Die Wege der Großstadt

Ein Modell, das die Mobilität auf kurzen Strecken und in kurzen Zeiträumen beschreibt, könnte helfen, Verkehrsflüsse besser zu steuern

31. Mai 2013

Verkehrsplaner könnten es künftig einfacher haben. Ein internationales Team unter Beteiligung des Göttinger Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation hat anhand von Daten für Paris und Chicago ein Modell entwickelt, das die Mobilität von Menschen in einer Stadt auf kurzen Distanzen und in kurzen Zeitintervallen beschreibt. Wie die Forscher feststellten, bewegen sich 90 Prozent der Menschen an Werktagen in gerade mal 17 von mehr als einer Million verschiedenen möglichen Wegenetzen, in denen sie die Ziele eines Tages miteinander verknüpfen können. Modelle, die Mobilität über große Distanzen und lange Zeiträume beschreiben, gibt es bereits. Die neuen Erkenntnisse könnten nun Stadtentwicklern helfen, innerstädtische Verkehrswege und –steuerung besser zu planen, könnten aber auch für die Seuchenprävention in kleineren Gebieten nützlich sein.

Die Routen des Alltags: Menschen können mehrere Orte auf ganz unterschiedlichen Routen ansteuern, bewegen sich aber in der Praxis nur auf sehr wenigen. Die Grafik zeigt die Zahl der relevanten Bewegungsprofile zwischen drei bis sechs verschiedenen Zielen. Am linken Rand wird deren Zahl mit der Zahl der möglichen Routen verglichen. Der zentrale Ort, meist die Wohnung, ist rot dargestellt.

Die Bewegungen sind heute fast so frei wie die Gedanken, aber kaum jemand nutzt diese Freiheit: Wer an einem Tag sechs verschiedene Orte in seiner Stadt aufsucht, kann diese Orte auf mehr als eine Million unterschiedliche Weisen durch Wege verknüpfen: Er oder sie kann von einem zentralen Ort – meistens sicherlich die eigene Wohnung – die Arbeit, einen Supermarkt, einen Arzt, ein Fitnessstudio und ein Kino ansteuern und anschließend immer wieder nach Hause zurückkehren – so viel Zeit dürfte kaum jemand haben. Die Person kann alle Ziele aber auch in einer großen Runde besuchen, und sie kann aus diesen beiden extremen Bewegungsmustern unzählige Mischformen bilden. Tatsächlich verknüpfen die allermeisten von den wenigen Bewohnern einer Großstadt, die während eines Tages überhaupt an sechs verschiedenen Orten anzutreffen sind, diese Plätze in nur vier Wegenetzen – vier von mehr als einer Million!

Das haben Forscher des Massachusetts Institutes of Technology (MIT) im US-amerikanischen Cambridge, des Göttinger Max-Planck-Institutes für Dynamik und Selbstorganisation und des Orange Labs im französischen Issy les Moulineaux in einer von der Volkswagen-Stiftung unterstützten Studie herausgefunden, in der sie die Mobilität der Einwohner von Paris und Chicago analysierten. Dabei berücksichtigten die Forscher nur Wegenetze mit bis zu sechs Knotenpunkten, weil vernachlässigbar wenige Menschen mehr Orte aufsuchen. Gut 30 Prozent der Menschen aus Chicago und etwa 40 Prozent der Bürger von Paris bewegten sich sogar nur zwischen zwei Orten hin und her: in der Regel wahrscheinlich zwischen der eigenen Wohnung und der Arbeitstelle. „Insgesamt folgen die meisten Einwohner dieser beiden Städte überraschender Weise nur 17 verschiedenen Motiven“, sagt Vitaly Belik, der seitens des Göttinger Max-Planck-Instituts an der Untersuchung beteiligt war. Als Motive bezeichnen die Wissenschaftler die möglichen Wegenetze zwischen den Zielen eines Tages.

