Urban planning distinguishes six primary  functions:  living, working, recreation, nature,  water  management  and  transport.  Secondary  functions  are  those  that  grow  in response  to  the presence of primary  functions,  to  serve  the people  the primary  functions draw. 

In Dutch practice of  spatial planning  functional diversity  is often  referred  to as  functional intermingling.  Functional  intermingling  is  defined  as  the  degree  to  which  functions  are intertwined. The former Dutch Ministry of Spatial Planning and Environment has developed 5‐piece typology for urban areas in the Netherlands and is depicted in table 3.2. 

Economical  shifts  make  way  for  a  comeback  of  functional  diversity  in  urban  planning. Functional diversity offers many opportunities for creating added value in field of sustainable development.  Functional  intermingling  increases  the  chance  for  continuity  in  usage  of buildings according to Pols et al. (2009). Diversity stimulates the possibilities to take in social, technological and economic developments. Another major opportunity  is the possibility for stakeholders to share facilities like parking, conference space and catering facilities resulting in economical and spatial synergy. Besides these examples about respectively flexibility and space  usage  other  sustainable  fields  (among  others)  like mobility,  social  cohesion,  social safety and service accessibility might also be positively affected. 

On  the other hand, urban planners should also guard  for  the  few downsides of  functional diversity. Sustainable aspects like smell, noise nuisance, air quality and external safety might be affected negatively. 

There are four external variables that influence the synergy aspects by (re)positioning urban functions,  four  of  them  have  been  discussed.  The main  variable within  the  scope  of  this research is the infill of the occupation layer since function combinations will be forged at this level.  Second,  the  outcome  is  highly  affected  by  stakeholders’  values  and  requirements. 

Page 36: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

34| Chapter 3. – Functional Diversity and Sustainable Development 

Companies  and  citizens  ask  for  quality  and  identity  and  ignore  anonymous  areas.  This requires  early  involvement  of  share‐  and  stakeholders  in  urban  development.  Third,  the subsurface might offer opportunities or set limitations. The conditions of the subsurface will differ  in  each  project.  The  fourth  and  final  variable  is  the  distance  between  functions. Increasing distance between  functions  is expected  to  lower  the potential  impact  in many situations. To what extent the potential will be reduced depends on the concerned aspect. The reach of possibilities of heat exchange is larger than the reach of common space usage which is usually bounded to building level. 

 

Page 37: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|35 

4. Sustainability Impact Assessment  In  this  chapter  a  solution  for  systematically  analyzing  potential  sustainable  impacts  as  a result of  functional  intermingling.  This will be done by developing  a  Sustainability  Impact Assessment Model (SIAM). SIAM will assess sustainability impacts as a result of (re)arranging urban  functions.  The  functionalistic  approach presented  in  this  chapter will be  applied  at building,  location  and  area  level  (micro  scale)  as  explained  in  chapter  2.5.  The  potential sustainability  impact  will  be  systematically  analyzed  and  visualized  by  means  of  this comprehensive  model.  Obtained  knowledge  as  presented  in  previous  chapter  about sustainability aspects,  function  classification and external variables will be  incorporated  in the model.  

One of the few good examples of assessment tools  is the Compatibility Evaluation Model ( (Taleai, Sharifi, Sliuzas, & Mesgari, 2007). The answer to this question has partly been found in  a  study  performed  by  Taleai  et  al.  (2007) who  developed  a model  for  evaluating  the compatibility  of multi‐functional  and  intensive  urban  land  uses.  Taleai  et  al.  developed  a comprehensive model  through  the  combination  of  a  suite  of  existing methods  and  tools: geographical  information systems (GIS), Delphi Methods and spatial decision support tools: multi‐criteria evaluation analysis, analytical hierarchy process and ordered weighted average method. The developed model has the potential to calculate compatibility in both horizontal and vertical directions.  

The  Compatibility  Evaluation Model  (CEM)  has  been  designed  to  explore  the  impacts  of spatial  externalities  among  neighboring  land  uses  at  a micro‐scale.  The model  simulates general  land  use  compatibility  at  a  micro‐scale  level  where  potential  conflicts  among different  land  use  types  determine  their  compatibility.  The model  detects  and  visualizes these  potential  conflicts.  Because  of  the  focus  on  negative  consequences,  this  approach could be characterized as defensive. 

The concept of compatibility matrix has been used as a basis to develop the CEM. The Delphi method is used as a framework for constructing the detailed compatibility matrix. The Delphi method  is an  iterative process design to achieve consensus among a group of experts on a particular topic, in this case, the impact of spatial externalities among neighboring land uses. The resulting matrix is the main input for the CEM. 

The  methodology  used  by  Taleai  et  al.  has  proven  to  be  very  useful  for  assessing compatibility impacts us a result of co‐existing land uses in densely built‐up urban areas. This methodology  is  therefore  adopted  for  the  purpose  of  this  research.  Contrary  to  the defensive  approach  of  Taleai  et  al.(2007),  SIAM  will  be  applied  for  a  more  offensive approach,  for  visualizing  and  analyzing  potential  sustainability  impacts  systematically  and will  enable  the  user  to  do  research  on  which  arrangement  of  functions  optimizes  the sustainability impacts in a specific urban context. Applying the Delphi Method for composing the  founding matrix would  imply that the group of experts would have to consider a huge number of criteria, 33 in total. Reaching consensus on the overall sustainability impact level without  overlooking  one  or multiple  of  the  33  criteria  is  equally  impossible  as  it  is  time‐consuming. The  solution  for preventing  this  from happening  is decomposing  sustainability and assessing the sustainability impacts for each of the aspects independently. This will not 

Page 38: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

36| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

only ensure  that all aspects will be considered but also enables  the model user  to explore the  sustainability  affects  of  a  specific  functionalistic  configuration  systematically.  The impacts  on  each  of  the  sustainability  aspects will  be  visualized  separately  or  aggregated, depending on the user preference.  

In  this  chapter,  the  usefulness  of  SIAM  as  well  as  the  various  steps  of  developing  the sustainability impact assessment model and all its components will be described thoroughly, starting  with  an  overall  picture  of  the  components.  Furthermore,  the manner  in  which obtained knowledge by means of desk  research and expert  interviewed  is  incorporated  in the  model  development,  is  explained  explicitly.  In  addition,  the  improvements  and deviations  compared  to  the  model  developed  by  Taleai  et  al.  will  be  elaborated  and substantiated.    

4.1 Sustainability Impact Assessment Model (SIAM) The  objective  of  this  research  is  to  develop  a  comprehensive  tool  which  systematically analyses the potential sustainability  impacts as a result of a (re)arrangement of urban  land uses in a densely built‐up urban area. 

Current practice in the process of composing a program of demands for an area of building starts  with  mapping  of  stakeholders’  values  and  wishes  in  the  process  of  composing  a program  of  demands  for  an  area  of  a  building.  Subsequently,  concrete  solutions  are developed based on knowhow and  intuition. SIAM  is a comprehensive model which will be very helpful in this process, by mapping out the opportunities and by enabling simulation of alternatives. SIAM can be used to measure sustainability impacts as a result of co‐existence of  certain  land  uses.  Furthermore,  thorough  analysis  of  the  outputs will  create  a  better understanding of how land use interaction can contribute to sustainability. SIAM will deliver a complete overview of potential solutions and will make the intuition factor redundant.  

SIAM can be used both as measurement tool, as described above – and as communication tool.  Potential  impacts  can  be  communicated  using  visualization  and  graphs  produced  in SIAM to other concerned stakeholders. The results of alternative analysis  in SIAM may give rise  to approach  certain  stakeholders. SIAM will  then  come  in handy as a  communication tool to present the sustainability potentials of certain land use configurations. 

For the development of SIAM two methodologies have been combined: Analytical Hierarchy Process (AHP, elaborated op page 51) and an aggregation methodology developed by Taleai et  al.,  although  the  latter  has  been  slightly  adjusted  for  the  purpose  this  research.  The aggregation methodology  is used  to calculate  the sustainability  impact values of  land uses for each of the sustainability aspects. AHP (Saaty, 2008) will help to determine weights for each of these aspects in order to calculate a final sustainability impact value. The interaction between both methodologies is elaborated in chapter 4.5. 

The structure of the Sustainability  Impact Assessment Model  is  illustrated  in  figure 4.1, on the  next  page.  Basically  the model  consists  of  several  inputs,  a  calculation  process  and several outputs. All of the components of SIAM will be elaborated successively  in the next paragraphs. But the description of SIAM starts with describing the sustainability aspects that are incorporated in the model based on the outcomes of chapter 2. 

    

Page 39: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|37 

 Figure 4.1 flow diagram of SIAM

   

Page 40: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

38| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

4.2 Selected sustainability aspects The analysis presented in chapter 2 resulted in no less than 33 aspects which together make up  the  concept  sustainability. Within  the  limited  time  frame  for  executing  this  research incorporating  all  these  aspects  is  unfortunately  utopian.  Therefore,  for  the  sake  of manageability, the list of 33 aspects has to be reduced. Only these aspects which are highly effected by (re)arranging urban functions will be incorporated. By assessing to what extend indicators, and therewith the overlying sustainability aspects, are affected on a scale from 1 to  5  a  careful  and  balanced  selection  can  be  made.  The  BREEAM‐expert  at  Royal HaskoningDHV was appointed  for taking up this challenge. Using this evaluation  (Appendix II)  the  list has been reduced  to 11 aspects as being  the most affected criteria: Energy, Air, Accessibility  to  social  services  and  recreational  facilities,  Social  Safety,  Noise,  Area  and Identity, Social Cohesion, Space and Land Usage, Sustainable Transport, Quality Perception Area and Flexibility. Each of these aspects will be elaborated below.    

Planet People Profit

Energy Accessability to Social Services and 

Recreational facilities

Space and Land Usage

Material Accessability Grenery and water Sustainable Transport

Food

Water

Waste

Air

Surface Water

Soil

Abiotic Structure Social Safety Loval Economic Diversity

Ecological Value External Safety Local Employment 

Traffic Safety Accessability

Noise Nuisance  Quality Perception Area

Smell Nuisance

Wind Nuisance

Heath Nuisance

Light Nuisance

Insolation

Water Nuisance

Sustainable Living and Building Area and Identity Flexibility

Social Cohesion Economic Vitality

Experiential Value

Utility Value

Future Value

Table 4.1 Aspect reduction depicted in matrix 

Energy  refers  to  the  energy  usage  in  the  operational  phase  of  an  urban  area  and  the associated  carbon  dioxide  emissions.  The  purpose  is  to  prevent  depletion  of  finite  fuel supplies,  to  use  renewable  energy  sources  and  to minimize  harmful  emissions.  The main indicators are: 

‐ The primary energy usage (of buildings, processes and public space) ‐ The use of renewable energy sources ‐ And sustainable energy production 

Air  refers  to  the  air  quality  of  a  location.  The  purpose  is  to  prevent  occurrence  of  air pollution and to improve the air quality if possible by reducing the level of fine particles and nitrogen dioxide. These levels are also the main indicator for air quality. 

Page 41: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|39 

Accessibility of services represents the viability of an urban area which is determined by the level of local services. The goal is to optimize this level. This aspect is directly determined by the number of services within in radius of 200 meter and indirectly by the public support for services. 

Social  safety  refers  to  the  protection  or  the  feeling  of  protection  from  harm  caused  by human  behavior  in  public  space.  The  objective  is  to  improve  the  social  safety.  The most important indicators are: 

‐ The feeling of safety among users ‐ The number of crime victims ‐ Hourly activity in the public space 

Noise deals with  the noise  level  in  an urban  area.  The objective  is  to minimize  the noise nuisance and the number exposed  individuals. The main  indicators are noise production  in dB and the number of exposed individuals.  

Area and Identity represents the socio‐political, cultural and physical space conditions and is formed by the relationships and  interaction between them. The  location, the spatial shape of an area, its use by the residents, their characteristics and value orientations, their way of dealing with each other, and  the atmosphere  together determine  the  identity of an area. The  objective    is  to  protect  and  to  strengthen  the  identity  of  an  area.  The  general characteristic,  the  spatial  structure,  the  economic  activities,  the  social  structure,  cultural heritage and the quality perception of the area are the most important indicators. 

Social cohesion refers to the extent in which people and groups interact with each other. The objective  is  to  intensify  the  social  cohesion.  The main  indicators  are  labor  participation, participation in social organizations and interaction and the number of encounters between different users of an urban area. 

Land‐ and space usage stands  for  the careful use of scarce space by  reusing existing  land, closing commodity cycles and by multiple use of space in space and time. The objective is to optimize  land and  space usage. The main  indicators within  the  scope of  this  research are urban density and multiple land use (opportunities). 

Sustainable transport refers to the extent in which transportation of people and goods strain on  the  environment.  The  objectivity  is  to  minimize  environmental  impacts.  The  main indicators are the following: 

‐ The distance between work, living and services for users ‐ The distance to public transport hubs ‐ Discouragement of car usage 

Perception of area quality represents the degree to which users experience and appreciate the  surroundings, and  the extent  in which  this contributes  to  the well‐being of users. The main  indicators  are  green  diversity,  building  diversity,  presence  of  surface  water, opportunities for recreation, and functional lay‐out and accessibility.  

Page 42: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

40| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

Flexibility  refers  to  the ability of an urban area  to absorb  change as a  result of  social and economic  fluctuations. The objective  is to  improve this ability. The main  indicators are the flexibility of buildings, temporary buildings and functional diversity.   

4.3 Model inputs SIAM requires in total four inputs. These inputs are a calculation method, sustainable impact matrices, stakeholders’ values, case study data and the main variable of the model: land use alternatives.  The  matrices  capture  the  effect  of  functional  diversity;  case  study  data describes  local  (functionalistic)  characteristics  of  an  urban  area  and  stakeholders’  values represent  the  stakeholder participation  in urban development. Project Alternatives allows the user  to analyze  the potential sustainability  impacts of several scenarios. Each of  these inputs can be either project‐dependent or project‐independent. Whether inputs are project‐dependent or –independent  is  indicated  in  figure 4.1 using  the  colors dark blue and  light blue respectively. Each of the inputs will be described successively. 

Land use impact assessment  The concept of a compatibility matrix has been adopted to develop this model similar to the one developed by Taleai et al.(2007). This concept  has  been  adjusted  to  meet  the  requirements  for  the purpose of  this  research. The  functional breakdown structure has been  tailored  to  the Dutch  context using manuals  for  composing Dutch land use plans as a guideline. 

Land  use  plans  are  composed  by  municipalities  by  means  of  a  manual  land  use  plans (Gemeente  Zeeland,  2007)  in  accordance  with  prescribed  main  function  groups.  This classification  used  by  municipalities  has  been  slightly  adapted  after  consulting  several sustainable urban development experts. The main change was decomposing Social functions into Healthcare, Education and Cultural & Recreational facilities. The final overview shows a mix of  fourteen  red, green, blue and grey  functions groups as  illustrated  in  table 4.2. This overview will be guiding in classifying specific functions in urban development projects.  

The  purpose  of  a  compatibility matrix  is  to  assess  to what  extent  every  unique  function combination is compatible. Compatibility can be defined as the degree to which co‐existence of  two or more  land use  types  result  in positive  sustainability  impacts.  In other words,  it shows the degree of synergy as a result of  functional diversity. These  impacts might affect multiple scale levels and the magnitude of this  impact might differ for each scale level. The scope of this research is limited to building level, location level and (local) area level.  

This  research will only  incorporate  the 11  sustainability aspects presented  in  the previous section.  For  each  of  these  sustainability  aspects  a  sustainability  matrix  will  have  to  be constructed,  providing  insight  into  sustainability  impacts  as  a  result  of  co‐existence  of specific  urban  land  uses  in  regard  to  a  single  sustainability  aspect.    The  data  collection process and analysis will be addressed in the next chapter. 

The  data  collection methodology  deviates  from  the methodology  used  in  the  reference study.  Instead  of  using  the  Delphi  method  this  research  relies  on  individual  expert judgments.  For  each  sustainability  aspect  an  expert  is  selected  based  on  his  or  her knowledge and experience in this specialization. At Royal HaskoningDHV about 8000 people 

Page 43: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|41 

are employed in numerous professional fields which makes it the ideal location for executing this research.  

The focus on a single aspect should result in sharp and accurate assessments. Experts will be able to rely on their own expertise without having to acquire knowledge about other related aspects, thus enabling a sharp and accurate judgment. The sustainable impact in regard to a single  sustainability  aspect  of  pair‐wise  function  combinations  have  been  assessed  by experts  specialized  in  the  field  of  this  particular  aspect.  The  experts  have  judged  the sustainability impact using a five‐point scale: 

Highly  Positive  Impact  (HPI):  intermingling  of  those  land  uses which  lead  to  high positive impacts in regard to a particular sustainability aspect. 

Moderate  Positive  Impact  (MPI):  intermingling  of  those  land  uses  which  lead  to moderate positive impacts in regard to a particular sustainability aspect. 

Neutral Impact (NI): intermingling of those land uses which lead to negligible impacts in regard to a particular sustainability aspect. 

Moderate Negative  Impact  (MNI):  intermingling  of  those  land  uses which  lead  to moderate negative impacts in regard to a particular sustainability aspect. 

Highly Negative  Impact  (HNI):  intermingling  of  those  land  uses which  lead  to  high negative impacts in regard to a particular sustainability aspect. 

 

Table 4.2 Compatibility matrix in regard to the sustainability matrix Energy 

Functions Description Underlying functions

1 ResidentialDiverging types  of housing Single family and multi‐family 

housing

2 Offices

The provision of services  commercially while the general  

public is  not or only to a minor degree helped directly.

Offices  in all  sizes, conference 

facil ities.

3Companies  & 

Industry

The commercial  production and processing of goods  and 

articles. Industry is  characterized by a high degree of 

automation. 

Industrial  companies, util ity 

companies, SMEs.

4 Retail

The commercial  sale, rent and supply of goods  to persons  

who rent or buys  these goods  for personal  use. This  refers 

to  various  industries  including  the food industry, the 

fashion industry and the housing industry.

Supermarkets, butchers, bakeries,  

fashion stores, garden centres, 

home interior stores.

5 Catering

The commercial  provision of food and beverages which 

are consumed on the spot. Including, bed & breakfast, 

disco's  and party facil ities.

Hotels, Bed & Breakfast, 

Restaurants, Lunchrooms, Coffee 

spots.

6 Services

The commercial  provision of services while the general  

public is  helped directly. Including banking services, 

personal  services  and ICT services.

banking office, hair dressers, 

beauty salons, internet cafes.

7 EducationalOrganisations  specialized in transferring knowledge, 

skil ls  and attitudes  according to pre set objectives. 

primary schools,  secondary 

schools  and universities.

