kaupunkien infrastruktuuri

Matt Burdett, 16. toukokuuta 2018

tällä sivulla tarkastellaan kaupunkijärjestelmien kasvua, mukaan lukien infrastruktuurin parannukset ajan mittaan, kuten liikenne, sanitaatio, vesi, jätehuolto ja televiestintä.

• Milano Centrale rautatieasema, Milano, Italia. Kaupunkien infrastruktuuria, kuten rautatieasemia, on parannettava määräajoin, kuten tämä Milanon taiteellisesti tärkeän rautatieterminaalin 120 miljoonan dollarin päivitys. Lähde: kirjoittaja.

maantieteen tutkimuksessa infrastruktuurilla tarkoitetaan yleensä rakennettua ympäristöä. Näihin kuuluvat rakennukset ja liikenne sekä Sähkö -, Kaasu -, Vesi-ja saniteettiyhteydet.

infrastruktuuri on hyvin laaja-alainen termi. Yksi esimerkki laajasta määritelmästä on: “perusrakenne, kehys, organisaation toimintaa tukeva järjestelmä (esim. sähkö-ja vesihuolto, liikenne-ja viestintälaitteet, viemärijärjestelmä), joka mahdollistaa taloudellisen kehityksen, maan tai yrityksen peruspääomainvestoinnit” (Clark, 2004).

kova vs. pehmeä infrastruktuuri

kaupunkialueella on kahdenlaisia infrastruktuureja. Ensimmäinen on se, joka on kuvattu edellä olevassa määritelmässä: rakennettu ympäristö, joka tarkoittaa fyysisiä yhteyksiä ihmisten, materiaalien, tiedon ja energian kuljettavien paikkojen välillä. Näitä ‘kiinteitä’ asioita ovat tiet, rautatiet, putket ja kaapelit. Niitä kutsutaan usein kovaksi infrastruktuuriksi tai kiinteäksi infrastruktuuriksi (Gotbaum, 2011).

laajemmassa merkityksessä kaupunkialueella on myös sosiaalinen ja taloudellinen infrastruktuuri. Tällä tarkoitetaan instituutioita,joiden on oltava olemassa, jotta kaupunki säilyy. Voimme esimerkiksi kuvata “terveydenhuollon infrastruktuuria” sairaalarakennusten lisäksi myös hoitohenkilökunnan asiantuntemukseksi, siitä maksettavaksi varatuksi rahaksi, oikeusjärjestelmäksi, joka mahdollistaa sen toteutumisen, ja poliittiseksi tahdoksi tehdä asianmukaisia päätöksiä terveydenhuollon tarjoamisesta. Tätä kutsutaan pehmeäksi infrastruktuuriksi, ja siinä on todella kyse kyvystä tarjota erikoistuneita palveluja.

kaupungin infrastruktuurin olennaiset osat

olennainen infrastruktuuri sisältää seuraavat:

• Liikenne
• sanitaatio
• Vesihuolto
• Jätehuolto
• Televiestintä

nämä infrastruktuurit toimivat lähes aina kaupunkialueiden verkkojärjestelmässä. Tämä tarkoittaa, että niillä on tulot, lähdöt, solmukohdat ja linkit.

• panokset: kaupunkijärjestelmään tuleva materiaali tai energia
• tuotokset: kaupunkijärjestelmästä poistuva jätemateriaali
• linkit: putket, tiet ja niin edelleen, jotka jakavat energian tai materiaalin järjestelmän kautta
• solmupisteet: keskuspaikat, jotka liittyvät toisiinsa; hierarkiassa toimii usein monta solmupistettä, ja solmut voidaan liittää useampaan kuin yhteen järjestelmän osaan

alla olevassa kaaviossa esitetään Tietokoneverkon linkit ja solmut, mutta verkon kehittämisen käsite koskee myös maantieteellisesti monia eri alueita, kuten kaupunkialueiden fyysistä infrastruktuuria.

