Door gegevens van mobiele telefoons weten we nu: stedelingen reizen niet vaak naar andere stadsdelen

Wiskunde Dankzij mobiele telefoons is te zien hoe stedelingen zich verplaatsen. Hun gedrag is universeel.

Visualisatie van reisgedrag in de agglomeratie van Boston.
Visualisatie van reisgedrag in de agglomeratie van Boston. Beeld Guangyu Du

Wat je intuïtief al wel wist, is nu ook in een wetmatigheid gevangen: mensen zijn niet geneigd om vaak grote afstanden binnen steden af te leggen. Eerder was al bekend dat de afstand die mensen in steden afleggen wereldwijd een voorspelbaar patroon heeft, nu blijkt ook de frequentie waarin zij dat doen zo’n voorspelbaar patroon te hebben.

Onderzoekers van het Senseable City Lab van het Amerikaanse MIT bekeken telefoongegevens van grote groepen individuen uit zeven stedelijke gebieden verspreid over de wereld, en steeds bleek de reisfrequentie naar plaatsen gerelateerd aan de af te leggen afstand. Op deze manier is nog niet eerder naar reisbewegingen gekeken, schrijven ze deze week in Nature.

Reisbewegingen zeggen veel over economische en culturele uitwisselingen en inzicht hierin is nuttig voor de inrichting van steden en het vervoer daarbinnen. Ook bijvoorbeeld voor hoe een epidemie zich kan ontwikkelen zijn reisbewegingen relevant. Er wordt daarom volop onderzoek naar gedaan. Vaak gaat het dan over het aantal mensen dat reisbewegingen maakt en over welke afstand zij dat doen. Maar ook de frequentie is van belang. Dat is tot nu toe alleen nog onderzocht voor individuen, nog niet voor heel veel individuen tegelijkertijd.

Geografische verschillen

De onderzoekers keken naar mobieletelefoongegevens verzameld tussen 2006 en 2013. De gegevens – in totaal acht miljard datapunten – zijn geanonimiseerd, maar door de tijd heen konden wel dezelfde apparaten gevolgd worden. Ze kozen steden die geografisch en cultureel van elkaar verschillen: Boston in de VS, Lissabon, Porto en Braga in Portugal, Singapore, Dakar in Senegal en Abidjan in Ivoorkust. De steden werden in blokken van 500 bij 500 meter of 1 bij 1 kilometer verdeeld. Het blok van de ‘thuislocatie’ van de mobieletelefoongebruikers werd geschat door te bepalen waar in de nacht de meeste tijd werd doorgebracht. Voor elke locatie in het grid werd vervolgens het aantal unieke bezoekers bepaald, de afstand tot het thuisvak, en de hoeveelheid bezoeken gedurende een bepaalde periode.

Uit deze analyse is een reproduceerbare schaalwet geformuleerd over bevolkingsstromen naar locaties gerelateerd aan afstand en tijd. Hoewel de grootte van de stromen naar locaties varieert, vertonen ze wel een systematische ruimtelijke clustering. De onderzoekers noemen hun wet de universal visitation law of human mobility en hij is te omschrijven als: het aantal bezoekers op een locatie neemt af met het kwadraat van het product van hun bezoekfrequentie en reisafstand. Oftewel: het aantal bezoekers neemt in een voorspelbaar patroon af voor alle locaties in een stad, in relatie tot de frequentie van bezoeken en de afgelegde afstand. Het nieuwe model sluit aan bij eerder gevonden wetmatigheden in reisbewegingen en bij eerder kleinschaliger onderzoek over reisfrequentie van individuen.

Een video van de onderzoekers waarin zij hun werk toelichten:

„Soms kom je een bevinding tegen die zo duidelijk en robuust is, en een patroon onthult dat je altijd al voor ogen had, dat je jezelf wilt schoppen omdat je het niet eerder hebt opgemerkt”, reageren Laura Alessandretti en Sune Lehmann, toegepast wiskundigen van de Technische Universiteit van Denemarken, in een commentaar op het onderzoek dat ook deze week in Nature staat. „Dit is zo’n bevinding.”

In een commentaar wordt het ‘een fundamentele ontdekking’ genoemd

Het onderzoek naar reisbewegingen heeft de laatste jaren een vlucht gekregen, dankzij de grotere beschikbaarheid van fijnmazige gegevens over waar mensen zich op bepaalde momenten bevinden, schrijven Alessandretti en Lehman. Dankzij de mobiele telefoon dus. De bestaande modellen verbeterden daarmee al enorm. „Maar dit onderzoek identificeert een component die tot nu toe miste: de bezoekfrequentie. Het is een fundamentele ontdekking.”

Toch zijn niet alle vragen hiermee beantwoord, vinden Alessandretti en Lehman. Het model gaat over steden, het is onduidelijk of het ook toepasbaar is op minder dichtbevolkte gebieden. Ook hangt het model erg aan de thuislocaties van mensen. „De auteurs gaan ervan uit dat mensen na een bezoek aan een locatie meteen naar huis gaan. Maar mensen bezoeken plaatsen vaak in een bepaalde volgorde, bijvoorbeeld van het werk naar de supermarkt of de sportschool en dan naar huis.” Een model dat ook nog de volgorde van reizen kan vatten, is de sleutel tot echt goede voorspellingen over gedrag in de ‘echte wereld’.

Noot: In een eerdere versie van dit stuk stond de gevonden wet uitgeschreven als: ‘het aantal bezoekers op een locatie neemt af met het omgekeerde kwadraat van het product van hun bezoekfrequentie en reisafstand’. Dit is dubbelop geformuleerd en klopt daarmee niet. Dit is aangepast.