Mobilfunkdaten erlauben zuverlässige Aussagen über die Mobilität

„Die Wahrscheinlichkeit, dass Leute noch einen weiteren Ort aufsuchen, wenn sie sowieso schon ein Ziel außerhalb ihrer Wohnung angesteuert haben, steigt im Vergleich zu der Wahrscheinlichkeit, überhaupt das Haus zu verlassen, etwa auf das zehnfache.“ Anhand ihrer Erkenntnisse stellten die Forscher eine Formel auf, die an bestimmte Randbedingungen wie etwa die Zahl der Arbeitnehmer in einer Stadt angepasst werden muss, die beobachtete Mobilität dann aber sehr gut wiedergibt. So erlaubt es etwa Aussagen, wie lange sich die Menschen etwa zu Hause aufhalten.

Ähnliche Modelle, die beschreiben, welche größeren Entfernungen Menschen über einen längeren Zeitraum zurücklegen, gibt es bereits. Sie können es etwa Gesundheitsbehörden erleichtern, die Ausbreitung von Epidemien abzuschätzen, sodass diese effektiver eingedämmt werden können. „Diese Modelle geben die kurzen alltäglichen Distanzen nicht richtig wieder, weil die meisten Menschen im Alltag regelmäßig dieselben Wege zurücklegen und etwa viel häufiger ihr Büro und einen nahen Supermarkt ansteuern, als mit dem Flugzeug in einen anderen Kontinent zu fliegen.“

Die für das neue Modell nötigen Daten gewannen die Forscher aus Fragebögen, in denen jeweils mehrere Tausend Einwohner von Paris und Chicago angaben, welchen Wegen sie an einem oder zwei Werktagen folgen. Mehr als 20000 Bewegungsprofile für jeweils einen Tag erhielten die Forscher auf diese Weise. Für Paris konnten sie außerdem anonymen Mobilfunkdaten von knapp 40000 Leuten nutzen, die viel mobil telefonierten. Da Mobiltelefone in den Funkzellen, aus denen ein Nutzer telefoniert, immer registriert werden, lassen sich mit den entsprechenden Daten die Wege der Menschen nachvollziehen. „Unsere Studie belegt, dass die Analyse von Mobilfunkdaten für die Beschreibung der Mobilität mindestens genauso gut geeignet ist wie Befragungen, dabei ist sie billiger“, sagt Vitaly Belik, der diese Daten während eines Forschungsaufenthaltes am MIT auswertete.

Menschen bewegen sich oft auf den selben Routen

Die meisten Menschen erwiesen sich in ihrem Mobilitätsverhalten als sehr beständig: Personen, die nur an einem Tag nur einen oder wenige Orte aufsuchen, werden am nächsten Tag kaum mobiler, oft bewegen sie sich sogar immer im selben Wegenetz. Ähnlich diejenigen, die sehr mobil sind: Die meisten von ihnen suchen während eines Tages regelmäßig mehrere Orte auf. Allerdings steuern sie ihre Ziele seltener nach demselben Muster an.

Dankbar dürften Stadtplaner für solche Erkenntnisse sein, viel mehr aber noch für das Modell der Mobilität selbst. Bietet es Ihnen doch eine sehr kostengünstige Möglichkeit, die Wege der Menschen in einer Stadt abzuschätzen statt sie anhand von aufwendig erhobenen Daten zu beschreiben. Das könnte sowohl die Planung von Verkehrswegen erleichtern, aber auch helfen, etwa die Ampelsteuerung zu optimieren. Mit dem Modell lässt sich möglicherweise auch auf eine Formel bringen, wie sich eine Epidemie in einer Stadt ausbreitet. Denn mit einem noch nicht ausgebrochenen Infekt können besonders mobile Menschen ihre Erreger noch kräftig in der Stadt verbreiten – auch wenn selbst die agilsten mit einer Grippe zu Couch-Potatoes werden dürften.

PH

Zur Redakteursansicht