8 HealthcareThe whole of activities  aimed at improving the health of 

people.

hospitals, medical  centres  and 

dentists.

9Cultural  & 

Recreational

Recreation in which relaxation stands  for enjoying 

(whether or not cultural  activities  passively or 

participating actively. 

museums, theatres, recreational  

dwell ings  and day recreation.

10 SportPhysical  activities  for fun or for profession. fitness  centres, golf courts, tennis  

courts  and gymnasiums.

11 AgriculturalGrowing food in and around cities  for both non‐

commercial  and commercial  objectives

agricultural  greenhouses  and 

kitchen gardens.

12Urban green 

areas

Public and private greenery in an urban environment with 

a viewing and / or use function.

visually dominant tree, a park, a 

park or a private garden.

13 Water(retention)Surface water whether or not specially meant for water 

storage.

canals, ponds, wades.

14 Transportation

Movement of people and goods  by rail, road or 

waterways.

public transport station, public 

transport, parking lots, parking 

garages.

Page 44: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

42| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

The data  found  in  this process  is project‐independent. The  sustainability  impact values do not depend on  certain project  characteristics.  Experts have been  asked  to  judge  function combinations  in  ideal circumstances. The  found potential  impact value might be restricted by  spatial  characteristics  of  a  specific  project.  This  needs  to  be  investigated  in  the subsequent process, after calculating the potential sustainability impact values. 

For processing purposes,  these  impact  levels  resulting  from  the qualitative assessment by the different  sustainability experts will have  to be quantified. Analytical Hierarchy Process (AHP) and structured pair‐wise comparison have been used as a framework for quantifying the  sustainability  impact  levels.  AHP  is  a  theory  of  measurement  through  pair‐wise comparisons and relies on the judgments of experts to derive priority scales. It is these scales that measure  intangibles  in  relative  terms.  The  comparisons  are made  using  a  scale  of absolute  judgments that represents how much more one element dominates another with respect to a given attribute (Saaty, 2008).  

For the purpose of quantification, a structured pair‐wise comparison has been used in order to  eliminate  inconsistency  issues which might  occur with  regular  pair‐wise  comparisons. Structured pair‐wise comparison is done in two successive steps. First, all criteria need to be ranked  in order and subsequently, adjacent criteria will be compared based on the ranking made previously. Since the criteria are ranked in order, the difference between the adjacent criteria  can be  considered  as weak or  strong because  the most  important  criterion  is not compared  to  the  least  important one and only  the  two adjacent ones are  compared with each other. In doing so, preference for criteria can be expressed.  

 The aim of this research is, inter alia, visualizing the potential benefits of the resurrection of functional diversity  in the urban environment. Therefore, the emphasized will be placed on positive sustainability impacts resulting in higher relative importance for positive impacts as illustrated  in table 4.3. Using the specific AHP methodology the compatibility  levels can be quantified by  calculating  standardized  scores which  represent  the weights  for each of  the levels. 

Stakeholders’ Values  Stakeholders’ values are a very  important variable  in determining the  optimum  composition  of  urban  land  uses  for  specific  urban area which is the second part of the input for SIAM. In chapter 2  is argued  that  a higher  level of  stakeholder participation  ( by  inter alia Laglas, 2011)  is expected to result  in a higher  level of quality. Composing  programs  of  requirement  and  concretizing  the 

Compatibility Level HPI MPI NI MNI HNI Geometric mean Standardized 

Score

HPI Highly Positive Impact 1 3 5 6 7 3,63 0,53

MPI Moderate Positive Impact 0,33 1 3 4 5 1,82 0,27

NI Neutral Impact 0,20 0,33 1 2 3 0,83 0,12

MNI Moderate Negative Impact 0,17 0,25 0,50 1 2 0,53 0,08

HNI Highly Negative Impact 0,14 0,20 0,33 0,5 1 0,34 0,05

Table 4.3 Quantification of compatibility levels using AHP

Page 45: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|43 

sustainability ambition of stakeholders starts in practice with the inventory of stakeholders’ values. The objective is to retrieve what involved stakeholders desire and what is important to each of the stakeholders groups, both on the short term and the long term. The difficulty in  passing  through  such  a  process  is  the  huge  number  of  stakeholder  groups  involved  in urban developments with diverging values.  In general,  the  stakeholders  involved  in urban development  can  be  divided  into  four  categories:  governments,  commercial  participants, civil  society  organizations  and  citizens.    Incorporating  each  of  these  stakeholders  and merging  their  values  is essential  in  sustainable urban development  (Puyleart & Werksma, 2011).  The  challenge  is  to  match  these  diverging  values  of  each  of  the  stakeholder categories.  

The way of matching stakeholders’ values is a study in itself and is therefore excluded from the  scope  of  this  research. However,  the  importance  of  the  influence  of  stakeholders  in contemporary  urban  development  is  certainly  recognized.  The  stakeholders’  values  are represented  in SIAM by weight  factors which can be allocated to each of the  incorporated sustainability as visualized in figure 4.2. Consequently, the output of alternative analysis will be matched to stakeholders’ values. This will be elaborated in the calculation process in the next  section of  this  chapter. The values of  stakeholders are highly project‐dependent and will differ in each project. 

 

Figure 4.2 Weight allocated to sustainability aspects

  Case Study Data   This  third  part  of  the  input  concerns  data  related  to  project characteristics, referring to the  infill of the occupation  layer, one of the main variables found in the desk research phase. This infill offers opportunities  for  realizing  positive  sustainability  impacts  as described  in the previous chapter. Several steps need to be passed for  catching  all  required  data  regarding  the  functionalistic arrangement of the case study area.  

Page 46: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

44| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

The  first step  is to  identify all parcels within the project area and to  identify all associated urban functions of these parcels by means of a basic parcel map. This data then needs to be restructured. Land uses for each floor at each parcel in the project area should be joined in land use table. Sometimes different land uses exit in the same floor. In that case, the floor’s use reflects the major land use type found on that specific floor resulting in an abstraction of the  actual  functional  arrangement  in  horizontal  direction  on  building  level.  In  vertical direction, a different kind of abstracting has been  implemented. In this direction,  land uses will be classified based on the classical division of buildings in a plinth, center section and top layer. A common function division in inner‐cities in the Netherlands is a deviating plinth land use  (e.g.  commercial  functions)  and  residential  land  uses  on  top  of  that,  in  the  center section.  A  basement  function  has  been  added  to  this  classical  division  which  enables incorporation of underground functions as well. This classical way of floor classification has been illustrated in figure 4.3.     

Figure 4.3 floor classification 

Neighborhood land uses need to be classified following the principle described in chapter 3.1 by means of a derivative of  the manual used by Dutch municipals  for composing  land use plans. All land uses in the project area need to be classified using the function classification division  presented  in  table  4.2.  Each  sub‐function  will  be  allocated  to  one  of  the main function groups. The  resulting  thematic  function map, which could be characterized as an abstraction  of  the  functional  urban  environment,  enables  calculation  of  sustainability impacts based on specific function combinations. 

The final step in the process of preparing case study data is defining the scale levels. In SIAM three  levels  are distinguished: building  level,  location  level  and  (local)  area  level. Building level  is for this purpose directly related to the parcellation of an area. The building  level  is equal  the  parcel  size,  regardless  the  exact  size  of  the  parcel.  The  area  level  is  to  be determined  by  the  user  of  SIAM  but  a  radius  of  approximately  300 meters  around  the subject parcel suffices. Finally, by means of a neighborhood assessment  the neighborhood level for each parcel in the project area is defined. Neighboring parcels are any parcels that are adjacent to or directly opposite or diagonal to the subject parcel which may or may not be  contiguous  to  the  subject  parcel.  Defining  these  scale  levels  enables  calculation  and visualization of sustainability  impacts on each of  these  levels. The scale  levels  refer  to  the distance between urban land uses. The distance will affect the potential sustainability impact as a result of interlinkage of these land uses on each of the scale levels. To what extent the impact will be affect will differ for each sustainability aspect. The calculation process in this regard will be elaborated in the next section of this chapter.    

Page 47: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|45 

 

Land Use Alternatives   The  final and main variable  is  the  land use alternatives  input. The purpose of SIAM  is to analyze and visualize potential sustainability impact as a result of (re)arranging urban land uses. The alternatives are operationalized in land use alternatives. SIAM allows the user to test  and  compare  the  outcomes  of  four  land  use  alternatives. Comparing and analyzing each of the alternatives will help the user in selecting  the best alternative. Furthermore, analysis will provide  the user with essential knowledge about potential sustainability  impacts as a result of  intermingling specific urban functions. The calculation process will be described  in the next chapter and will clarify the functioning of SIAM further.     

4.4 Sustainability Impact Calculation All the inputs described in the previous section will be incorporated in the calculation methodology which  is the engine of SIAM. Using the detected and classified neighborhoods, the stakeholders’ values and  the  compatibility  matrices  as  input,  a  sustainability  impact value  is  calculated  for  each  floor  of  each  parcel.  This  calculation process  will  be  repeated  for  each  land  use  alternative  and subsequently  for  each  sustainability  aspect.  The  goal  of  this  process  is  aggregating  the various  impact values offered by co‐existence of multiple  land uses  to a single sustainable impact value which represents the degree to which positioning the particular  land use  in a specific  urban  area  result  in  sustainability  impacts.  These  values  –  retrieved  from sustainability matrices  –  are  considered  as  a measure  for  the  impact  level  in  regard  to multiple sustainability aspects as a result functional diversity. The calculation process used in this  research  is  largely derived  from  the one used by Taleai et al. Only  small adjustments have been made  to  this  calculation  in order  to  tailor  the  calculation methodology  to  the purpose of this research. These improvements will be clarified and substantiated explicitly in this section.  

Calculation model of the reference study   Taleai  et  al.  used  the majority  additive‐ordered weighted  averaging  (MA‐OWA)  and  AHP methods  as  a  theoretical  base  for  developing  an  aggregation  method.  Their  suggested methodology first aggregates the compatibility values at floor level (horizontal aggregation). These values are offered by all adjacent land use placed at various floors of adjacent parcel.  The  horizontal  aggregation  aggregates  all  of  the  values  belonging  to  the  same  floor  and produces one value  for each neighboring  floor  resulting  in a  single compatibility value  for each  floor. At the next step, these values are aggregated  in vertical direction to produce a unique  value  that  indicates  aggregated  compatibility  value based on  the  vales offered by land uses placed at different floors of all adjacent parcels. This unique value represents the compatibility of the subject land use in relation to its surroundings at location level. 

The next part of the calculation process concerns the aggregation of values of compatibility value that are offered by land uses that are placed in the same parcel. This calculation is also carried  out  in  vertical  direction  and  produces  another  unique  value  based  on  the  values offered by all land uses place at different floors of the subject parcel. This unique value  

Page 48: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

46| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

 Figure 4.4 Schematic representation of the calculation process    

Page 49: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|47 

represents  the  compatibility  of  the  subject  land  use  in  to  its  overlying  and/or  underlying neighboring land uses at building level. 

The final step  in this calculation process  is aggregating the two acquired values for the two scale levels to one as the final compatibility value for subject land use.    Deviations and similarities compared to reference calculation model   The  calculation  model  as  suggested  by  Taleai  et  al.  is  largely  adopted,  although  some changes has been deemed as desirable. The objective of  the assessment model differs,  in this  research a sustainable  impact value needs  to be calculated,  instead of a compatibility value.  This  only  requires  a  change  in  terminology  though;  no  change  is  needed  in  the calculation process in this regard. 

This  different  objective  requires  a  deviation  in  the  calculation  method  though.  For  the purpose of this research a third scale level has been added to the calculation methodology. Besides aggregating at building and location level, aggregation at area level will be executed as well. Co‐existence of land uses on this third and larger level might also affect the potential sustainability affect which is why this third level needs to be incorporated in the calculation model as well. The calculation methodology  is exactly  the same, only  the  input values will differ and consequently the area impact value will too.  

The horizontal aggregation methodology as  suggested  for  the  location value  calculation  is also  in  need  of  minor  alternations.  The  compatibility  values  incorporated  in  the  Taleai approach  are  derived  from  co‐existence  of  land  uses  in  horizontal  and  vertical  direction without  entangling  the  diagonal  direction.  Overlooking  of  impact  values  found  in  the diagonal  direction might  affect  the  final  outcome  significantly.  Therefore,  the  calculation method has been adjusted  in such a way that  function combinations  in horizontal, vertical and diagonal direction are incorporated in the calculation methodology. 

The resulting sustainable impact calculation methodology suggested for the development of SIAM  has  been  visualized  in  a  schematic  representation  in  figure  4.4.  The  first  step  is threefold: the aggregation of the sustainable  impact values on building,  location and (local) are level. The next step is to aggregate these three to single indicator that will represent the impact assessment in the field of a particular sustainability aspect for the subject floor.  This process will be  repeated  for each  floor,  for each parcel and  for each sustainability aspect. Each of the steps is explained below in more detail. 

Building, Location and Area Value Calculation   In  this  step  sustainability  impact values as a  result of  co‐existence of  land uses at various scale levels are aggregated to a single sustainability impact value for each of the scale levels. Three scale levels which have been defined earlier will be considered: building level, location level  and  area  level.  The  aggregation methodology  for  each  of  the  scale  level  values  is similar. The aggregation methodology will be explained using the calculation of the location value as an example. 

The process starts with  selecting a sustainability aspect, a subject parcel and subject  floor sequentially  for which  the aggregated  sustainability  impact  value on  location  level will be calculated, by means of the structured spatial parcel data as main input. Once a subject floor is selected the primary (horizontal) aggregation process starts. 

Page 50: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

48| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

Primary (horizontal) aggregation    In the primary (horizontal) aggregation process aggregates sustainability impact values from neighboring parcels  at  location  level  that  are  located  at  the  same  level  and produce one value in comparison with the subject floor’s land use. The process is illustrated in figure 4.5 using a hypothetical example which shows a subject parcel and  floor highlighted  in  red. A comparison is firstly made with the neighboring land uses on basement level (8 in total in the example) resulting in a set of eight sustainability impact values which need to be aggregated using  the  primary  aggregation  methodology.  Each  of  these  values  is  derived  from  the sustainability impact matrix for the subject sustainability aspect. This process is repeated for each floor level resulting in four floor values provided that at all levels neighboring land uses exist. The process shows aggregation  in both diagonal and horizontal direction, depending on  the subject  land use and  the neighboring  land use(s) which may or may not be on  the same level. 

The aggregation method is based on the majority additive‐ordered weighting averaging (MA‐OWA).  The  MA‐OWA  operator  is  a  modification  of  the  arithmetic  mean.  Majority aggregation processes should be completed as flows: (i) select an element from each group and aggregate the elements; (ii) subtract 1 from the cardinality of each group and eliminate those groups with a cardinality of 0; (iii) with the results of the aggregation  in the first two steps, create a new group with a cardinality of 1; and (iv) repeat the previous steps until only one  group  remains  (figure  4.6).  The  result  is  an  aggregation  value  that  represents  the majority  and more  or  less  indicating  the  influence  of  the minority,  thus  creating  a more precise aggregation value (Taleai, Sharifi, Sliuzas, & Mesgari, 2007).  

The  primary  aggregation method  functions  as  follows  (Taleai,  Sharifi,  Sliuzas, & Mesgari, 2007):   First  Ai  has  to  be  determined  by  retrieving  sustainability  impact  values  for  the  land  use combinations  from  the  sustainability  impact matrix.  The  size  of  the  set  depends  on  the number of neighbors. The example given  in  figure 4.5 would result  in a set of 8 values  for each floor level. 

 Ai    a1i,   a2i,  .  .  .  , ani   is a set of sustainability  impact values from floor  level   offered to a specific  subject  floor  and  aji    [0.05,  0.08,  0.12,  0.27,  0.53],  then  the  primary  horizontal aggregate value is:   

 

Figure 4.5 Representation of the classical and MA‐OWA aggregation 

Page 51: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|49 

  ,   , … ,   ·    , , … , ·  

Where     [0,1] , ∑  = 1 and   is the floor  level. Furthermore,   is the  th largest of 

the   and: 

  , … ,  1

∏ ,… , 

Where    is  a  function  that  indicates  when  the    element  is  used  in  the  aggregation 

process.  The    is  a  function  that  indicates  the  number  of  elements  in  each  step  in  the aggregation process. Therefore, 

, … ,  

                        1                    

 1                              

 

 

 1        1            1                                       1        1                    0                                                                                       

 

 

Secondary (vertical) aggregation   The  primary  aggregation  process  produces  four  floor  impact  values  which  reflects  the potential  sustainable  in  regard  to neighboring  land uses. One  value  for each  floor  level  is produces provided that neighboring land uses exist at each of the levels. The next step is to aggregate those acquired floor values to a, in this case, location sustainability impact value. In this process several assumptions are considered: 

The weight of the aggregated  floor values calculated using the primary aggregation process for each neighborhood floor, will decrease when the floor distance between the neighborhood floor and the subject floor increases. 

The number of neighboring land uses applied to produces aggregated values prior to this stage should be considered. 

According  to  the assumptions above,  first  the weight  factors  related  to  the  floor distance between  neighborhood  floor  and  the  subject  floor  should  be  determined.  Once  again Analytical  Hierarchy  Process  is  applied  for  this  matter.  Table  4.4  shows  the  resulting importance  of  each  floor  distance  in  comparison with  others.  To  determine weight,  the assumption was made  that  one  unit  increase  in  distance  between  the  subject  floor  and another land uses will result in one level decrease in importance. Determination of weights is done on the basis of a calculation of the distance between the neighborhood floor and the subject floor ( ). 

Page 52: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

50| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

The  next  step  is  the  calculation  of  the  vertically  aggregated  values.  Weighted  average operator is used to produce vertically aggregated sustainability impact value. The secondary (vertical) aggregation method functions as follows:  

 ∑ · ⁄ ·∑ · ⁄

 

In which   is the number of adjacent land uses used in the primary aggregation process of floor  level  ,  and    ∑ .  Furthermore,    is  the  weight  factor  for  the  floor 

sustainability impact value ( ) needed in this level of aggregation procedure. And where, 

|   | 

In which    is the distance between the neighborhood  floor and the subject  floor,   the floor number of  subject  land use and    the  floor number of  the comparison  floor of  the primary aggregation process. 