• yksinkertaistettu kaavio linkeistä ja solmuista. Lähde: Farkas ja Raleigh, 2013.

tämänkaltaisilla verkoilla on useita etuja. Ne minimoivat koko verkon vikaantumisriskin mahdollistamalla yksittäisten osien eristämisen:

• osat voidaan kytkeä pois päältä ja päälle, jolloin huolto voi tapahtua keskeyttämättä koko järjestelmää
• jos yksi osa pettää, järjestelmän toinen osa, joka on edelleen toiminnassa
• parannuksia voidaan tehdä yhteen järjestelmän osaan kerrallaan
• Kokonaisparannuksia voidaan tehdä tehokkaammin päivittämällä keskussolmuja, ja nämä parannukset voivat “ryöpätä” järjestelmän läpi. Hyvä esimerkki on puhelinlinjojen Mukauttaminen nopeaan Internetiin, sillä verkon solmuja voidaan päivittää käsittelemään enemmän dataa, jolloin itse linkkiä ei tarvitse muuttaa. Toinen esimerkki on ruuhkainen tiestö, jossa risteysten priorisointitapoja muuttamalla voidaan välttää uuden tien rakentaminen.
• Jätetuotokset voidaan mahdollisesti kierrättää takaisin järjestelmään tehokkaammin

korkean tulotason maissa hallitukset ja yksityiset yritykset tekevät usein parannuksia verkkoihin kestävyyden varmistamiseksi. Silti “useimmissa köyhissä maissa tällainen infrastruktuuri on törkeän riittämätön” (Collier and Venables, 2016), joka aiheuttaa suuria ongelmia noissa kaupungeissa asuville ihmisille.

kaupunkien infrastruktuurin keskeiset käsitteet

on olemassa useita tapoja tarkastella kaupunkien infrastruktuuria pelkän kuvaamisen lisäksi. Yksityiskohtaiset kuvaukset erityyppisistä kaupunkirakenteista ja niiden merkityksestä kaupunkijärjestelmässä ovat alempana tällä sivulla, mutta ensin käsitellään avainkysymyksiä, jotka suunnittelijoiden on otettava huomioon päättäessään, mitä infrastruktuuria kaupunkialueella tarvitaan.

kapasiteetti

kapasiteetti tarkoittaa syötteiden, virtojen ja tuotosten määrää, jonka järjestelmä pystyy käsittelemään. Kapasiteetin alittamisella tarkoitetaan yleensä verkon käyttämättömiä osia tai osia, joita ei käytetä täysimääräisesti, joten kapasiteetti saavutetaan, kun kaikkia verkon osia käytetään täysimääräisesti.

kaupunkialueet, joilla on kapasiteettia verkoissaan, pystyvät vastaamaan väestön tarpeisiin. Jos kapasiteetti saavutetaan tai ylitetään, kaupunkialue kamppailee ihmisten tarpeiden tyydyttämiseksi ja kärsii sosiaalisista, taloudellisista ja mahdollisesti ympäristöongelmista. Jos esimerkiksi julkinen liikennejärjestelmä saavuttaa kapasiteetin, busseissa ja junissa ei ole tarpeeksi tilaa kaikkien niiden ihmisten kuljettamiseen, joiden on liikuttava jokapäiväisessä elämässään, mikä tulee yrityksille kalliiksi tulonmenetyksinä ja estää ihmisiä käyttämästä tarvitsemiaan palveluja.

kestävä kehitys

nykyaikaisen kaupunkikehityksen keskeinen tavoite on tehdä kaupungin infrastruktuurista mahdollisimman kestävä. Kestävä kehitys tarkoittaa tässä yhteydessä sitä, että infrastruktuuri pystyy tukemaan kaupungin ympäristöllisiä, sosiaalisia ja taloudellisia tarpeita sekä nyt että tulevaisuudessa, jos sitä ylläpidetään asianmukaisesti.

kestäviä asioita ovat:

• kestävä liikenneinfrastruktuuri, kuten joukkoliikennejärjestelmät (metrot / metrot / maanalaiset järjestelmät)
• asianmukaiset energialähteet
• turvallinen ja turvallinen asunto, joka kestää esimerkiksi tulipaloja ja maanjäristyksiä
• “tulevaisuuden varautuminen”, esimerkiksi varmistamalla, että infrastruktuuri voidaan helposti mukauttaa tuntemattomiin tulevaisuuden tarpeisiin. Tähän sisältyy se, että järjestelmän kapasiteetti ylittää nykyisen tarpeen. Jos suunnitteilla on esimerkiksi uusi tie, sen pitäisi pystyä kuljettamaan nykyistä enemmän autoja, jotta kaupungin kasvaessa sitä ei tarvitsisi rakentaa uudelleen.

olennainen infrastruktuuri

missä tahansa kaupungissa osa infrastruktuurista on välttämätöntä ja osa vapaaehtoista. Esimerkiksi joen ylittävä silta voisi olla välttämätön, kun taas suuri urheilustadion ei. Esimerkkejä keskeisistä infrastruktuureista ovat voimalaitokset ja sähkönjakelujärjestelmät, jätevesijärjestelmät, puhtaat juomavesijärjestelmät, suuret liikennejärjestelmät (metrojärjestelmät ja rautatiet) ja televerkot.

julkisen sektorin infrastruktuurihankkeet

usein kansallinen hallitus ottaa vastuun suurista infrastruktuurihankkeista, joita pidetään niin tärkeinä, ettei niiden saa antaa epäonnistua tai jotka ovat niin suuria, ettei yksikään yksityinen yritys voisi ottaa hanketta hoitaakseen. Näillä hankkeilla on yleensä suora vaikutus kaikkiin kaupunkilaisiin, ei vain käyttäjiin. Esimerkiksi suuri kehätie (kutsutaan myös beltway, perifico, orbital tai radial road) ei auta vain työmatkalaisia, jotka käyttävät sitä, mutta myös vähentää ruuhkia kaupungissa kaikille muille ohjaamalla liikennettä pois gridlocked alueilla.

yksityisen sektorin infrastruktuurihankkeet

yksityinen sektori eli voittoa tavoittelevat yritykset ovat yleensä vastuussa muista kuin välttämättömistä infrastruktuureista. Esimerkkejä ovat toimistokortteleiden ja asuntojen rakentaminen sekä kannattava infrastruktuuri, kuten matkapuhelinverkot. Esimerkiksi siirtyminen 4G: stä 5G-mobiiliverkkoihin Yhdysvalloissa maksaa ennusteen mukaan 104 miljardia dollaria, ja sen maksavat enimmäkseen Yksityiset matkapuhelinyhtiöt (Goovaerts, 2015).

yksityinen sektori osallistuu kuitenkin joskus myös suuriin “julkisiin” hankkeisiin. On kaksi pääsyytä, miksi hallitukset voivat edelleen puuttua asiaan ja joko maksaa hankkeesta yksityiselle yritykselle tai ottaa itse ohjat käsiinsä. Ensinnäkin, jos yksityinen yritys menee konkurssiin, hallituksen on pakko puuttua asiaan. Vuonna 2018 yritys Carillion lopetti toimintansa. Se oli Yhdistyneen kuningaskunnan toiseksi suurin rakennusalan yritys 20 000 työntekijällään ja vielä useammalla urakoitsijalla, jotka luottivat sen tuloihin (BBC News, 2018). Se oli rakennushankkeita, kuten Midland Metropolitan Hospital, Aberdeenin ohikulkutie ja HS2, joka on suurnopeusjuna Lontoon ja maan keskiosan välillä (BBC News, 2018a). Yhdistyneen kuningaskunnan hallitus joutui maksamaan näiden hankkeiden jatkamisesta, jotka olivat liian tärkeitä, jotta niitä ei voitu jatkaa.

toiseksi maaseutualueiden liittäminen on vielä kalliimpaa (koska niiden pinta-ala on suurempi ja väestö on pienempi, jotta ne voisivat myydä verkkoyhteyksiä), joten valtio tukee usein osaa kustannuksista. 1980-luvulta lähtien on siirrytty vähitellen käyttämään yksityisiä yrityksiä myös olennaisemman infrastruktuurin rakentamiseen, mutta lähes joka tapauksessa valtio maksaa suuren osan laskusta.

lähteet

BBC News, 2018. Carillion romahdus: mitä seuraavaksi? http://www.bbc.com/news/business-42680590 Accessed 16. Toukokuuta 2018.

BBC News, 2018a. Kartoittaa Carillionin suurimpia rakennushankkeita. http://www.bbc.com/news/business-42717735 Accessed 16. Toukokuuta 2018.

Clark, 2004. The Penguin Dictionary of Geography (3. painos). Pingviini. Lontoo.

Collier and Venables, 2016. Urban infrastructure for development. https://urbanisation.econ.ox.ac.uk/materials/papers/110/oxf-rev-econ-policy-2016-collier-391-409.pdf Accessed 16. Toukokuuta 2018.