The  calculation  process  for  the  location  sustainability  impact  value  and  the  area sustainability impact value is practically identical. However, instead of making a comparison with subject parcel’s neighbors, a comparison is made with the parcel’s neighbors’ neighbors for calculating the area sustainability  impact value. The aggregation methodology  is exactly the same though, only the  input differs and thus the output as well (illustrated  in fig. 4.4).  The calculation process  for the building sustainability  impact value deviates since only one impact  value  for  each  floor  has  to  be  aggregated,  thus making  the  primary  aggregation superfluous. Subsequently, the vertical aggregation method for calculating on building level differs as well: 

 ∑ ·∑

 

In which  is the sustainability  impact value for the  land use on floor  level    in comparison with land use on subject floor. 

Tertiary aggregation   The  process  described  above  results  in  three  sustainability  impact  values  on  building, location and area  level  for  the  subject  sustainability aspect. The next  step  is  to aggregate these three values to single sustainability  impact value for the subject sustainability aspect ( ). Desk research has shown that scale  levels are an  important variable when  it comes down  to  assessing  sustainability  impacts.  The  importance  of  each  of  the  scale  levels  are assumed  to  differ  to  one  another  and will  vary  for  each  sustainability  aspect. Using  the following  formula,  the  sustainability  impact  for  a  particular  sustainability  aspect  can  be calculated: 

Criteria d*=0 d*=1 d*=2 d*=3 Geometric 

mean

Eigenvector

ω d

d*=0 1 2 3 4 2,21 0,47 ω 1

d*=1 0,50 1 2 3 1,32 0,28 ω 2

d*=2 0,33 0,50 1 2 0,76 0,16 ω 3

d*=3 0,25 0,33 0,50 1 0,45 0,10 ω 4  

Table 4.4 Weights for secondary aggregation Figure 4.6 Distance determination

Page 53: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|51 

 ∑ ·∑

 

In which   represents  the  importance of  the scale  level value and    is  the sustainability impact  value  on  scale  level  .  The  weight  factors  for  the  scale  levels  for  each  of  the sustainability  impact values will be determined by sustainability expert as will be described in  the  next  chapter.  This  entire  calculation  needs  to  be  repeated  for  each  sustainability aspect, for each parcel and for each floor, resulting in a complete overview of sustainability impact value for each floor and parcel broken down to sustainability aspects.  

Alignment to stakeholders values   The described  calculation process will  result  in  sustainability  impact  score  for each of  the sustainability aspects in figure 4.8.The final step is to align the sustainability impact values to stakeholders’ values. The importance of stakeholders’ values has been discussed extensively in the previous chapter and is thus beyond dispute. The stakeholders can be incorporated in SIAM by allocating weight factors to each of the sustainability aspects. The summed product of the weights and the various sustainability impacts result in a final sustainability impact for each  floor  in  each  parcel  aligned  to  stakeholders’  values.  Evaluating  several  land  use alternatives allows the user to pick the best alternatives. However, SIAM allows the user to analyze  the output  thoroughly by providing several outputs which will be described  in  the next paragraph.    

 

Figure 4.7 AHP structure of weighted sustainability aspects.  

Page 54: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

52| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

Analytical Hierarchy Process:Decisions involve many intangibles that need to be traded off. To do that, they have to be measured alongside  tangibles whose measurements must also be evaluated as  to, how well,  they  serve  the objectives of the decision maker. The Analytic Hierarchy Process (AHP)  is a theory of measurement through pair‐wise comparisons and relies on the judgments of experts to derive priority scales. It is these scales that measure  intangibles  in relative terms. The comparisons are made using a scale of absolute judgments that represents, how much more, one element dominates another with respect to  a  given  attribute. The  judgments may be  inconsistent,  and how  to measure  inconsistency  and improve  the  judgments, when possible  to obtain better  consistency  is a  concern of  the AHP. The derived priority scales are synthesized by multiplying them by the priority of their parent nodes and adding for all such nodes. (Saaty, T. 2008) 

To make a decision  in an organized way to generate priorities we need to decompose the decision into the following steps: (Saaty, T. 2008) 

1. Define the problem and determine the kind of knowledge sought. 2. Structure  the  decision  hierarchy  from  the  top  with  the  goal  of  the  decision,  then  the 

objectives  from  a  broad  perspective,  through  the  intermediate  levels  (criteria  on  which subsequent elements depend) to the lowest level (which usually is a set of the alternatives). 

3. Construct a set of pair‐wise comparison matrices. Each element in an upper level is used to compare the elements in the level immediately below with respect to it. 

4. Use  the  priorities  obtained  from  the  comparisons  to  weigh  the  priorities  in  the  level immediately below. Do this for every element. Then for each element in the level below add its weighed values and obtain its overall or global priority. Continue this process of weighing and adding until the final priorities of the alternatives in the bottom most level are obtained.

To make comparisons, we need a scale of numbers that indicates how many times more important or dominant one element  is over another element with  respect  to  the  criterion or property with respect to which they are compared.    

AHP Calculation Theory:   Consider  n  elements  to  be  compared,  C1 …  Cn  and  denote  the  relative  ‘weight’  (or  priority  or significance)  of Ci with  respect  to Cj by  aij  and  form  a  square matrix A=(aij) of order n with  the constraints that aij = 1/aji, for  i ≠  j, and aii = 1, all  i. Such a matrix  is said to be a reciprocal matrix. (Coyle,G. 2004) 

The weights are consistent  if they are transitive, that  is aik = aijajk for all  i,  j, and k. Such a matrix might exist if the aij are calculated from exactly measured data. Then find a vector ω of order n such that Aω = λω . For such a matrix, ω is said to be an eigenvector (of order n) and λ is an eigenvalue. For a consistent matrix, λ = n . (Coyle,G. 2004) 

For  matrices  involving  human  judgment,  the  condition  aik  =  aijajk  does  not  hold  as  human judgments are  inconsistent  to a greater or  lesser degree.  In such a case  the ω vector satisfies  the equation Aω= λmaxω and λmax ≥ n. The difference,  if any, between λmax and n  is an  indication of the inconsistency of  the  judgments.  If  λmax = n  then  the  judgments have  turned out  to be  consistent. Finally, a Consistency Index can be calculated from (λmax ‐n)/(n‐1). That needs to be assessed against judgments made completely at random and Saaty has calculated large samples of random matrices of  increasing  order  and  the  Consistency  Indices  of  those  matrices.  A  true  Consistency  Ratio  is calculated  by  dividing  the  Consistency  Index  for  the  set  of  judgments  by  the  Index  for  the corresponding  random matrix.  Saaty  suggests  that  if  that  ratio  exceeds  0.1  the  set of  judgments maybe  too  inconsistent  to  be  reliable.  In  practice,  CRs  of more  than  0.1  sometimes  have  to  be accepted. A CR of 0 means that the judgments are perfectly consistent. (Coyle,G. 2004). 

Page 55: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|53 

 

Eigenvector: There are several methods  for calculating  the eigenvector. Multiplying  together  the 

entries  in each  row of  the matrix and  then  taking  the nth  root of  that product gives a very good approximation to the correct answer. The nth roots are summed and that sum is used to normalize the eigenvector elements to add to 1.00. In the matrix below, the 4th root for the first row is 0.293 and that is divided by 5.024 to give 0.058 as the first element in the eigenvector. (Coyle,G. 2004) 

The  table  below  gives  a worked  example  in  terms  of  four  attributes  to  be  compared which,  for simplicity, we refer to as A, B, C, and D. 

 

Table 4.5 :Example of Eigenvector calculation 

The eigenvector of  the  relative  importance or value of A, B, C and D  is  (0.058,0.262,0.454,0.226). Thus,  C  is  the most  valuable,  B  and  D  are  behind,  but  roughly  equal  and  A  is  very much  less significant. 

Consistency:  The  next  stage  is  to  calculate  λmax  so  as  to  lead  to  the  Consistency  Index  and  the Consistency Ratio. (Coyle,G. 2004) 

We first multiply on the right the matrix of  judgments by the eigenvector, obtaining a new vector. The calculation for the first row in the matrix is: 

1*0.058+1/3*0.262+1/9*0.454+1/5*0.226 = 0.240 

and  the  remaining  three  rows  give  1.116,  1.916  and  0.928.  This  vector  of  four  elements (0.240,1.116,1.916,0.928)  is, of course, the product Aω and the AHP theory says that Aω= λmaxω so we  can  now  get  four  estimates  of  λmax  by  the  simple  expedient  of  dividing  each  component  of (0.240,1.116,1.916,0.928) by the corresponding eigenvector element. This gives 0.240/0.058=4.137 together with 4.259, 4.22 and 4.11. The mean of  these values  is 4.18 and  that  is our estimate  for λmax. If any of the estimates for λmax turns out to be less than n, or 4 in this case, there has been an error in the calculation, which is a useful sanity check. 

The Consistency  Index  for a matrix  is calculated  from  (λmax  ‐n)/(n‐1) and, since n=4  for this matrix, the CI is 0.060. The final step is to calculate the Consistency Ratio for this set of judgments using the CI for the corresponding value from large samples of matrices of purely random judgments using the table below, derived from Saaty’s book, in which the upper row  is the order of the random matrix, and the lower is the corresponding index of consistency for random judgments. (Coyle,G. 2004) 

 

Table 4.6: index of consistency 

For  this  example,  that  gives  0.060/0.90=0.0677.  Saaty  argues  that  a  CR  >  0.1  indicates  that  the judgments  are  at  the  limit of  consistency  though CRs > 0.1  (but not  too much more) have  to be accepted sometimes. In this instance, we are on safe ground. 

A CR as high as, say, 0.9 would mean that the pair‐wise  judgments’ are  just about random and are completely untrustworthy. 

Page 56: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

54| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

The entire calculation process has been programmed in Visual Basic and Excel. The choice for these programs  is based on the abilities and  familiarity of the author with these programs and the ability to acquire the necessary programming skills within a limited time frame. After running the simulations outputs will be generated and presented  in Excel. Each of possible output is presented below. 

4.5 Model Outputs The  Sustainable  Impact  Assessment Model  (SIAM)  will  offer  the user several types of producible outputs which will be presented in this  paragraph  successively.  The  outputs  will  show  the  final  the impact  values  for  each  of  the  alternatives,  presented  in  tables, graphs and visualizations. Based on the generated outputs, the best alternative  can  be  selected  which  optimizes  the  sustainability impacts on building,  location and area  level. Furthermore, output will be generated which will help de user  to understand  the  formation of  the  final  impact value(s) which  is  rather complex, thus creating an understanding about which  function combinations affects which sustainability aspect in what manner. A thorough analysis can be made by comparing results for various  sustainability aspects or parent sustainability capitals. Each of possible outputs will be presented successively below. 

Overall Impact values    This first output generates a total overview of sustainability impact values for each floor on each parcel within  the delineated urban area. The overview shows what  the sustainability impact  values  is  for  each  floor  of  each  parcel.  Average  scores  on  project  (c.q.  building), location  and  area  level  indicate  the  consequences  on  each  of  these  levels  from  different perspectives. The underlying scores of each sustainability aspects are also given as well as the accumulated scores for people, profit & planet and utility value, experiential value and future value.   

 

Table 4.7 Screenshot overall impact values for alternative A 

Avarage Compatibility Value

Energy

Air

Accessability to services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception Area

Flexability

Planet

People 

Profit

Utility Value

Experiential Value

Future Value

Weights >> 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Project Project Average 0,17 0,28 0,10 0,14 0,12 0,11 0,20 0,17 0,15 0,20 0,10 0,28 0,19 0,15 0,18 0,17 0,11 0,20

Surroundings SurroundinAverage 0,17 0,26 0,08 0,21 0,13 0,11 0,22 0,16 0,15 0,25 0,11 0,21 0,17 0,17 0,18 0,19 0,11 0,18

Area Area Average 0,18 0,21 0,10 0,18 0,18 0,11 0,21 0,15 0,21 0,24 0,13 0,30 0,15 0,17 0,22 0,19 0,14 0,21

1 1 Basement 1BasemenProject

2 1 Plinth 1Plinth Project 0,21 0,24 0,11 0,16 0,14 0,08 0,27 0,13 0,26 0,26 0,17 0,50 0,18 0,16 0,30 0,21 0,13 0,28

3 1 Center  1Center  Project 0,18 0,26 0,10 0,17 0,15 0,10 0,21 0,18 0,17 0,21 0,10 0,33 0,18 0,16 0,20 0,18 0,12 0,22

4 1 Top 1Top Project 0,18 0,26 0,10 0,17 0,14 0,11 0,20 0,18 0,16 0,20 0,09 0,31 0,18 0,16 0,19 0,18 0,12 0,21

5 2 Basement 2BasemenProject

6 2 Plinth 2Plinth Project 0,16 0,27 0,10 0,12 0,10 0,12 0,18 0,17 0,13 0,18 0,09 0,26 0,19 0,14 0,16 0,16 0,10 0,19

7 2 Center  2Center  Project 0,16 0,27 0,10 0,12 0,12 0,12 0,18 0,17 0,13 0,17 0,09 0,26 0,19 0,14 0,16 0,16 0,11 0,19

8 2 Top 2Top Project 0,16 0,27 0,10 0,12 0,12 0,12 0,18 0,17 0,13 0,17 0,09 0,26 0,19 0,14 0,16 0,16 0,11 0,19

9 3 Basement 3BasemenProject

10 3 Plinth 3Plinth Project 0,17 0,29 0,10 0,13 0,10 0,12 0,19 0,17 0,12 0,20 0,09 0,24 0,19 0,14 0,16 0,17 0,10 0,18

11 3 Center  3Center  Project 0,17 0,29 0,10 0,13 0,12 0,12 0,19 0,17 0,13 0,19 0,09 0,24 0,19 0,14 0,16 0,17 0,11 0,18

12 3 Top 3Top Project 0,17 0,28 0,10 0,13 0,12 0,12 0,18 0,17 0,13 0,19 0,09 0,25 0,19 0,14 0,16 0,17 0,11 0,18

13 4 Basement 4BasemenSurroundings

14 4 Plinth 4Plinth Surroundings 0,22 0,12 0,10 0,39 0,13 0,08 0,12 0,27 0,27 0,39 0,25 0,48 0,11 0,20 0,35 0,26 0,15 0,23

15 4 Center  4Center  Surroundings 0,20 0,19 0,10 0,18 0,13 0,09 0,19 0,22 0,22 0,33 0,15 0,42 0,15 0,16 0,28 0,21 0,13 0,24

16 4 Top 4Top Surroundings

Tripple Bottom Line Vitruvian ClassificationScenario

A(Incorporated) Sustainability Aspects

Page 57: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|55 

These output values can be used to compile impact maps  in  order  to  show  the  relative  severity  of sustainability impact values. A threshold method is needed  to  define  various  sustainability  impact classes as follows: 

Highly positive impact: 0.53 0.40   Moderate  positive  impact:  0.40

0.19   Neutral impact: 0.19 0.10   Moderate negative impact: 0.10 0.7   Highly negative impact: 0.07 0.05  

Using  this classification methodology, a 3D  sustainability  impact map  (fig. 4.8) of  the area can  be  drawn  up  by means  of  another  program  (like  SketchUP  e.g.).  These  3d maps will indicate which neighboring land uses will affect sustainability positively or negatively. Insight is  provided  at  a  single  glance  about  the  sustainability  impacts  as  a  result  of  a  certain functionalistic  arrangement.  By  comparing  alternatives,  insight  is  provided  in  which alternative scores best on project, location and/or area level.  

Detailed Alternative Comparisons   In this output sustainability  impact values of alternatives are compared by means of tables and graphs. This comparison can be made for project, location and area level as well as for a single  floor of a specific parcel. Radar graphs show how  the  impact values will differ  from one to another. These graphs catch the sustainability impact scores of the four alternatives for  all  the  sustainability  aspects  and  their  overlying  classifications,  indicating  which alternative scores best for what aspect and at which level. Interpretation of these graphs will be clarified in the case study (chapter 6). 

 

Figure 4.9 output graphs 

Figure 4.8 Example of 3D visualization (Taleai, Sharifi, Sliuzas, & Mesgari, 2007) 

Page 58: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

56| Chapter 4. – Sustainable Impact Assessment 

Detailed plot analysis   This  output  generates  a  detailed  overview  for  single  floor  of  a  particular  parcel.  The overview encompasses all the aggregated sustainability  impact values; all the single  impact values produced as a result of the land uses of the subject floor in comparison with all other functions; and the function combinations counts  indicating the number of existing function combinations for each scale  level visualized  in plots. This output allows the user to retrieve and analyze the underlying impact values for each of the aggregated values in order to get a better understanding of the dynamics in the area. An example of such a detail plot analysis is added in appendix VII. 

4.6 Conclusions In  this chapter  the Sustainability  Impact Assessment Model  (SIAM) and all  its components have  been  presented.  For  the  development  of  SIAM  two  methodologies  have  been combined: Analytical Hierarchy Process  (AHP) and an aggregation methodology developed by  Taleai et  al.  (2007)  although  the  latter has been  slightly  adjusted  for  the purpose  this research. SIAM systematically analyzes potential sustainability  impacts as a result of urban diversity, therewith answering sub‐question C1. 

AHP  is used here as multi‐criteria decision‐making tool. AHP structures a decision problem into a hierarchy with a goal, decision criteria, and alternatives. In the AHP, each element  in the hierarchy  is  considered  to be  independent of  all  the others—the decision  criteria  are considered  to  be  independent  of  one  another  and  the  alternatives  are  considered  to  be independent of  the decision  criteria and of each other. The AHP‐structure  is  illustrated  in figure 4.8. Pair‐wise comparisons should be used to measure the weights of the components of the structure, and finally to rank the alternatives in the decision.  

For the aforementioned ranking of alternatives, the aggregation methodology of Taleai et al. has been adopted broadly, only minor adjusted were deemed to be necessary. Aggregation at area  level has been added  to  the methodology and  the calculation procedure has been adjusted  slightly  in order  to consider  function combinations  in  the diagonal direction. The aggregation methodology  utilizes  AHP  and majority  additive‐ordered weighted  averaging (MA‐OWA). The result is an aggregation value that represents the majority and more or less indicating the influence of the minority, thus creating a more precise aggregation value. 

The  aggregation methodology  is  founded on  sustainability  impact matrices which  contain impact values  for each unique  function combination. One  sustainability matrix  for each of the  eleven  considered  sustainability  aspects  will  have  to  be  constructed  using  expert judgments. Another important input for the aggregation methodology is the case study data. SIAM requires detailed and structured spatial data about the project surroundings which will be  constructed  using  land  use  and  floor  classifications.  Furthermore,  the  aforementioned stakeholders’  values  represented  by weight  factors  for  each  of  the  sustainability  aspects should be entered. And finally, the project alternatives have to be determined. 

This  combined  methodology  then  calculates  a  sustainability  impact  value  aligned  to stakeholders’  values  for  each  floor  of  each  parcel  within  a  delineated  urban  area.  This process  is  repeated  for  all  the  alternatives.  The  outputs  of  SIAM will  indicate what  the impact  is of each alternative on building (c.q. project),  location and area  level, allowing the user to make a weighed choice for the best alternative. Furthermore, the outputs will enable 

Page 59: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|57 

the user to analyze the outcome thoroughly, providing the user insight about opportunities for a specific project with specific opportunities. 

Expert  interviews  revealed  that  sustainability  experts  usually  start  with  mapping  of stakeholders’ values and wishes. Subsequently, concrete solutions are developed based on knowhow and  intuition. SIAM  is a comprehensive model which will be very helpful  in  this process,  by  mapping  out  the  opportunities  and  by  enabling  simulation  of  alternatives. Furthermore,  thorough  analysis of  the outputs will  create  a better understanding of how land use  interaction can contribute to sustainability. SIAM will deliver a complete overview of potential solutions and will make the intuition factor redundant.  

SIAM can be used both as measurement tool, as described above – and as communication tool.  Potential  impacts  can  be  communicated  using  visualization  and  graphs  produced  in SIAM to other concerned stakeholders. The results of alternative analysis  in SIAM may give rise  to approach  certain  stakeholders. SIAM will  then  come  in handy as a  communication tool to present the sustainability potentials of certain land use configurations. 

It’s  important  to  emphasize  that  SIAM will  only  calculate potential  sustainability  impacts. These  potential  values  might  be  restricted  and  in  some  case  reinforced  by  local characteristics  (e.g.  the  subsurface of an area as described  in  chapter 3.6). SIAM will give clear  indications of potential  sustainability  impacts and will give  rise  to  investigate certain alternatives  further.  One  other  important  aspect  in  this  subsequent  process  is  the willingness of stakeholders to cooperate. Incorporating these variables in the development is unfortunately  unfeasible.  However,  SIAM  can  once  again  be  used  in  this  process  as  a communication tool to present the potential of possible collaboration. 

Expert  judgments  for  constructing each of  the  sustainability  impact matrices  is needed  to operationalize SIAM. Analysis of the different judgments will also give interesting insights in fertile singular land use combinations. This data collection and analysis will be presented in the next chapter.   

 

Page 60: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

58| Chapter 5. – Data collection & Analysis 

   

Page 61: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|59 

5. Data collection & Analysis This  chapter will  describe  the  data  collection  and  analysis  for  the  development  of  SIAM. Firstly, the data collection methodology for constructing the sustainability impact matrices is addressed. The resulting matrices, one for each sustainability aspect, are the main input for SIAM  and  will  actually  utilize  the  tool.  Reviewing  each  of  the  constructed matrices  will provide interesting insights into what extent the subject sustainability aspect is affected. In‐depth  analysis  of  the  combined  matrices  will  provide  insight  in  fertile  single  land  use combination on the one hand, and  incompatible  land use combinations on the other hand. Furthermore,  the  determination  of  the  weight  factors  of  the  scale  levels  for  each sustainability aspect will be described. These weight factors are relevant  in aggregating the building, location and area impact scores as described in the previous chapter. This chapter ends with concluding remarks about the data collection and analysis.    

5.1 Data collection The  sustainability matrices  will  be  the main  components  of  the  engine  of  SIAM.  These matrices will indicate to what extent sustainability impacts will occur in the field of a single sustainability  impact  as  a  result  of  co‐existence  of  particular  land  uses.  For  each sustainability aspect, a  sustainability  impact matrix will be  constructed.  SIAM will  retrieve impact  scores  from  each  of  these matrices  for  relative  land  use  combinations  and  will process  these  scores  in  order  to  calculate  an  aggregated  sustainability  impact  score  as described in the previous chapter. 

The  data  collection methodology  deviates  from  the methodology  used  in  the  reference study.  Instead  of  using  the  Delphi  method  this  research  relies  on  individual  expert judgments.  Decomposing  sustainability  into  several  aspects  enables  approaching  experts who are specialized in the field of one single particular aspect, to focus on the aspect which lies  in their field of expertise. Eleven experts, all with different backgrounds and expertise, have  been  approached  for  assessing  the  sustainability  impact  level  in  the  field  of  their expertise.  The  experts  have  judged  the  sustainability  impact  using  a  five‐point  scale  as presented and elaborated in the previous chapter: 

Highly Positive Impact (HPI) 

Moderate Positive Impact (MPI) 

Neutral Impact (NI) 

Moderate Negative Impact (MNI) 

Highly Negative Impact (HNI) 

In  total 105 unique  land use combinations have been assessed by each expert, which  is a rather time‐consuming task. Only one expert for each aspect has been approached. It would have been better to approach more experts but this was unfortunately not possible within the limited timeframe available for conducting this research. An extensive elaboration about the contents of the research and the objective of the questionnaire has been added to the questionnaire,  ensuring  a  thorough  understanding  about  how  to  fill  in  the  questionnaire, thus safeguarding the results. Furthermore, the experts have been thoroughly screened to ensure that the background of each expert matches the required profile for composing the matrix. An overview of the 11 selected experts and their backgrounds is shown in appendix I. Finally, the assessment have been checked on irrationality, meaning that by means of logical 

Page 62: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

60| Chapter 5. – Data collection & Analysis 

reasoning  the  result  should  be  explainable  and  results  should  not  show  any  signs  of indifferent answers. These measures were  taken  in order  to enhance  the  reliability of  the outcomes,  despite  the  limited  number  of  experts.  The  final  outcomes  are  presented  and explained in the next paragraph. 

5.2 Data review Using  the  data  collected  by means  of  expert  judgments  the  eleven  sustainability  impact matrices haven been constructed. Subsequently, each of  the matrices has been quantified using  the method  described  in  the  previous  chapter.  Reviewing  each  of  these  quantified matrices  provide  interesting  insights  which  will  be  presented  in  this  chapter.  All  the constructed matrices have been added to appendix III, as well as the quantified matrices. 

Energy In the field of energy, the cascading principle as presented in the study REAP (TU Delft, DWA and DSA, 2011) is very interesting in regard to this research, when it comes down potential synergy between urban land uses. REAP shows the potential of heat exchange and cascading between various urban  land uses and distinguishes suppliers and purchasers of either high, medium or  low temperature. According to the cascading principle, e.g. a purchaser of high temperature heating can act as a supplier of medium temperature heating for another land use. These principles are based  (re)use of  residual heating and  thus  lowering  the primary energy usage, one of  the main  indicators of  the  sustainability  aspect energy  as described earlier. Intermingling of land uses enables utilization of these principles. 

With this knowledge in mind, the sustainability impact matrix for energy (figure 5.1) can be explained.  This matrix  shows  positive  impacts  (impact  score  ≥  0.27) when  suppliers  of  a certain level temperature heating are matched with purchaser of this temperature heating. Companies and  industries are known  for being a high temperature supplier which explains why many  combinations  – which  require  lower  temperature heating  – with  this  land use category  result  in high  impacts. Existing  (relatively  low  insulated)  residential buildings and offices could act as suppliers of medium  temperature heating  for e.g. recent build  (proper insulated)  housing  and  offices.  Agriculture  (greenhouses)  could  be  described  as  a  low 

Table 5.1 Sustainability impact matrix for  Energy

Residential

Offices

Companies & Industry

Retail

Catering

Services

Educational

Healthcare

Cultural &

 Recreational

Sport

Agricultural

Urban green areas

Water(retention)

TransportationQauntification

1 Residential 0,12 0,27 0,53 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

2 Offices 0,27 0,27 0,53 0,27 0,12 0,27 0,27 0,27 0,27 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

3 Companies  & Industry 0,53 0,53 0,27 0,27 0,27 0,27 0,53 0,53 0,27 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

4 Retail 0,12 0,27 0,27 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12

5 Catering 0,12 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

6 Services 0,12 0,27 0,27 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

7 Educational 0,12 0,27 0,53 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

8 Healthcare 0,12 0,27 0,53 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

9 Cultural  & Recreational 0,27 0,27 0,27 0,12 0,27 0,27 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

10 Sport 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,27 0,12 0,12 0,12

11 Agricultural 0,27 0,27 0,27 0,12 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27 0,12 0,12 0,12 0,12

12 Urban green areas 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12

13 Water(retention) 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12

14 Transportation 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12 0,12

Page 63: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|61 

temperature purchaser  resulting  in positive combinations with high  temperature  suppliers like housing and companies & industry.  

Further remarkably is the absence of negative impact values (impact score ≤ 0.08), indicating that only positive  impact can occur  in the field of energy as a result of  intermingling urban land uses.  

In densely build urban areas a phenomena called urban heat  islands ( (Perez Arrau & Peña, 2011) might arise. Densely build urban area  showing an  increase  in air  temperature,  thus requiring  a  higher  primary  energy  usage  for  cooling  in  buildings  during  warm  seasons.   Adding water and urban green areas  to  these densely build urban areas  could  counteract this  phenomenon  by  decreasing  the  air  temperature  and  thus  lowering  the  demand  for energy usage for cooling. However, given the Dutch context with relatively small cities and the moderate  climate  this  is not  likely  to have  significant  impacts on  the primary  energy usage which is why this phenomenon is not notable in the sustainability matrix. 

Air Air  refers  to  the  air  quality  of  a  location, measured  using  the  levels  of  fine  particles  and nitrogen dioxide as indicators. A review of the sustainability matrix of air shows both positive and  negative  impacts  as  a  result  of  intermingling  of  specific  urban  land  uses.  Known  air polluters are transportation and industry, known air cleaners are green areas. Combinations with these land uses will result in respectively negative and positive impacts. 

Air quality could also be affected  indirectly as a  result of  functionalistic  intermingling. Co‐existence of certain land uses might result in increase of traffic pressure which will affect the air  quality  in  these  urban  areas  negatively.  These  affects  are  visible  in  the  sustainability impact matrix  for air as well. Especially the combinations with the residential  land use are sensitive for this phenomenon.  

Accessibility of Services   Accessibility of services represents the viability of an urban area which is determined by the level of local services. This measured by the distance between users and services. Functional intermingling  will  decrease  the  distance  between  services  and  users  which  is  especially visible  in the sustainability  impact matrix  in  land use combination with the residential  land use, explaining the positive impacts. 

Social Safety   Social  safety  refers  to  the  protection  or  the  feeling  of  protection  from  harm  caused  by human  behavior  in  public  space. One  of  the main  criteria  for  this  sustainability  aspect  is hourly activity in the public space. An abandoned industrial area in the evening and night is a good  example  of  an  area which  lacks  social  safety,  especially  at  these  hours  of  the  day. Functional intermingling will in many cases lead to an increase in street activity, and thus in an  increase  in social safety. This  is confirmed by  the sustainability matrix  for social safety. However, negative impacts are noticeable as well. One of downsides of adding urban green to an urban area  is  the negative  impact on social safety. Central Park  in Ney York city  is a well‐known  example,  a  place  one might  want  to  avoid  after  sunset.  But  in many  cases intermingling will  lead  to more social safety. Think of  inner‐cities with  lots of services and catering functions which will sometimes even result in a 24‐7 activity pattern. 

Page 64: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

62| Chapter 5. – Data collection & Analysis 

Noise Noise deals with the noise level in an urban area. The main indicators are noise production in dB  and  the  number  of  exposed  individuals.  The  degree  to  which  land  use  intermingle positively  depends  on  the  noise  production  of  each  land  use,  the  combined  number  of exposed people and the acceptance level of noise of users of both land uses. Residential land use is in general known for its vulnerability for noise which has partly contributed to current zoning area development principles.  

The acceptance level varies from person to person. In this regard, the BSR‐model developed by SmartAgent (Smart Agent, 2011) might be  interesting,  in which two main dimensions  in social  science  are  combined:  the  sociological  and  psychological  dimension.  This  study produced  four quadrants,  four worlds of experience,  from which people act and think, but also  the  level of  acceptance  are  related  to  these worlds. People  living  ‘in  the  red world’, characterized as dynamic, adventurous and living one day at a time,  would probably have a higher  level of  level with  regard  to noise  then people  living  ‘in  the green world’ who are predominantly  tranquil  and  prefer  peace  in  the  area.  However,  this  has  not  been incorporated  in  this  research because of  the broadly defined  land uses. Nevertheless  it  is worthwhile mentioning. 

Reviewing  the matrix  for  noise  indicates  the  vulnerability  of  the  residential  land  use  for noise; many combinations show a negative  impact. The same applies  for natural areas  like the  urban  green  areas.  The most  important  noise  producers  are  companies  &  industry, transportation and catering (think of crowded terraces) and education (think of school yards) which is indicated by the compatibility matrix for noise. 

Area and Identity   Area and Identity represents the socio‐political, cultural and physical space conditions and is formed by the relationships and  interaction between them. The  location, the spatial shape of an area, its use by the residents, their characteristics and value orientations, their way of dealing with each other, and  the atmosphere  together determine  the  identity of an area. Land uses can strengthen or weaken the identity of an area, represented by positive (impact score ≥ 0.27) and negative impacts (impact score ≤ 0.08). The matrix indicates industries and buildings as being one of the main threats in this regard. 

Social Cohesion   Social cohesion refers to the extent in which people and groups interact with each other. The main  indicator which  is  affected  by  functional  intermingling  is  the  number  of  encounters between  different  users  of  an  urban  area.  The  sustainability  impact  matrix  for  social cohesion  indicates  the  enormous  potential  of  functional  intermingling.  Especially combinations with  the  residential  land use  seem  to  result  in positive  impacts  in  regard  to social  cohesion.  Furthermore,  the  catering  function  is  obviously  the  ideal  place  for facilitating those encounters which to a lesser extent also implies for urban green areas and sport.  

Land‐ and space usage    Land‐ and space usage stands  for  the careful use of scarce space by  reusing existing  land, closing commodity cycles and by multiple use of space in space and time. The main indicator affected by  functional  intermingling  is multiple  land use  (opportunities). The  sustainability impact matrix for land‐ and space usage indicates the enormous potential in this regard. The 

Page 65: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|63 

challenge is to find opportunities to share facilities, intensifying the land usage. Parking lots can be shared by offices and residential land uses; urban green area can be used for sports, recreation  and  water  retention;  and  classrooms  can  also  be  used  for  childcare  or  for activities for the elderly. Just to give a few arbitrary examples. 

Sustainable Transport   Sustainable transport refers to the extent in which transportation of people and goods strain on the environment. The challenge  is to decrease the distance between services and users which can be achieved by functional intermingling. Decreasing this distance will decrease the transport need  and discourage  car usage.  The matrix especially  indicates  the potential of function combinations with residential land use. 

Area perception   Perception of area quality represents the degree to which users experience and appreciate the  surroundings, and  the extent  in which  this contributes  to  the well‐being of users. The main  indicators  are  green  diversity,  building  diversity,  presence  of  surface  water, opportunities for recreation, and functional lay‐out and accessibility. A lot of these indicators are  positively  affect  by  functional  diversity which  explains why  the matrix  shows   mainly positive sustainability  impact, Only  the combinations with companies and  industries might result in negative impacts. 

Flexibility Flexibility  refers  to  the ability of an urban area  to absorb  change as a  result of  social and economic  fluctuations.  The main  indicators  relevant  for  this  research  are  the  flexibility of buildings and  functional diversity. This  is of  course one of  the main aspects which will be primarily positively affected by functional intermingling. As described extensively in the first chapter functional diversity will improve the resilience to socio‐economic changes. Especially intermingling of  ‘red’  functions will counteract vacancy among these  land uses. Water and Urban green areas on the other hand will improve the overall quality of urban areas.  

Remarkably,  the  land use combinations with companies &  industry score negatively  in  the field of flexibility. This is probably related to the buildings structure and contamination level of  this  function  category which makes  it  less  suitable  for  other  land  uses,  and  thus  less flexible.   

5.3 Data Analysis Reviewing  each  of  the  sustainability  impact  matrices  separately  provide  insight  in  how particular  land use  combinations  score  in  terms of  sustainability  impacts  in  the  field of  a single  sustainability  impact.  The  next  step  is  to  perform  an  in‐depth  analysis  of  all  the matrices which should provide  insight  in fertile function combination on the one hand, and incompatible  function  combinations  on  the  other.  Land  use  combinations might  realize  a positive sustainability  impact for one sustainability aspect and negative  impact for another. It is equally interesting as it is important to analyze all matrices in order to get insight in to the total sustainability impact for each land use combination. 

Fertile land use combinations   The  aim  of  is  this  research  is  partly  to  explore  to  what  extent  functional  diversity  can contribute to realizing a sustainable environment.  In this regard,  it  is  interesting to analyze 

Page 66: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

64| Chapter 5. – Data collection & Analysis 

which  single  land use  combinations  results  in  the highest  (potential)  sustainability  impact and could therefore be labeled as the most fertile land use combinations. 

Table 5.2 gives insight into the most fertile land use combinations by indicating for each land use combination  in the field of how many aspects a positive sustainability  impact could be realized.  For  example,  the  6  for  the  combination  between  residential  and  retail  indicates that  this  specific  function potentially  results  for  six out of  the eleven matrices  in either a moderate or high positive sustainability impact.  

Based on the analysis presented in table 5.2 several conclusions can be drawn: 

None  of  the  land  use  combination  creates  a  positive  impact  for  all  eleven sustainability impacts.  

The most  fertile  function combinations are  the  residential  land use  in combination with cultural & recreational and agriculture which result in positive impacts for 9 out of 11 aspects. 

4

Residential

Offices

Companies & Industry

Retail

Catering

Services

Educational

Healthcare

Cultural &

 Recreational

Sport

Agricultural

Urban green areas

Water(retention)

Transportation

1 Residential 7 7 3 6 7 8 7 7 9 7 10 7 6 6

2 Offices 7 5 3 2 7 8 5 4 5 6 6 8 5 7

3 Companies & Industry 3 3 5 2 7 2 4 1 2 1 2 5 2 6

4 Retail 6 2 2 2 6 5 2 3 3 3 5 5 3 5

5 Catering 7 6 6 6 3 6 4 5 8 6 7 7 6 5

6 Services 8 8 2 5 6 1 4 5 6 4 5 4 3 5

7 Educational 7 5 4 2 3 4 3 6 5 7 8 7 5 6

8 Healthcare 7 4 1 3 5 5 7 3 4 6 6 7 5 5

9 Cultural & Recreational 9 5 1 3 8 5 4 4 2 6 6 7 6 5

10 Sport 7 7 1 3 6 2 7 6 6 4 4 7 6 5

11 Agricultural 9 6 3 4 5 3 8 6 5 4 2 6 5 2

12 Urban green areas 8 8 4 4 7 4 6 7 6 7 6 5 6 3

13 Water(retention) 6 5 1 3 6 3 5 5 6 6 5 6 3 2

14 Transportation 5 7 6 5 5 5 6 5 4 5 2 3 2 2

Table 5.2 Matrices analysis of positive impacts, indicating how many sustainability aspects are affected positively for each land use combination. 