Farkes and Rayleigh, 2013. Designing Documents for Selective Reading, in Information Design Journal 20 (1), tammikuu 2013. https://www.researchgate.net/publication/263192546_Designing_Documents_for_Selective_Reading?_sg=uIWvXLae0aSNSi8cxS-d76PM_LgTcuKKFFRvRJnR27MUbvTFH3FT5My0j1ERxQ8AsFgNHChJwkU7GVnXfl0EGKGS2vR5haQTFA Accessed 16. Toukokuuta 2018.

Goovaerts, 2015. iGR tutkimus ennustaa $104B kustannukset päivittää LTE-verkkojen, rakentaa ulos 5G-verkon. https://www.wirelessweek.com/news/2015/12/igr-study-forecasts-104b-cost-upgrade-lte-networks-build-out-5g-network Accessed 16. Toukokuuta 2018.

Gotbaum, 2011. Ero Pehmeän Ja Kovan Infrastruktuurin Välillä, Ja Miksi Sillä On Väliä. https://stateimpact.npr.org/new-hampshire/2011/10/26/infrustructure-soft-and-hard/ Accessed 16. Toukokuuta 2018.

KPMG, 2012. Cities Infrastructure: a report on sustainability. https://home.kpmg.com/content/dam/kpmg/pdf/2012/05/Cities-Infrastructure-a-report-on-sustainability.pdf Accessed 16. Toukokuuta 2018.

Li, 2016. Infrastruktuuri ja kaupungistuminen Kiinan kansantasavallassa. https://www.adb.org/sites/default/files/publication/221431/adbi-wp632.pdf Accessed 16. Toukokuuta 2018.

TheONEbrief, n. d. Urban Infrastructure: Keeping Economies and People Healthy. http://theonebrief.com/urban-infrastructure-keeping-economies-and-people-healthy/ Accessed 16. Toukokuuta 2018.

kaupunkien infrastruktuuri: oppimistoimet

1. Määrittele “infrastruktuuri”.
2. erota kova ja pehmeä infrastruktuuri.
3. mikä on “välttämätön infrastruktuuri”?
4. mikä on “solmupiste”?
5. selitä, miksi monet kaupunkien infrastruktuurit ovat verkkojärjestelmässä.
6. osaatko tunnistaa hyvin tuntemasi kaupunkialueen infrastruktuurin “kriittisiä kohtia”, jotka, jos ne pettävät tai tarvitsevat päivitystä, vaikuttavat koko kaupunkialueeseen? Esitä mahdolliset vaikutukset ja selitä niiden vakavuus. (Jos sinulla on vaikeuksia, harkitse tiestöä: onko missään sellaista, joka kärsii liikenneruuhkista? Jos näin ei ole, selittäkää, miten tämän alueen kaupunkien infrastruktuuri on verkottunut tämän estämiseksi.)
7. määritellään “kapasiteetti” suhteessa kaupunkien infrastruktuuriin.
8. esittää ja selittää kolme ongelmaa, joita kaupunkialueella voi olla, jos kolme erilaista infrastruktuuriverkkoa ylittää kapasiteetin.
9. mitä “kestävyydellä” tarkoitetaan kaupunkien infrastruktuurin yhteydessä?
10. selitä, miten ja miksi hallitukset osallistuvat usein suoraan suuriin infrastruktuurihankkeisiin.

muut tehtävät

pienessä ryhmässä kaupunkialueen suunnittelu. Voit päättää, rakennetaanko uusi alue vai parannetaanko olemassa olevaa aluetta. Tämä ei ole varsinainen kaupunkisuunnittelun simulaatio, vaan mahdollisuus “sinitaivasajatteluun”, joka tarkoittaa ajattelua ilman rajoitteita. Mitä infrastruktuuria suunnittelisit? Kun olet lopettanut, ilmoita suunnittelusi merkinnällä ja selitä tekemäsi valinnat ja tarkista, että olet sisällyttänyt siihen kaikki tällä sivulla käsitellyt erityyppiset infrastruktuurit (esim. muistitko sisällyttää matkapuhelinverkkoja?). Jos yhtäaikaisesti toimii useita ryhmiä, käy keskustelu ja äänestä, mikä on paras kaupunki ja miksi. Yksi seikka, jota saatat ajatella, on: mitkä ovat tämän kaupungin väestön sosioekonomiset ja demografiset ominaisuudet ja täyttääkö se heidän tarpeensa? Toinen on: muistuttaako kaupunkisi mitään kaupunkimalleja, kuten Burgessin samankeskistä Vyöhykemallia, ja miksi?