2

Residential

Offices

Companies & Industry

Retail

Catering

Services

Educational

Healthcare

Cultural &

 Recreational

Sport

Agricultural

Urban green areas

Water(retention)

Transportation

1 Residential 1 1 6 1 2 1 1 0 1 0 0 1 1 2

2 Offices 1 1 3 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1

3 Companies & Industry 6 4 1 3 1 1 3 5 5 5 3 3 3 1

4 Retail 1 1 4 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1

5 Catering 2 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 2 1 1

6 Services 1 0 2 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1

7 Educational 1 1 4 1 1 0 0 0 0 1 0 2 1 1

8 Healthcare 0 0 5 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1

9 Cultural & Recreational 1 1 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2

10 Sport 1 0 5 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1

11 Agricultural 0 2 3 1 0 1 0 0 1 2 0 0 0 2

12 Urban green areas 1 1 4 2 2 1 3 1 0 1 0 0 0 2

13 Water(retention) 1 1 4 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 2

14 Transportation 3 1 1 1 1 1 2 1 2 1 4 3 3 1

Table 5.3 Matrices analysis of negative impacts, indicating how many sustainability aspects are affected negatively for each land use combination. 

Page 67: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|65 

Functional intermingling with residential land use on the one side seems to offer the best  chances  for positive  sustainability  impact. Most of  the  combinations with  the residential  land  use  proof  to  be  highly  fertile  except  for  the  combination  with companies and industry.  

Other prominent  land uses which – to a  lesser extent – seem to guarantee positive sustainability  impact  in  combination with  other  land  uses  are  offices,  educational land use and urban green areas. 

Incompatible land uses   Table 5.2 gives  insight  into  the most  incompatible  land use combinations by  indicating  for each  land use combination  in  the  field of how many aspects a moderate or high negative sustainability  impact  could  be  realized.  The  higher  the  number,  the  higher  the  level  of incompatibility  for  the  concerned  land  uses. Most  striking,  yet  not  surprisingly,  are  the combinations  with  companies  &  industries  as  being  relatively  incompatible.  For  some combinations  this  results  in  negative  sustainability  combinations  for  5  out  of  11 sustainability aspects. The  combination with  residential  land uses even  results  in negative sustainability  impacts  for 6 sustainability aspects. This  land use combination can  therefore be  labeled  as  the  most  incompatible  land  use  combination.  The  combinations  with transportation also show also a relatively high level of incompatibility. 

Note:  these conclusions are drawn based on  the assumption  that all sustainability aspects are equally important, thus have all the same weight. This research has shown though, that stakeholder participation is of the essence in contemporary urban developments. Concerned stakeholders  are  the  ones  to  determine  the  relative  importance  of  each  sustainability aspects  and  to  what  extent  negative  impacts  for  certain  sustainability  impacts  are acceptable. Incorporating the values of concerned stakeholders, which vary from project to project, might result in a totally different evaluation. In the influence of this very important external variable will be illustrated in the case study described in the next chapter.    

5.4 Scale factor determination Besides stakeholders’ values, scale is also recognized as an important variable in determining the sustainability impact level as described earlier in chapter 3. The impacts of functional of functional synergy can relate to different scale levels. To what extent the distance between land  uses  actually  affects  the  sustainability  impact  level  is  expected  to  vary  from  one sustainability aspect to another.  

The same sustainability experts were approached to asses to what extent scale matters for their subject sustainability aspect which lies in their field of expertise. A pair‐wise evaluation is  conducted  by  each  of  the  experts.  Subsequently,  weight  factors  (eigenvectors)  were calculated  using  analytical  hierarchy  process  (AHP).  The  calculation  process  has  been illustrated  in  the box on page 51. and  the  resulting weight  factors have been depicted  in table 5.4. The final result indicates that the weights differ for each sustainability aspect. For only 4 out of 11 aspects  the weights  for building,  location and area  level are equal. These weights will be used for the tertiary aggregation process as described  in the previous step. This was the last step in operationalizing SIAM. 

Page 68: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

66| Chapter 5. – Data collection & Analysis 

Energy

Air

Accessibility of Services

Social Safety

Noise

Area & Identity

Social Cohesion

Land‐ and Space Usage

Sustainable Transport

Area Perception

Flexibiliy

Building 0,43 0,20 0,14 0,33 0,64 0,33 0,33 0,65 0,33 0,33 0,64

Location 0,43 0,40 0,43 0,33 0,26 0,33 0,33 0,28 0,33 0,33 0,26

Area 0,14 0,40 0,43 0,33 0,10 0,33 0,33 0,07 0,33 0,33 0,10  

Table 5.4 Scale Weight Factors for each sustainability aspect

5.5 Conclusions This chapter has presented  the data collection needed  for  the operationalization of SIAM. The  main  input  components  are  the  eleven  sustainability  matrixes  for  each  of  the incorporated  sustainability aspects.  Individual expert  judgments have  formed  the basis  for each of the matrices. Analysis of the combined matrixes has provided insight in both fertile and incompatible land uses. Companies and Industry can based on the matrices analysis be labeled as the most incompatible land use. Most possible combinations with residential land use  and  offices  seem  to  be  the  fertile  land  use  combinations.  In  this  analysis  the sustainability  aspects  are  considered  to  equally  important.  In  practice,  the  concerned stakeholders will determine  the  relative  importance of each  the  sustainability aspects and whether  negative  sustainability  impacts  for  certain  aspects  are  acceptable  or  not.  This external  variable  will  probably  have  great  influence  on  the  optimum  configuration  of functions. 

In short, this chapter answers the following research questions: 

1) How much  do  particular  function  combinations  contribute  to  each  of  the sustainability criteria? 

2) Which  singular  combinations  of  land  uses  have  the  highest  potential  for contributing  to  a  sustainable  urban  environment  as  result  of  (re)arranging urban functions? 

The  answer  to  the  first  questions  can  be  found  in  the  sustainability  impact  matrices (appendix III). These matrices indicate to what extent co‐existence each of the 105 possible land  use  the  impact  in  the  field  the  considered  sustainability  aspect.  Analysis  of  these matrices has shown that the most fertile function combinations are the residential land use in combination with cultural & recreational and agriculture which result  in positive  impacts for 9 out of 11 aspects (table 5.2). 

 Furthermore,  functional  intermingling with  residential  land use on  the one  side  seems  to offer the best chances for positive sustainability impact. Most of the combinations with the residential land use proof to be highly fertile except for the combination with companies and industry. Other prominent land uses which – to a lesser extent – seem to guarantee positive sustainability  impact  in combination with other  land uses are offices, educational  land use and urban green areas. On the other  land use combinations with companies and  industries seam to result in negative impacts quite frequently (table 5.3) 

 

Page 69: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|67 

6. The utilization of SIAM SIAM has become operational by the  implementation of the sustainability  impact matrices and the scale factors. The final step is to put SIAM into practice in order to test the ability of the  tool and  to explore  the sustainability  impact of several degrees of  functional diversity. This chapter starts with an exploration of the effect of functional diversity on sustainability impact  levels.  Using  a  fictional  parcellation,  the  effect  of  several  degrees  of  functional diversity will be simulated and analyzed. Subsequently, a case study in the city of Rotterdam in which SIAM is tested extensively, will provide more insight in the operation and potential of SIAM as well as in the sensitivity of the generated results. 

6.1 Simulating functional intermingling As  described  in  the  first  chapter  of  this  report, many  researchers  and  urban  developers argue for functional diversity as mean for creating a more sustainable environment. But does functional  diversity  indeed  result  in  a more  sustainable  environment,  opposed  to mono‐functional environments? And  to what extent  is  sustainability  influenced by  the degree of diversity.  It  is  interesting  to  find  out whether  SIAM  is  able  to  assist  in  answering  these questions. For this purpose, a fictional simplified parcellation of 7 x 7 plots, each occupied by a single urban function which are located on the same level, is used to simulate sustainability impacts as a result of several degrees of functional diversity. 

In the Netherlands, three main mono‐functional environments  in densely build urban areas can  be  identified.  First  of  all, mono‐functional  residential  districts  can  be  found  in  urban environments which are usually  located  in  the  suburbs of Dutch cities. The  second mono‐functional  areas  are  (originally)  industrial  areas,  although  many  industrial  areas  start showing some degree of functional intermingling. Sports and recreational facilities have also found  their ways  to  these areas already. The  third and  final mono‐functional areas  in  the Netherlands  are  offices  clusters.  A  famous  example  is  the  office  cluster  next  to  Central Station in Rotterdam which often shows sign of desertion, despite of its central position in a densely populated area. 

The results of simulating each of these three mono‐functional areas are presented in figure 6.1.,  illustrating the final sustainability  impact values for each of the parcels  in the fictional environment.  Remarkably,  the  values  are  almost  similar  in  each  of  the  scenarios;  in  all scenario and show a slightly positive  impact value  for each of  the parcels since a value of 0.12 represents a neutral sustainability impact as described in chapter 4.  

   (a)  (b) (c) 

Figure 6.1 sustainability impact scores for each of the 49 parcels in  a mono‐functional environment: (a) residential, (b) companies & industrial and (c) offices

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15

Page 70: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

68| Chapter 6 – The Utilization of SIAM 

Suppose some office land uses will be added to a residential district, what would happen in terms  of  potential  sustainability  impact?  Intermingling  of  those  land  uses  creates opportunities  in  the  field of  social  safety, energy,  land‐ &  space usage and accessibility  to services as indicated in chapter 1. Intermingling of those functions should therefore result in higher (potential) sustainability impact values. Figure 6.2b illustrate the result of calculating the  impact  values  for  residential  area  to  which  some  office  functions  are  added  as  a secondary  functions,  resulting  in  an  residential  area  with  weak  functional  intermingling (table 3.1.). The plot division  is presented  in figure 6.2a  in which the numbers refer to  land uses  as  presented  in  table  3.2.  The  results  confirm  the  positive  impacts  on  sustainability impact values  for  the offices  (0.23) which are significantly higher opposed  to  the values  in mono‐functional areas of either of the two  land uses  (0.14,  fig. 6.2). These results  indicate the positive impact of functional diversity. 

 

                                    (a)                                       (b)

Figure 6.2 Weak functional intermingling of residential land uses and offices (b) result in an increase in sustainability impact values (a) 

 

Next, the degree of functional intermingling is increased. A parcellation in which residences (1.) and offices (2.) are both primary land uses and urban green areas (12.) and catering (5.) are secondary land uses is illustrated in figure 6.2a. Such a parcellation would be qualified as strong  functional  intermingling  (table 3.1). The results  (fig. 6.3)  look promising;  the  impact values of each of the parcels have increased considerably. Furthermore,  the  amplitude  of the  values  also  increased  which  now  fluctuate  between  0.19  and  0.32  which  represent considerable sustainability impacts.    

                                     (a)                                       (b) 

Figure 6.3 Strong functional intermingling of residential land uses and offices (b) result in higher sustainability impact values (a) 

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

1 1 2 1 2 1 1

1 1 1 2 1 1 1

1 1 2 1 2 1 1

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,23 0,15 0,23 0,14 0,14

0,14 0,14 0,15 0,21 0,15 0,14 0,14

0,14 0,14 0,23 0,15 0,23 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14 0,14

2 2 1 2 2 12 1

1 2 5 2 1 2 1

2 2 12 1 2 5 1

1 2 1 1 5 2 2

1 2 12 2 1 1 2

5 1 1 2 1 12 1

2 5 1 2 12 1 1

0,21 0,21 0,19 0,22 0,19 0,29 0,22

0,22 0,19 0,25 0,20 0,20 0,19 0,23

0,18 0,18 0,29 0,22 0,21 0,25 0,19

0,19 0,19 0,21 0,20 0,26 0,21 0,19

0,20 0,20 0,32 0,18 0,18 0,21 0,19

0,24 0,19 0,18 0,21 0,20 0,32 0,20

0,22 0,24 0,20 0,21 0,29 0,22 0,24

Page 71: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|69 

 Finally, a parcellation, in which the primary functions residences (1.), offices (2.) and cultural and recreational facilities (9.) are  intermingled with secondary functions urban green areas (12.) and retail (4.), has been simulated. This very strong intermingling results in the highest average potential sustainability values as  illustrated  in figure 6.4b. However, the amplitude of the values generate in this simulation are identical to the ones generated in the previous simulation.     

                                     (a)                                       (b) 

Figure 6.4 Very strong functional intermingling (b) result in an relatively high sustainability impact values (a)

Analysis  of  the  sustainability  impact  matrices  (table  5.2)  has  shown  that  the  land  use 

1 2 8 2 1 12 9

1 2 1 9 1 12 2

1 9 1 2 1 12 9

2 2 1 9 8 9 1

8 5 2 1 9 2 1

9 8 2 12 1 2 1

9 8 1 12 2 2 5

0,22 0,21 0,19 0,21 0,28 0,32 0,25

0,22 0,21 0,24 0,29 0,28 0,30 0,24

0,23 0,29 0,25 0,21 0,29 0,31 0,24

0,20 0,21 0,24 0,28 0,19 0,25 0,28

0,18 0,26 0,20 0,26 0,23 0,21 0,22

0,22 0,18 0,21 0,32 0,24 0,20 0,23

0,21 0,19 0,28 0,32 0,22 0,20 0,25

 

                                     (a)                              (b)   

 

                                     (c)                              (d)   

Figure 6.5 Several functionalistic configurations (a,c) and there corresponding impact calculation (b,d)

1 3 1 3 3 1 3

1 3 1 1 3 1 3

1 1 3 1 1 3 1

3 1 3 3 1 1 3

1 3 3 1 3 3 3

1 3 1 1 3 1 1

3 1 1 1 3 3 1

0,09 0,06 0,09 0,06 0,06 0,09 0,06

0,10 0,07 0,10 0,10 0,06 0,09 0,06

0,10 0,10 0,06 0,10 0,10 0,06 0,09

0,06 0,09 0,07 0,07 0,10 0,09 0,08

0,09 0,07 0,07 0,09 0,06 0,07 0,06

0,09 0,06 0,10 0,10 0,07 0,09 0,09

0,06 0,10 0,09 0,10 0,06 0,06 0,10

3 4 10 3 4 3 3

10 3 4 4 10 10 3

4 3 10 3 3 10 4

3 4 4 10 3 10 4

3 4 10 3 3 10 4

10 4 3 3 4 10 4

3 4 3 10 10 3 10

0,14 0,15 0,16 0,14 0,15 0,14 0,14

0,15 0,14 0,15 0,14 0,16 0,16 0,14

0,15 0,14 0,16 0,14 0,13 0,17 0,15

0,14 0,15 0,14 0,15 0,13 0,17 0,15

0,14 0,15 0,16 0,14 0,14 0,16 0,15

0,16 0,15 0,14 0,14 0,15 0,17 0,15

0,14 0,15 0,14 0,15 0,17 0,13 0,16

Page 72: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

70| Chapter 6 – The Utilization of SIAM 

combinations used  in the tests above have been  found as being relatively  fertile. But does this mean that the final sustainability impact value is proportional to the level of functional diversity? In order to draw conclusion in this regard, it is also interesting to analysis unfertile land use combinations.   Combinations with companies &  industries have proven to be  less compatible, especially  in combination with residences, cultural & recreational  facilities and sport  facilities  (table 5.3).   Several  configurations with different degrees of diversity using these  land  uses  have  been  simulated.  The  results,  illustrated  in  figure  6.5,  indicate  that functional  intermingling  of  urban  land  uses  not  necessary  result  in  positive  sustainability impacts.  The  first  configuration  –  a  mix  of  residences  and  industrial  land  uses  –  even potentially result in high negative sustainability impacts. But also same parcels in the second configuration show a lower value compared the mono‐functional areas.  

Based  on  these  findings  can  be  concluded  that  functional  intermingling  does  not automatically result in (potential) positive impacts. The first series of tests does indicate that there  is  relationship  between  the  number  of  different  function  and  the  height  of  the potential impact value. Various land uses often score higher then two identical land uses as depicted in the sustainability impact matrices.   Therefore, a higher degree of diversity might result  in  a  higher  sustainability  impact  value. However,  the  challenge  is  to  find  the  right configuration  on  urban  functions.  The  case  study  described  in  the  next  section will  give insight in how to achieve this. 

6.2 Case Study: Europoint Rotterdam Three office towers are  located next to the Marconi‐square  in western Rotterdam, and are known as the Europoint‐buildings  (Fig. 6.1), also popularly known as  ‘The Peak’  (Dutch: de Punt). The complex consist of a building named  ‘Overbeekhuis’  (Europoint  I) build  in 1965 and three office towers of 90 meters high build in the period 1971‐1975: Europoint II, III and IV  (Wikipedia,  2011).  These  22‐story  buildings,  each  offering  33.000  square  meter  of rentable space, are  located at the edge of Merwe‐Vierhavens, a port area mainly equipped for  the  transshipment of  fruit. However,  this  is  likely  to  change  in  the near  future as  this industrial area will be ‘returned’ to the city.  

The Europoint complex  is  located next  to an  important public  transport  junction: Marconi square. The  location  is encapsulated by an  industrial area  to  the south and  three  (mainly) residential  areas: Witte Dorp,  Tussendijk  and  Spangen. However,  the project  is  separated from these residential areas by the S114, which can be characterized as a barrier (Fig. 6.2). 

Figure 6.6 Europoint II, II and IV    Figure 6.7 The location of the Europoint Towers

Page 73: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|71 

To the south‐east of the  location Dakpark Vierhavenstrip has been realized only recently; a huge shopping boulevard with an urban green park on top of it.  

At the time of the build of Europoint II and III, the real estate market collapsed, and for some the towers stood vacant. Surprisingly, the municipality decided to purchase the buildings in 1976 and established two departments in the two towers (Gemeente Rotterdam, 2012). The municipality was hoping for a catalytic effect on the development of the adjacent industrial area.  The  allocation  of  2800  employees  was  expected  to  lead  to  small  scale  service establishments  and  stimulate  urban  activity  in  the  area which would  increase  the  urban quality significantly. Unfortunately,  the municipality did not succeed  in  their objective and will now move the departments to another location, leaving 66.000 square meters of empty office space behind.  

Europoint  IV  has  recently  been  baptized  to  Rotterdam  Science  Tower  (RST).  This  tower provides  accommodation  for  several  companies  in  the  field  of  Health  &  Life  Science (Gemeente Rotterdam, 2012). The  Initiators –  the municipality of Rotterdam and Erasmus MC – have so far successfully established five companies which are active in this professional field  in  the  RST.  Furthermore,  an  academy  of  Zadkine  is  also  located  in  the  building. Nevertheless, 8000 square meters of rentable space is still vacant.  

Given the current market conditions,  it will be a huge challenge to  find new occupants  for the  vacant  space  of  these  three  buildings.  Therefore,  all  possibilities  will  have  to  be considered,  including redevelopment for other utilities. This actuality of this task, the scale of the towers, the  functional diversity of the neighborhood and the absence of a specified program of demands makes this case study the ideal testing ground for SIAM. Furthermore, SIAM will  give  insight  to  the  contribution of  the project’s  surroundings  in  terms of urban quality which was the initial object of the municipality in the first place.  

6.3 Project data  In  order  to  calculate  the  potential  sustainability  impacts,  several  project  data  inputs  are required. First of all, the parcels which will be  incorporated  in the calculation process need to be identified by the user. In this case, the project boundary is set by drawing a circle with a radius of approximately 300 meters around the project (fig. 6.8). Land uses of each parcel located within this boundary will be considered  in the calculation process. Also the project surroundings have been determined for analysis purposes. For this case study, a total of 71 parcels have been identified as illustrated in the parcel ID Map in appendix IV. 

Next, all land uses within this perimeter need to be identified and subsequently classified by means  of  the  floors  classification  and  land  use  classification  procedures  as  described  in chapter  4.  The  function map  in  figure  6.9  illustrates  the main  functions  surrounding  the project area. Although located at the edge of an industrial area, not all land uses have been classified as Companies & Industrial. The industrial area also houses a bar, a nightclub (both catering), some offices and a  large retail company. The three residential areas to the north and to east of the project, are mainly residential but also house a certain degree of services, educational facilities, offices and retail. A detailed ID‐table which includes all land uses of all considered parcels has been added to appendix V.  

Page 74: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

72| Chapter 6 – The Utilization of SIAM 

Figure 6.8 Neighborhood Assessment: project (1.), Project Surrounding (2.) and Project Area (3.) 

Figure 6.9 Function Map

Page 75: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|73 

6.4 The Alternatives For  testing  SIAM  using  this  particular  case  study,  four  alternatives  for  the  functional arrangement of the three towers will have to be composed. Analyzing these alternatives will give  insight  to  which  alternative  anticipates  on  its  surroundings  the  best  and  why.  The knowledge  about  fertile  land  use  combinations  acquired  by  means  of  data  analysis  as described in the previous chapter, comes in hand for composing the alternatives. Each of the alternatives will be described below and an overview is depicted in table 6.1. 

Alternative A  ‐ ‘Business as Usual’   Alternative A can be described as the business as usual alternative, or the zero alternative. No  land  use  changes  have  been  implemented  for  this  alternative;  the  office  and  partly educational  function  for all  towers have been retained. This alternative  therefore assumes an  interested  party will  be  found  for  letting  all  vacant  offices  space,  despite  the  difficult market conditions. 

Alternative B  ‐ ‘Rotterdam Science Complex’   This second alternative builds on the initiated idea of creating a science tower. This concept is extended over all of towers in this alternative, thus creating a science complex in multiple field of expertise. This might be an  interesting  alternative  since  research  indicated  a high compatibility level of the combination between educational and companies & industry. This alternative therefore tries to connect and take advantage of its surroundings.    Alternative C  ‐ ‘Crossing the Barrier’   This third alternatives foresees in a high degree of residential functions. The towers rise high above  its surrounding making  it an  interesting  for residents to  live  in. Residents who cross the barrier and enter this urban area might have positive impacts for the urban quality of the area. However, the data analysis in the previous chapter has indicated the incompatibility of residential land use and companies & industry. The highly industrial surrounding may result in conflicts  in terms of sustainability. The success of this alternative highly depends on the various other  land uses  in  the neighborhood which will have  to balance out  the negative impacts which will occur as a result of the intermingling with companies & industries. 

Business as Usual Science Complex Crossing Barrier Unité d'Habitation

Location Level Alternative A Alternative B Alternative C Alternative D

Plinth Offices Educational Residentual Catering

Center Section Offices Offices Residentual Residentual

Top Section Offices Offices Residentual Residentual

Europoint III ‐ low rise Plinth Offices Offices Services Urban Green

Plinth Offices Healthcare Residentual Residentual

Center Section Offices Healthcare Residentual Residentual

Top Section Offices Offices Residentual Agricultural

Europoint IV ‐ low rise Plinth Offices Catering Urban Green Area Retail

Plinth Educational Educational Residentual Education

Center Section Offices Educational Residentual Offices

Top Section Offices Offices Residentual Sport

Europoint IV ‐ high rise

Europoint III ‐ high rise

Europoint II ‐ high rise

 

Table 6.1 Land use Overview for each of the alternatives

Page 76: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

74| Chapter 6 – The Utilization of SIAM 

Alternative D  ‐ ‘Unité d’Habitation’  This  fourth  and  final  alternative  presents  a  combination  of  alternatives  A,  B  and  C.  A balanced mix of urban land use might result in relatively high sustainability impacts by trying to connect to neighboring  land uses  in all direction. This alternative  is named after a  living complex designed by Le Corbusier which contained internal shopping street and facilities on the roof for its inhabitants. The high level of functional diversity on project level might result in high sustainability impact values.   

6.5 Results After simulating all alternatives a comparison can be made and the best alternative can be selected. For this simulations each of the aspects are assumed to have equal weight factors. Figure 6.10 presents the average sustainability impact values for the all floors at project level (as depicted  figure 6.8). These values  indicate  to what extent  sustainability  impact can be realized  as  a  result  of  a  certain  functional  arrangement which  obviously  differs  in  each alternative.  The  results  presented  below  designate  alternative  D  as  being  the  best alternative since the high average sustainability  impact score  is obtained using this specific functional  arrangement.  However,  the  radar  graph  indicates  that  alternative  D  is  not superior  for  every  sustainability  aspect.  Especially  in  the  field  of  energy  other  alternative score evidently higher.  In the field of flexibility and social safety alternative D  is outclassed by  alternative  C.  The  PPP  and  Vitruvian  graph  on  the  right  show  only  little,  negligible differences. 

 

 

 

Figure 6.10 Alternative comparisons on project level 

Energy

Air

Accessability to 

services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception 

Area

Flexability

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Alternative A 2 0,28 0,10 0,14 0,12 0,11 0,20 0,17 0,15 0,20 0,10 0,28

Alternative B 1 0,23 0,11 0,16 0,17 0,10 0,22 0,17 0,25 0,22 0,15 0,35

Alternative C 11 0,14 0,11 0,16 0,24 0,12 0,16 0,16 0,16 0,23 0,16 0,44

Alternative D 7 0,17 0,14 0,21 0,19 0,10 0,21 0,19 0,31 0,30 0,21 0,40

Sustainability Aspects

0,18

0,21Avarage Compatibility 

Value

3 3

0,17

0,19

Energy

Air

Accessability to services

Social Safety

Noise nuisance

Area and IdentitySocial Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception Area

Flexability

Planet

People Profit

Utility Value

Experiential Value

Future Value

Page 77: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|75 

In  practice,  the weights  for  each  of  the  sustainability will  not  be  equal.  The  influence  of involved stakeholders has been discussed extensively in this chapter and the values of these stakeholders will be decisive in selecting the best alternative.  

Example: The case  introduction already mentioned  the municipality as being an  important stakeholder because of their involvement in the science tower. Moreover, municipalities are always  involved  in urban development projects  in  the Netherlands, usually  as one of  the main stakeholders. Suppose the municipality of Rotterdam has decided to focus the future value of an area, as a  response  to  the vacancy  issues described  in  the  first chapter of  this report. Using  the pair‐wise comparison methodology of AHP  the weight  factors have been calculated by displacement  in  this municipality point of view  (appendix VIII and  framed  in red in table 6.2). The future‐minded approach has resulted in relatively high weights for the aspects Area &  Identity, Social Cohesion and Flexibility, which make sense as  these values together determine  the  future value  (figure 4.8). Weights  for  the parents People, Profit & Planet are assumed to be equal in order to ensure the balancing of these capitals (Elkington, 1998).  In this way the earlier presented outcomes of SIAM will be matched to stakeholders’ values. Nevertheless, alternative D still comes out best (table 6.2). 

It is interesting to find out to what extent the model changes as a result of alternating weight factors. This can be analyzed using a sensitivity analysis (Dalalah, AL‐Oqla, & Hayajneh, 2010) which will  illustrate  the  effect  of  altering weight  factors.  First,  consider  the  sustainability aspect energy. The share of this aspect  is  increased to an extreme of 90% of the mail goal, leaving 10 %  for  the others  in  the  same group  to  share while keeping  the proportionality between  each.  In  this  case,  the  outcome  is  exactly  the  same  since  the weight  factor  for energy was already 80%. 

This weight increase process has been repeated for each of the sustainability aspects (Table 6.2).  Extreme  increase  of  each  of  the  aspects  has  resulted  for  two  scenarios  in  different outcomes: an increase for social safety and noise nuisance which is explainable by observing the results presented in figure 6.10. Alternative D is superior for almost every single aspect. However,  alternative  C  outclasses  alternative D when  it  comes  down  to  social  safety.  By increasing  the  relatively  low weight  factor  for social safety extremely, alternative C comes out  best.  This  sensitivity  analysis  confirms  the  high  influence  of  stakeholders  in contemporary urban development. A more varied alternative comparison outcome  for  the 

Table 6.2 Results sensitivity analysis 

Energy

Air

Accessability to 

services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land 

Usage

Sustainable 

Transport

Quality perception 

Area

Flexability

A B C D

0,80 0,20 0,07 0,13 0,05 0,31 0,45 0,08 0,24 0,13 0,54 0,20 0,20 0,21 0,22

0,90 0,10 0,07 0,13 0,05 0,31 0,45 0,08 0,24 0,13 0,54 0,20 0,20 0,21 0,22

0,10 0,90 0,07 0,90 0,05 0,31 0,45 0,08 0,24 0,13 0,54 0,15 0,17 0,20 0,21

0,80 0,20 0,90 0,01 0,01 0,03 0,05 0,08 0,24 0,13 0,54 0,20 0,20 0,21 0,23

0,80 0,20 0,01 0,90 0,01 0,03 0,05 0,08 0,24 0,13 0,54 0,18 0,20 0,23 0,22

0,80 0,20 0,01 0,01 0,90 0,03 0,05 0,08 0,24 0,13 0,54 0,19 0,18 0,18 0,19

0,80 0,20 0,01 0,02 0,01 0,90 0,06 0,08 0,24 0,13 0,54 0,21 0,21 0,20 0,22

0,80 0,20 0,01 0,02 0,01 0,06 0,90 0,08 0,24 0,13 0,54 0,19 0,20 0,21 0,22

0,80 0,20 0,07 0,13 0,05 0,31 0,45 0,90 0,03 0,01 0,06 0,18 0,19 0,18 0,22

0,80 0,20 0,07 0,13 0,05 0,31 0,45 0,01 0,90 0,02 0,07 0,20 0,20 0,21 0,23

0,80 0,20 0,07 0,13 0,05 0,31 0,45 0,01 0,03 0,90 0,06 0,17 0,18 0,17 0,19

0,80 0,20 0,07 0,13 0,05 0,31 0,45 0,02 0,05 0,03 0,90 0,21 0,20 0,22 0,23

Sustainability Aspects Alternative Impact Values

Sensitivity Analysis

Page 78: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

76| Chapter 6 – The Utilization of SIAM 

alternatives  would  probably  have  resulted  in  more  diverse  range  of  outcomes  in  the sensitivity analysis. Stakeholder will decide which alternative suits them best based on their own preferences. 

Furthermore, it’s interesting to analyze how individual land uses do in terms of sustainability impact  value.  Table  6.3  depicts  an  overview  of  all  sustainability  impact  values  of  each individual  land uses within  the project area. Underlying building,  location and area values (figure)  are  also  included  in  the  overview  in  order  to  enable  the  user  to  analyze which subject floor score relatively good on what  level. E.g. the plinth function of parcel 5 (urban green area) generates a relative high sustainability impact value on location level, indicating that this functions is highly compatible with its direct surroundings in terms of sustainability (table 6.3). An extensive analysis output  sheet  for  this  specific  subject  floor  (appendix VII) shows that this is mainly due to the high sustainability impact values for land‐ & space usage, quality area perception and flexibility as a result of adjacent offices and residences. It’s also possible to generate these outputs for a single aspect opposed to the overall impact values, allowing the user to focus on a single aspect. 

This  example  shows  how  the  combined  outputs  of  SIAM  provide  insight  about  potential sustainability  impacts  and  provides  insight  in  the  formation  of  these  values,  indicating  to what extent land uses benefit from its surroundings. 

 

Table 6.3 Detailed overview of sustainability impact values for each subject floor 

Final Sustainability Im

pact Value

Building Su

stainability Im

pact Value

Location Sustainab

ility Im

pact Value

Area Su

stainability Im

pact Value

Final Sustainability Im

pact Value

Building Su

stainability Im

pact Value

Location Sustainab

ility Im

pact Value

Area Su

stainability Im

pact Value

Final Sustainability Im

pact Value

Building Su

stainability Im

pact Value

Location Sustainab

ility Im

pact Value

Area Su

stainability Im

pact Value

Final Sustainability Im

pact Value

Building Su

stainability Im

pact Value

Location Sustainab

ility Im

pact Value

Area Su

stainability Im

pact Value

1 1 Basement P

2 1 Plinth P 0,21 0,21 0,21 0,19 0,20 0,20 0,19 0,19 0,18 0,17 0,19 0,16 0,22 0,23 0,20 0,20

3 1 Center  P 0,18 0,18 0,16 0,19 0,21 0,21 0,19 0,20 0,18 0,17 0,18 0,16 0,21 0,23 0,19 0,19

4 1 Top P 0,18 0,17 0,16 0,19 0,20 0,21 0,17 0,19 0,17 0,17 0,18 0,16 0,22 0,25 0,19 0,22

5 2 Basement P

6 2 Plinth P 0,16 0,15 0,16 0,18 0,19 0,17 0,18 0,22 0,18 0,17 0,19 0,15 0,21 0,22 0,23 0,15

7 2 Center  P 0,16 0,15 0,15 0,19 0,19 0,17 0,18 0,23 0,17 0,17 0,19 0,16 0,21 0,24 0,22 0,16

8 2 Top P 0,16 0,15 0,15 0,19 0,18 0,18 0,17 0,19 0,17 0,17 0,18 0,16 0,28 0,31 0,26 0,27

9 3 Basement P

10 3 Plinth P 0,17 0,15 0,17 0,19 0,21 0,21 0,19 0,20 0,17 0,17 0,16 0,16 0,20 0,23 0,18 0,19

11 3 Center  P 0,17 0,15 0,16 0,19 0,18 0,18 0,17 0,20 0,17 0,17 0,17 0,16 0,18 0,20 0,18 0,16

12 3 Top P 0,17 0,15 0,16 0,19 0,18 0,17 0,17 0,19 0,17 0,17 0,17 0,16 0,18 0,19 0,19 0,16

13 4 Basement S

14 4 Plinth S 0,22 0,25 0,22 0,18 0,21 0,25 0,20 0,18 0,21 0,25 0,19 0,20 0,21 0,25 0,20 0,19

15 4 Center  S 0,20 0,25 0,16 0,19 0,20 0,25 0,16 0,19 0,21 0,25 0,19 0,20 0,21 0,25 0,19 0,20

16 4 Top S

17 5 Basement P

18 5 Plinth P 0,17 0,00 0,16 0,18 0,17 0,00 0,16 0,18 0,20 0,00 0,22 0,19 0,26 0,00 0,26 0,27

19 5 Center  P

20 5 Top P

21 6 Basement P

22 6 Plinth P 0,18 0,00 0,18 0,18 0,18 0,00 0,19 0,18 0,22 0,00 0,19 0,27 0,16 0,00 0,15 0,20

23 6 Center  P

24 6 Top P

1

Alternative A Alternative B Alternative C Alternative DAvarage Compatibility 

Value

Page 79: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|77 

For creating an easier readable overview of all sustainability impact values to create 3D map which  places  the  values  for  the  subject  floor  in  their  actual  surroundings  (Figure  6.11). However, this  is not within the abilities of SIAM which will only deliver the values for each floor. An external visualization program is needed to produce such a 3D map. 

   

 

Figure 6.11  Sustainability impact 3D map for alternative D

6.6 Conclusion The  chapter  has  presented  an  answer  to  the  final  sub‐question:  Can  functional  diversity indeed be considered as a precondition for creating a sustainable urban environment? 

Experimentation with  SIAM  has  shown  that  functional  diversity  not  necessarily  results  in positive sustainable impacts.  It is the challenge to combine those land uses which together create a synergetic solution. The matrices analysis made earlier will be helpful in finding the right  land  use  combinations  which  actually  result  in  positive  impacts.  It  is  essential  to interact with  land uses ‘offered’ by the surroundings of a specific project. Only when acted upon those opportunities optimum sustainability impacts can be realized. 

The  case  study  Europoint  was  found  as  the  ideal  testing  ground  for  SIAM.  Several alternatives have been simulated: ‘business as usual’, ‘science center’, ‘crossing barriers’ and ‘Unité  d  ‘Habitation’.  The  configuration  of  each  of  the  alternative  is  partly  based  on knowledge  gained  in  the matrices  analysis  about  fertile  function  combinations  and partly based  on  functionalistic  characteristics  of  the  Europoint  area.  The  generated  outputs  of SIAM  indicated  that  the  functional arrangement of Alternative D will  (potentially) result  in the highest sustainability impact values. The mix of land uses on project level respond better to its surroundings opposed to the other alternatives. 

Sensitivity  analysis  has  confirmed  stakeholders’  values  as  a  very  important  variable. Stakeholders highly affect the outcomes of SIAM depending on their own values and each of the sustainability  impact scores.  Incorporating  these values enables  the user  to match  the acquired sustainability impacts to stakeholders’ interests. Thus the sustainability impacts are tailored  to  the wishes  of  (a)  involved  stakeholder(s),  providing  insight  to what  extent  a functionalistic arrangement can be beneficial for them. 

Page 80: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

78| Chapter 6 – The Utilization of SIAM 

In  conclusion,  this  case  study has  revealed  the enormous potential of SIAM. This  tool not only simulates sustainability impacts, but also enable the user the compare alternatives and match  them  to  stakeholders’  values.  Furthermore,  the  outcomes  can  be  analyzed thoroughly,  providing  insight  about  the  formation  of  values  and  thus  creating  a  better understanding  in  how  sustainability  impacts  as  a  result  of  functional  intermingling  in  a complex urban environment come about. 

 

Page 81: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|79 

7. Conclusion and Recommendations  

7.1 Conclusions A systematic analysis of possible synergetic solutions by (re)positioning functions in an urban environment  is missing.  The  challenge  is  to  comprehend  the  effect  of  possible  function combinations on economic, ecological and socio‐cultural values in relation to each other. 

The  added  value of  functional diversity  and  the opportunities offered by  intermingling of urban  land  uses  is  widely  acknowledged.  Dutch  planning  and  designing  tend  to  apply defensive and narrowed approaches  though when  it comes down  to  function allocation  in urban  development.  An  offensive  and  more  integrated  approach  is  needed  which systematically  investigates  potential  added  value  to  a  sustainable  urban  environment  as result of (re)arranging urban functions. 

This research  is aimed at filling this gap by providing a tool which provides  insight  into the potential sustainability impacts as a result of a certain configuration of urban functions in a specific urban context. Current practice in the process of composing a program of demands for an area of building starts with mapping of stakeholders’ values and wishes in the process of  composing  a  program  of  demands  for  an  area  of  a  building.  Subsequently,  concrete solutions are developed based on knowhow and intuition. A comprehensive model could be very helpful in this process, by mapping out the opportunities and by enabling simulation of alternatives. The  tool which measures  sustainability  impacts as a  result of  co‐existence of certain  land  uses.  The  tool  which  generates  a  complete  overview  of  potential  solutions would make the intuition factor in urban development redundant.  

For  the  development  of  a  sustainability  impact  assessment  model  (SIAM),  two methodologies have been combined: Analytical Hierarchy Process (AHP) and an aggregation methodology developed by Taleai et al. (2007) although the latter has been slightly adjusted for the purpose this research.  

AHP  is used as multi‐criteria decision‐making  tool. Research has  shown  that many criteria have to be considered in sustainable urban development: a total of 33 sustainability aspects have  been  identified.  It  is  impossible  for  aspects  to  consider  every  individual  aspect  Applying AHP  ensures  that  each  of  these  aspects will  be  incorporated.   AHP  structures  a decision problem into a hierarchy with a goal, decision criteria, and alternatives. Within the framework  of  this  research,  the  goal  is  to  maximize  positive  sustainable  impacts  by strategically  arranging  urban  functions.  The  criteria  are  the  11  selected  sustainability aspects.  And  the  alternatives  are multiple  functional  arrangements  for  a  specific  urban development  project.  By  assessing  the  sustainability  impacts  in  the  field  of  each  of  the sustainability aspects, alternative can be compared on  sustainability impacts levels. 

For  assessing  the  impacts  in  the  field  of  a  single  sustainability  aspect  the  aggregation methodology  of  Taleai  et  al.  has  been  adopted  broadly,  only  minor  adjustments  were deemed to be necessary. Aggregation at area level has been added to the methodology and the  calculation  procedure  has  been  adjusted  slightly  in  order  to  consider  function combinations  in  the  diagonal  direction.  The  aggregation  methodology  utilizes  AHP  and 

Page 82: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

80|  

majority additive‐ordered weighted averaging (MA‐OWA). The result is an aggregation value that represents the majority and more or  less  indicating the  influence of the minority, thus creating a more precise aggregation value. 

The  aggregation methodology  is  founded on  sustainability  impact matrices which  contain impact values  for each unique  function combination. One  sustainability matrix  for each of the eleven considered sustainability aspects has been constructed using expert  judgments. Analyze  of  these matrices  have  confirmed  the  enormous  potential  of  functional  diversity which is described in literature (chapter 3).  

Another  important  input  for  the  aggregation methodology  is  the  case  study  data.  SIAM requires detailed and structured spatial data about  the project surroundings which will be constructed  using  land  use  and  floor  classifications.  Furthermore,  the  aforementioned stakeholders’  values  represented  by weight  factors  for  each  of  the  sustainability  aspects should be entered. And finally, the project alternatives have to be determined. 

The final and highly significant input is the stakeholders’ values. The participation and power of stakeholders  in urban development  is  increasing as described  in chapter 1. Stakeholders will have a decisive role in urban development. Incorporating their requirements and values is therefore essential. SIAM foresees in this by enabling definition of weight factors for each of the criteria. The user of SIAM  is expected to retrieve these values which could be done using AHP and pair‐wise comparison as described in the case study.  

This  combined  methodology  then  calculates  a  sustainability  impact  value  aligned  to stakeholders’  values  for  each  floor  of  each  parcel  within  a  delineated  urban  area.  This process  is  repeated  for  all  the  alternatives.  The  outputs  of  SIAM will  indicate what  the impact is of each alternative on building, location and area level, allowing the user to make a weighed  choice  for  the best alternative. Furthermore,  the outputs will enable  the user  to analyze the outcome thoroughly, providing the user insight about opportunities for a specific project with specific opportunities 

Based on  testing  and utilizing  SIAM  in  several  studies  the main  research question  can be answered, which is: 

“Does intermingling of urban land uses contribute integrally to creating a sustainable urban environment  and  how  could  the  resulting  (potential)  sustainability  impacts  be  analyzed systematically within a specific urban context?” 

The  answer  to  the  second  part  of  the  question,  concerning  the  systematical  analysis  of functional diversity, has been found in the development of SIAM. Calculating and visualizing sustainability impact for each of the individual aspects allows the user to analyze the effect of functional intermingling systematically. 

The  first part  is  answered by means of  testing  and experimenting with  SIAM.  The  results have shown that functional diversity not necessarily results  in positive sustainable  impacts.  It the challenge to combine those land uses which together create a synergetic solution. The matrices  analysis made  earlier will  be  helpful  in  finding  the  right  land  use  combinations which actually result in positive impacts. It’s essential to interact with land uses ‘offered’ by the  surroundings  of  a  specific  project. Only when  acted  on  those  opportunities  optimum sustainability impacts can be realized.  

Page 83: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|81 

SIAM can be used both as measurement tool, as described above – and as communication tool. Potential  impacts  can be  communicated using  visualizations  and  graphs produced  in SIAM to other concerned stakeholders. The results of alternative analysis  in SIAM may give rise  to approach  certain  stakeholders. SIAM will  then  come  in handy as a  communication tool to present the sustainability potentials of certain land use configurations. 

It’s  important  to  emphasize  that  SIAM will  only  calculate potential  sustainability  impacts. These  potential  values  might  be  restricted  and  in  some  case  reinforced  by  local characteristics.  SIAM will  give  clear  indications of potential  sustainability  impacts  and will give rise to investigate certain alternatives further.     

7.2 Recommendations For constructing the sustainability matrices – which form the foundations of SIAM – only one expert  has  been  approached  for  each  sustainability  aspect.  This was  a  conscious  choice made for manageability purposes. Although several measures have been taken to ensure the reliability of these single data inputs, it would be better to involve multiple experts for each individual  sustainability  aspect  in  order  to  enhance  the  reliability  of  this  important  data. Several scientific methodologies are available to check or to ensure the reliability of the data provided by a limited number of experts, like the Delphi method or Cohen’s Kappa. 

Second, combinations of the broadly defined land use categories were sometimes different to assess according to some of the experts. Educational land uses for instance could refer to a  small elementary  school or a huge university. This  is obviously a huge difference which might effect the assessment of  impacts as a result of certain  functional combinations with education. Decomposing the broadly defined land use categories into smaller specified land use categories would sharpen the assessments of experts, thus sharpen the output of SIAM. Moreover, once again was chosen for these broad definitions for manageability issues. 

Third,  the number of  sustainability  aspects  considered  in  this  research was  limited  to 11. These were selected after consultation with several experts as the most sensitive aspects for functional diversity. However, increasing this number would result in more precise outputs, thus giving a better indication of potential sustainability impacts. It will not be necessary to incorporate  all  aspects  since  some  of  them  or  not  at  all  affect  by  urban  land  use combinations,  like wind  for  instance. However,  it  is conceivable to  increase the number of considered aspects in order to sharpen the outcomes of SIAM. 

These are three recommendations in regard to the quality and reliability of SIAM. Additional research  would  also  improve  the  use  of  SIAM.  For  incorporating  stakeholders’  values correctly  in SIAM,  it might be  interesting to some additional research about how to match these  stakeholders’  values.  AS  described  in  this  report,  many  stakeholders  are  usually involved  in  urban  development,  often  with  diverging  values.  Such  a  research  might  be beneficially for the utilization of SIAM in order to incorporated these values correctly. 

Finally,  a  practical  recommendations:  the  way  of  entering  the  project  data  in  SIAM  is somewhat  old  fashion  and  time‐consuming.  It would  be  interesting  to  connect  SIAM  to Geographical Information Systems (GIS) in this regard. This would simplify the processing of project data, therewith increasing the ease of use of SIAM. 

Page 84: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

82|  

Overall can be concluded that a good foundation is created for SIAM, based on literature and expert  interviews.  However,  there  is  certainly  room  for  improvement.  Processing  these recommendations  described  above would  result  in  the  perfect  tool which  systematically analyses the potential sustainability  impacts as a result of a (re)arrangement of urban  land uses in a densely built‐up urban area, allowing the user to experiment with various land use configurations in order to find the perfect balance. 

   

Page 85: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|83 

 

References  

Literature: ABF  Research.  (2010).  Primos  Prognose  2009:  De  toekomstige  ontwikkeling  van  bevolking,  huishoudens  en woningbehoefte. Delft: ABF Research. 

Agentschap  NL.  (2011).  Toekomstwaarde  NU!  Duurzaamheid  verzilveren  in  gebiedsontwikkeling.  Utrecht: Agentschap NL. 

Bouwfonds  Ontwikkeling.  (2009).  NAW  Dossier:  Duurzame  Gebiedsontwikkeling.  Hoevelaken:  Bouwfonds Ontwikkeling. 

Buma, W. (2011). Natuur als Leermeester. TVVL Magazine , 49‐50. 

Coyle, G. (2004). The analytical hierarchy process. Pearson Education Ltd. 

Dalalah, D., AL‐Oqla, F., & Hayajneh, M.  (2010). Application of the Analytic Hierarchy Process  (AHP)  in Multi‐Criteria Analysis of the Selection of Cranes. Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering , 567‐578. 

Dam, E. t. (2011). Sleutelen aan nieuw, duurzame businesscases onder gebouwen en gebieden. Vastgoedvisie , 102‐105. 

DGBC.  (2011).  BREEAM‐NL  Gebiedsontwikkeling.  Keurmerk  voor  Gebiedsontwikkeling.  Beoordelingsrichtlijn Gebieden. Rotterdam: Dutch Green Building Council. 

Dorst, M. v. (2005). Een duurzaam leefbare omgeving. Delft: Uitgeverij Eburon. 

Duijvestein. (2002). Milieu‐tetraeder. Retrieved March 21, 2012, from Boom: www.boomdelft.nl 

Elkington, J. (1998). Cannibals with Forks: The Triple Bottom Line. Oxford: John Wiley and Sons Ltd. 

Epema, M. M. (2011). Revolutionair Goed. Baarn: Draaijer + Partners. 

Evers,  D.  (2011).  Detailhandel  en  beleid:  een  continue  wisselwerking.  Den  Haag:  Planbureau  voor  de Leefomgeving. 

FGH. (2011). Duurzaam voldoen aan de vraag. Utrecht: FGH de vastgoedbank. 

Franke,  S.,  &  Hospers,  G.  (2010).  De  Levende  Stad.  Over  de  hedendaagse  betekenis  van  Jane  Jacobs. Amsterdam: Sun Trancity. 

Franzen, A., & De Zeeuw, F. (2009). De engel uit graniet. Delft: TU Delft. 

Franzen, A., & De Zeeuw, F. (2011, february 18). Gebiedsontwikkeling kent nieuwe 'waardedragers'. Cobouw . 

Gemeente  Rotterdam.  (2012).  de  Rotterdamse  Science  Toren.  Retrieved  8  12,  2012,  from  Rotterdam WorldPortWorldCity: http://www.rotterdam.nl/de_rotterdam_science_tower 

Gemeente  Rotterdam.  (2012).  kantoorgebouwen  'europoint'.  Retrieved  8  5,  2011,  from  Rotterdam WorldPortWorldCity: http://www.rotterdam.nl/tekst:kantoorgebouwen_europoint 

Gemeente Zeeland. (2007). Handboek bestemmingsplannen Zeeland. Gemeente Zeeland. 

Gore, A. (2006). An Inconvenient Truth. 

Haijer, M. (2011). Systeemverandering als opgave voor de leefomgeving. ROm , 12‐15. 

Page 86: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

84|  

Hooimeijer, P., Kroon, H., & Luttik, J. (2001). Kwaliteit in Meervoud. Conceptualisering en operationalisering van ruimtelijke kwaliteit voor meervoudig ruimtegebruik. Gouda: Habiforum. 

Jacobs, J. (1961). The Death and Life of Great American Cities New York. Amsterdam: Sun Trancity. 

Jong, T. d. (2006). Stadsecologie, schaal en structuur. Delft: TU Delft. 

Kong, F., Yin, H., & Nakagoshi, N. (2007). Using GIS and landscape metrics in the hedonic price modeling of the amenity value of urban green space: A case study in Jinan City, China. Landscape and Urban Planning 79 , 240‐252. 

Laglas, K. (2011). Wie heeft hier de leiding? Delft: TU Delft. 

Lamens, P., Jongen, E., & Heiden, W. v. (2008). Dubbelparkeren mag. Verkeerskunde 4 , 44‐48. 

Ministerie van Infrastructuur en Milieu. (2011b). Concept Handreiking Duurzame Ruimtelijke Ontwikkeling. Den Haag: Ministerie van Infrastructuur en Milieu. 

Ministerie  van  Infrastructuur  en Milieu.  (2011a). Mooi Nederland. 2,5  jaar  innovatie  en waardecreatie. Den Haag: Ministerie van Infrastructuur en Milieu (I&M). 

Ministeries van VROM, EZ en IPO. (2009). Convenant bedrijventerreinen 2010‐2020. Den Haag: VNG. 

Nijs,  A.,  &  Kuiper,  R.  (2006).  De  Locatiezoeker.  Uitwerking  lagenbenadering  voor  bepalen  zoekruimte verstedelijking. Bilthoven: MNP. 

Nirov. (2011). Nirov Jaarplan 2011. Den Haag: Nirov. 

Noordanus,  P.  (2010,  December).  Terugreis  uit  Utopia.  Een  strategische  agenda  voor  een meeruitvoeringsgerichte praktijk voor gebiedsontwikkeling. (Appendix in) Building Business , pp. 1‐11. 

NVM. (n.d.). Business Vastgoed. Retrieved March 24, 2012, from NVM: www.nvm.nl 

Perez Arrau, C., & Peña, M. (2011). The Urban Heat Island (UHI) Effect. Retrieved July 3, 2012, from Urban Heat Islands: www.urbanheatislands.com 

Pols, L., Amsterdam, H. v., Harbers, A., Kronberger, P., & Buitelaar, E. (2009). Menging van Wonen en Werken. Den Haag: PBL. 

Puyleart, H., & Werksma, H. (2011). Duurzame Gebiedsontwikkeling: doe de tienkamp. Delft: Praktijkleerstoel Gebiedsontwikkeling TU Delft. 

Roorda, N. (2010). Basisboek Duurzame Gebiedsontwikkeling. Groningen/Houten: Noordhoff Uitgevers bv. 

Royal Haskoning. (2011). Toekomstgericht huisvesten. Rotterdam: RH. 

Saaty, T. (2008). Decision making with the analytic hierarchy process. Int. J. Services Sciences, Vol 1, No. 1 , 83‐98. 

Sharifi, M., Boerboom, L., Shamsudin, K., & Veeramuthu, L. (2006). Spatial mulitple criteria decision analysis in integrated  planning  for  public  transport  and  land  use  development  stidy  in  Klang  Valley, Malaysia.  ISPRS Techinical Commission II Symposium, (pp. 85‐92). Vienna. 

Smart Agent. (2011). Het BSR‐model. Retrieved july 23, 2012, from SmartAgent: www.smartagent.nl 

Snellen, D.  (2001). Urban  form and activity‐travel patterns. An activity‐based approach  to  travel  in a  spatial context. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven. 

Taleai, M.,  Sharifi, A.,  Sliuzas, R., & Mesgari, M.  (2007).  Evaluating  the  compatibility of multifunctional  and intesnsive urban land uses. Internation Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation 9 , 375‐391. 

Page 87: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|85 

Telos. (2006). De Duurzaamheidbalans van Brabant 2006: De Verantwoording. Tilburg: Telos. 

Telos. (2011). PPP‐scan Voorraden. Retrieved April 30, 2012, from PPP‐scan: http://www.pppscan.nl/ 

Tjallingii, S., & Jonkhof, J. (2011). Synergie in stromenbeheer. Amsterdam/Delft. 

TU Delft, DWA  and DSA.  (2011).  Rotterdamse  Energieaanpak &  ‐planning  2:  technische,  ruimtelijke,  social, juridische en strategische uitwerking van het REAP‐model, toegepast in Merwe‐Vierhavens. Delft: TU Delft. 

USGBC. (2006). Leadership in Energy & Environmental Design. USGBC. 

VNG. (2007). VNG. Retrieved May 21, 2012, from VNG Publicaties. 

VROM. (2006). De kansen van de ondergrond. Mogelijkheden, voordelen en instrumenten. . Den Haag: VROM. 

VROM. (n.d.). Ruimte x Milieu. Retrieved May 05, 2012 

VROM‐raad.  (2010).  Duurzame  verstedelijking,  Advies  07.  Den  Haag:  Ministerie  van  Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer (VROM). 

VROM‐raad. (2011). Verkenning ruimtelijk kwaliteit. Den Haag. 

W/E Adviseurs. (2011). Gebruikshandleiding GPR Stedenbouw 1.3. Utrecht: W/E Adviseurs. 

Wereld Natuur Fonds. (2010). Geef de aarde door. Nederlandse samenvatting Living Planet Report 2010. WNF. 

Werksma, H. (2002). Kwaliteit(s)lagen. Delft: TNO Inro. 

Wikipedia.  (2011).  Marconi‐plein.  Retrieved  8  5,  2012,  from  Wikipedia: http://nl.wikipedia.org/wiki/Marconiplein 

World  Commission  of  Environment  and  Development.  (1987).  Our  Common  Future.  New  York:  World Commission of Environment and Development. 

 

 

   

Page 88: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

86|  

Expertise  

    

List of interviewed experts

Date Expert Background

1 March 28, 2012 Josfine van der Ven Royal HaskoningDHV Sustainable Development

2 May 14, 2012 Therese van Gijn Royal HaskoningDHV (sustainable) urban development

3 May 30, 2012  Dorine Epping Royal HaskoningDHV Designer of Public Space

4 June 6, 2012 Roelof Westerhof Royal HaskoningDHV sustainable land usage

5 June 27, 2012 Jos  Schild Royal HaskoningDHV BREEAM 

6 various Martine Verhoeven Royal HaskoningDHV CREM and Sustainability

List of approached experts for data collection

Sustainability Aspect Expert Company Background

1 Energy Hans Peter Oskam Royal HaskoningDHV Sustainable Energy

2 Air Harrie van der Putten  Royal HaskoningDHV Environmental specialist

3 Accessability to services Jos  Schild Royal HaskoningDHV BREEAM 

4 Social Safety  Dorine Epping Royal HaskoningDHV Designer of Public Space

5 Noise nuisance Jeroen Kramer Royal HaskoningDHV Noise consultant

6 Area and Identity Maike de Lange Royal HaskoningDHV Sustainable Environments

7 Social Cohesion Martine Verhoeven Royal HaskoningDHV CREM and Sustainability

8 Space and Land Usage Therese van Gijn Royal HaskoningDHV (sustainable) urban development

9 Sustainable Transport Thijs de Bruin Royal HaskoningDHV Mobility

10 Quality perception Area Hans Buchi Royal HaskoningDHV Urban design

11 Flexability Ellis ten Dam Royal HaskoningDHV Strategic real estate development

Page 89: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|87 

  Summary    

Page 90: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

88|  

   

Page 91: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|89 

  Appendices  

  

   

Page 92: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

90|  

Appendix I: Scenario Output Sheet  

 

 

Avarage Compatibility Value

Energy

Air

Accessability to services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception Area

Flexability

Planet

People 

Profit

Utility Value

Experiential Value

Future Value

Weights >> 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Project Project Average 0,17 0,28 0,10 0,14 0,12 0,11 0,20 0,17 0,15 0,20 0,10 0,28 0,19 0,15 0,18 0,17 0,11 0,20

Surroundings SurroundinAverage 0,17 0,26 0,08 0,21 0,13 0,11 0,22 0,16 0,15 0,25 0,11 0,21 0,17 0,17 0,18 0,19 0,11 0,18

Area Area Average 0,18 0,21 0,10 0,18 0,18 0,11 0,21 0,15 0,21 0,24 0,13 0,30 0,15 0,17 0,22 0,19 0,14 0,21

1 1 Basement 1BasemenProject

2 1 Plinth 1Plinth Project 0,21 0,24 0,11 0,16 0,14 0,08 0,27 0,13 0,26 0,26 0,17 0,50 0,18 0,16 0,30 0,21 0,13 0,28

3 1 Center  1Center  Project 0,18 0,26 0,10 0,17 0,15 0,10 0,21 0,18 0,17 0,21 0,10 0,33 0,18 0,16 0,20 0,18 0,12 0,22

4 1 Top 1Top Project 0,18 0,26 0,10 0,17 0,14 0,11 0,20 0,18 0,16 0,20 0,09 0,31 0,18 0,16 0,19 0,18 0,12 0,21

5 2 Basement 2BasemenProject

6 2 Plinth 2Plinth Project 0,16 0,27 0,10 0,12 0,10 0,12 0,18 0,17 0,13 0,18 0,09 0,26 0,19 0,14 0,16 0,16 0,10 0,19

7 2 Center  2Center  Project 0,16 0,27 0,10 0,12 0,12 0,12 0,18 0,17 0,13 0,17 0,09 0,26 0,19 0,14 0,16 0,16 0,11 0,19

8 2 Top 2Top Project 0,16 0,27 0,10 0,12 0,12 0,12 0,18 0,17 0,13 0,17 0,09 0,26 0,19 0,14 0,16 0,16 0,11 0,19

9 3 Basement 3BasemenProject

10 3 Plinth 3Plinth Project 0,17 0,29 0,10 0,13 0,10 0,12 0,19 0,17 0,12 0,20 0,09 0,24 0,19 0,14 0,16 0,17 0,10 0,18

11 3 Center  3Center  Project 0,17 0,29 0,10 0,13 0,12 0,12 0,19 0,17 0,13 0,19 0,09 0,24 0,19 0,14 0,16 0,17 0,11 0,18

12 3 Top 3Top Project 0,17 0,28 0,10 0,13 0,12 0,12 0,18 0,17 0,13 0,19 0,09 0,25 0,19 0,14 0,16 0,17 0,11 0,18

13 4 Basement 4BasemenSurroundings

14 4 Plinth 4Plinth Surroundings 0,22 0,12 0,10 0,39 0,13 0,08 0,12 0,27 0,27 0,39 0,25 0,48 0,11 0,20 0,35 0,26 0,15 0,23

15 4 Center  4Center  Surroundings 0,20 0,19 0,10 0,18 0,13 0,09 0,19 0,22 0,22 0,33 0,15 0,42 0,15 0,16 0,28 0,21 0,13 0,24

16 4 Top 4Top Surroundings

17 5 Basement 5BasemenProject

18 5 Plinth 5Plinth Project 0,17 0,28 0,10 0,12 0,10 0,12 0,21 0,19 0,13 0,21 0,10 0,24 0,19 0,15 0,17 0,17 0,11 0,19

19 5 Center  5Center  Project

20 5 Top 5Top Project

21 6 Basement 6BasemenProject

22 6 Plinth 6Plinth Project 0,18 0,36 0,08 0,13 0,11 0,12 0,25 0,18 0,13 0,25 0,09 0,17 0,22 0,16 0,16 0,19 0,11 0,18

23 6 Center  6Center  Project

24 6 Top 6Top Project

25 7 Basement 7BasemenSurroundings

26 7 Plinth 7Plinth Surroundings 0,15 0,12 0,05 0,38 0,18 0,11 0,21 0,15 0,12 0,23 0,11 0,21 0,09 0,21 0,17 0,18 0,13 0,18

27 7 Center  7Center  Surroundings 0,16 0,12 0,05 0,39 0,19 0,11 0,21 0,16 0,12 0,25 0,11 0,21 0,09 0,21 0,17 0,19 0,13 0,17

28 7 Top 7Top Surroundings

29 8 Basement 8BasemenSurroundings

30 8 Plinth 8Plinth Surroundings 0,15 0,27 0,06 0,15 0,10 0,08 0,26 0,11 0,12 0,27 0,08 0,11 0,17 0,14 0,15 0,17 0,09 0,15

31 8 Center  8Center  Surroundings 0,16 0,12 0,05 0,47 0,22 0,08 0,25 0,18 0,12 0,32 0,10 0,11 0,09 0,24 0,16 0,22 0,13 0,15

32 8 Top 8Top Surroundings

33 9 Basement 9BasemenSurroundings

34 9 Plinth 9Plinth Surroundings 0,17 0,26 0,10 0,13 0,11 0,12 0,21 0,19 0,13 0,21 0,09 0,27 0,18 0,15 0,17 0,17 0,11 0,20

35 9 Center  9Center  Surroundings 0,17 0,26 0,10 0,14 0,13 0,12 0,20 0,18 0,13 0,20 0,09 0,26 0,18 0,15 0,17 0,17 0,11 0,19

36 9 Top 9Top Surroundings

37 10 Basement 10Baseme Area

38 10 Plinth 10Plinth Area 0,17 0,40 0,07 0,12 0,08 0,12 0,23 0,10 0,12 0,27 0,09 0,09 0,23 0,13 0,14 0,20 0,10 0,14

39 10 Center  10Center  Area

40 10 Top 10Top Area

41 11 Basement 11Baseme Surroundings

42 11 Plinth 11Plinth Surroundings 0,18 0,34 0,10 0,12 0,10 0,12 0,24 0,18 0,13 0,22 0,10 0,19 0,22 0,15 0,16 0,18 0,11 0,18

43 11 Center  11Center  Surroundings

44 11 Top 11Top Surroundings

45 12 Basement 12Baseme Surroundings

46 12 Plinth 12Plinth Surroundings 0,18 0,44 0,07 0,12 0,08 0,12 0,27 0,10 0,12 0,26 0,08 0,09 0,26 0,14 0,14 0,20 0,09 0,16

47 12 Center  12Center  Surroundings

48 12 Top 12Top Surroundings

49 13 Basement 13Baseme Surroundings

50 13 Plinth 13Plinth Surroundings 0,18 0,46 0,07 0,12 0,08 0,12 0,27 0,10 0,12 0,25 0,08 0,09 0,26 0,14 0,13 0,20 0,09 0,16

51 13 Center  13Center  Surroundings

52 13 Top 13Top Surroundings

53 14 Basement 14Baseme Surroundings

54 14 Plinth 14Plinth Surroundings 0,16 0,35 0,08 0,13 0,07 0,12 0,26 0,11 0,12 0,22 0,07 0,11 0,22 0,14 0,13 0,18 0,09 0,16

55 14 Center  14Center  Surroundings

56 14 Top 14Top Surroundings

57 15 Basement 15Baseme Surroundings

58 15 Plinth 15Plinth Surroundings 0,17 0,26 0,10 0,13 0,21 0,10 0,09 0,19 0,23 0,14 0,16 0,24 0,18 0,14 0,19 0,17 0,16 0,14

59 15 Center  15Center  Surroundings

60 15 Top 15Top Surroundings

Tripple Bottom Line Vitruvian ClassificationScenario

A(Incorporated) Sustainability Aspects

Page 93: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|91 

Appendix II: Sustainability Aspects Reduction 

 

Page 94: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

92|  

 

 

Page 95: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|93 

 

 

Page 96: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

94|  

Appendix III: Sustainability Impact Matrices 

Page 97: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|95 

Page 98: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

96|  

Page 99: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|97 

Page 100: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

98|  

Page 101: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|99 

 

 

Page 102: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

100|  

Page 103: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|101 

Page 104: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

102|  

Page 105: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|103 

Page 106: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

104|  

Page 107: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|105 

Appendix IV: Parcel ID Map 

 

Page 108: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

106|  

Appendix V: Land Use ID Table 

 

1 Residential 5 Catering 9 Cultural  & Recreational 13 Water(retention)

2 Offices 6 Services 10 Sport 14 Transportation

3 Companies  & Industry 7 Educational 11 Agricultural

4 Retail 8 Healthcare 12 Urban green areas

71 Layer 0 (plinth) 

1 7 Educational 2 Offices 2 Offices

2 2 Offices 2 Offices 2 Offices

3 2 Offices 2 Offices 2 Offices

4 5 Catering 2 Offices

5 2 Offices

6 2 Offices

7 14 Transportation 14 Transportation

8 3 Companies & Industry 14 Transportation

9 2 Offices 2 Offices

10 3 Companies & Industry

11 2 Offices

12 3 Companies & Industry

13 3 Companies & Industry

14 3 Companies & Industry

15 9 Cultural & Recreational

16 3 Companies & Industry

17 3 Companies & Industry

18 3 Companies & Industry

19 2 Offices

20 2 Offices

21 2 Offices

22 3 Companies & Industry

23 3 Companies & Industry

24 3 Companies & Industry

25 4 Retail

26 3 Companies & Industry

27 3 Companies & Industry

28 4 Retail

29 4 Retail

30 3 Companies & Industry

31 3 Companies & Industry 3 Companies & Industry

32 3 Companies & Industry 3 Companies & Industry

33 3 Companies & Industry

34 2 Offices

35 1 Residential

36 1 Residential

37 1 Residential

38 1 Residential

39 1 Residential

40 1 Residential

41 1 Residential

42 1 Residential 1 Residential

43 1 Residential 1 Residential

44 4 Retail 1 Residential

45 6 Services 1 Residential

46 6 Services 1 Residential

47 14 Transportation

48 6 Services 2 Offices

49 2 Offices 2 Offices

50 4 Retail

51 2 Offices 2 Offices

52 1 Residential 1 Residential

53 7 Educational 7 Educational

54 7 Educational 7 Educational

55 3 Companies & Industry

56 2 Offices 2 Offices

57 5 Catering

58 3 Companies & Industry

59 3 Companies & Industry

60 1 Residential 1 Residential

61 3 Companies & Industry 3 Companies & Industry

62 7 Educational

63 14 Transportation

64 1 Residential 1 Residential

65 1 Residential 1 Residential

66 4 Retail 1 Residential

67 1 Residential 1 Residential

68 7 Educational 7 Educational

69 1 Residential

70 12 Urban green areas

71 14 Transportation

Function Allocation

Layer ‐1 (basement) Layer 1+ (center section) Toplayer (top section)

Page 109: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|107 

Appendix VI: Detailed Alternative Comparison Sheet  

Parcel / floor:

5Plinth

terdam

Energy

Air

Accessability to 

services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception 

Area

Flexability

Planet

People 

Profit

Utility Value

Experiential Value

Future Value

56

78

910

1112

1314

15

17

18

1921

22

23

1Alternative A

Offices

20,28

0,10

0,12

0,10

0,12

0,21

0,19

0,13

0,21

0,10

0,24

0,19

0,15

0,17

0,17

0,11

0,19

2Alternative B

Offices

20,28

0,10

0,12

0,12

0,12

0,23

0,19

0,14

0,23

0,10

0,21

0,19

0,16

0,17

0,18

0,12

0,19

3Alternative C

Services

60,18

0,08

0,24

0,26

0,12

0,21

0,20

0,25

0,31

0,20

0,35

0,13

0,21

0,28

0,21

0,19

0,23

4Alternative D

Urban

 green areas

120,12

0,26

0,23

0,08

0,11

0,17

0,21

0,51

0,34

0,45

0,47

0,19

0,16

0,44

0,29

0,21

0,25

Europoint Complex Rotterdam

0,17

0,17

0,20

0,26

Alternative Analysis

3

Vitruvian Triad

Avarage Compatibility 

Value

3

Sustainability Aspects

Triple Bottom Line

Energy

Air

Accessability to services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception Area

Flexability

Sustainability Aspects

Planet

People 

Profit

Triple Bottom Line

Utility Value

Experiential 

Value

Future 

Value

Vitruvian Triad

Page 110: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

 

108|  

Appendix VII: Detailed Subject Floor Output Sheet 

 

Plot5Plinth

Energy

Air

Accessability to services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception Area

Flexability

Proiect

Location

Area

12Weight factors >>

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

Function subject floor =Urban green areas

1Residential

0,12

0,27

0,53

0,08

0,12

0,27

0,53

0,53

0,53

0,53

0,53

426

2Offices

0,12

0,27

0,27

0,08

0,12

0,27

0,27

0,53

0,27

0,53

0,53

313

3Companies & Industry

0,12

0,12

0,12

0,08

0,08

0,08

0,12

0,27

0,12

0,27

0,08

222

4Retail

0,12

0,27

0,12

0,08

0,12

0,08

0,12

0,53

0,27

0,12

0,53

7

5Catering

0,12

0,27

0,27

0,08

0,08

0,27

0,12

0,53

0,27

0,27

0,53

12

6Services

0,12

0,27

0,12

0,08

0,12

0,12

0,12

0,53

0,27

0,12

0,53

3

7Educational

0,12

0,27

0,12

0,08

0,08

0,08

0,27

0,53

0,53

0,53

0,53

8

8Healthcare

0,12

0,27

0,12

0,08

0,12

0,27

0,27

0,53

0,27

0,53

0,53

9Cultural & Recreational

0,12

0,27

0,12

0,12

0,12

0,12

0,27

0,27

0,53

0,53

0,53

1

10Sport

0,12

0,27

0,12

0,08

0,12

0,27

0,27

0,27

0,53

0,53

0,53

1

11Agricultural

0,12

0,53

0,12

0,12

0,12

0,27

0,12

0,53

0,53

0,27

0,53

1

12Urban green areas

0,12

0,53

0,12

0,12

0,12

0,27

0,12

0,27

0,12

0,27

0,53

1

13Water(retention)

0,12

0,12

0,12

0,12

0,12

0,53

0,27

0,53

0,53

0,27

0,53

14Transportation

0,12

0,12

0,12

0,12

0,05

0,08

0,12

0,12

0,27

0,27

0,08

15

Energy

Air

Accessability to 

services

Social Safety

Noise nuisance

Area and 

Identity

Social Cohesion

Space and Land 

Usage

Sustainable 

Transport

Quality 

perception Area

Flexability

Planet

People 

Profit

Utility Value

Experiential 

Value

Future Value

12

34

56

78

910

11

PP

UV

EV

FV

Sustainability Impact Values

0,12

0,26

0,23

0,08

0,11

0,17

0,21

0,51

0,34

0,45

0,47

0,26

0,19

0,16

0,44

0,29

0,21

0,25

Building Level Value

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

Location Level Value

0,12

0,25

0,26

0,08

0,10

0,23

0,22

0,50

0,32

0,38

0,45

0,26

0,00

0,19

0,18

0,00

0,29

0,19

Area Level Value

0,12

0,27

0,20

0,08

0,12

0,11

0,19

0,53

0,36

0,52

0,53

0,27

0,00

0,19

0,14

0,00

0,30

0,24

Europoint Complex Rotterdam

Triple Bottom Line

Vitruvian Triad

Urban green 

areas

Avarage 

Compatibility 

Value

Alternative D

function subject floor =

Sustainability Aspects

26

1522

6238

115

Residential

Offices

Companies & Industry

Retail

Catering

Services

Educational

Healthcare

Cultural & Recreational

Sport

Agricultural

Urban green areas

Water(retention)

Transportation

Area Level

Residential

Offices

Companies &  …

Retail

Catering

Services

Educational

Healthcare

Cultural &  …

Sport

Agricultural

Urban green areas

Water(retention)

Transportation

Project Levek

9

2

1

Residential

Offices

Companies & Industry

Retail

Catering

Services

Educational

Healthcare

Cultural & Recreational

Sport

Agricultural

Urban green areas

Water(retention)

Transportation

Location Level

Energy

Air

Accessability to services

Social Safety

Noise nuisance

Area and Identity

Social Cohesion

Space and Land Usage

Sustainable Transport

Quality perception Area

Flexability

Sustainability Aspects

Planet

People 

Profit

Triple Bottom Line

Utility Value

Experiential 

Value

Future Value

Vitruvian Triad

Page 111: Eindhoven University of Technology MASTER A ... · analyses the potential sustainability impacts as a result of a (re)arrangement of urban land uses in a densely built-up urban area

Final Report, 23rd of August 2012 

Master Thesis ‐ J. Koops.|109 

Appendix VIII: AHP Weight Calculation Overview