METODOLOGÍA PARA LA EXTRACCIÓN DE PATRONES DE MOVILIDAD URBANA MEDIANTE EL ANÁLISIS DE REGISTROS DE ACTIVIDAD TELEFÓNICA (CALL DETAIL RECORD)

Abstract

In the last century, Europe has seen a strong migration from rural to urban areas. Urban mobility is key to the economic and social development of cities, but at the same time it generates a significant number of negative effects such as congestion or air pollution. Understanding urban mobility patterns is essential to evaluate which are the most appropriate policies and measures to achieve sustainable urban development. Most of the empirical studies on urban mobility are based on surveys, since they provide detailed information about population mobility patterns and a large amount of socio-demographic information. However, surveys have several practical limitations (Ortúzar & Willumsen, 2011) such as their high costs and long lead times. The pervasive used of mobile devices opens the opportunity of gather large amounts of anonymised, passively-collected geolocation data overcoming some of the limitations of traditional surveys. Mobile phone data are probably one of the best data sources from which extract population mobility patterns at city scale because of their advantages (large samples, wide spatial coverage, low data collection costs, etc.). The main objective of this research is to contribute to the recent advances in the analysis of mobile phone data by developing and validating a new methodology to extract population activity and mobility patterns in urban areas. The methodology developed present several improvements with respect to previous studies, such as the identification of frequent locations different from home and work, better trip time estimations, sample selection and expansion procedures and improvements on population density estimations. The methodology developed has been tested in three different case studies: (1) estimation of mobility statistics and origin-destination matrices, (2) analysis of the relationship between social network and travel behaviour and (3) evaluation of population exposure to air pollution taking into account population activity and mobility patterns. The results show the potential of mobile phone data to extract information about mobility patterns in urban areas, to better understand the relationship between social network and travel behaviour and to improve population exposure assessment to air pollutants. Despite the potential of mobile phone data to provide rich information about activity and mobility patterns, a number of drawbacks and limitations shall be taken into account. Limitations are mainly related to the spatio-temporal resolution of the data and the limited socio-demographic information available. The results of this research are of great interest for transport planning studies, social network and transport modelling, and population exposure assessments.

En el último siglo, Europa ha vivido una fuerte migración del ámbito rural al urbano. La movilidad urbana es fundamental para el desarrollo económico y social de las ciudades pero al mismo tiempo conlleva a una serie de importantes efectos negativos, tales como la congestión o la contaminación del aire. El entendimiento de los patrones de movilidad urbana de los ciudadanos es esencial para que los gestores puedan evaluar cuáles son las políticas y medidas más adecuadas para conseguir un desarrollo urbano sostenible. La mayoría de los estudios empíricos sobre movilidad urbana se apoyan en encuestas. Sin embargo, las encuestas presentan una serie de limitaciones prácticas importantes (Ortúzar & Willumsen, 2011) tales como sus elevados costes económicos o sus largos plazos de ejecución. El uso generalizado de dispositivos móviles por parte de la población proporciona la posibilidad de recoger de manera anónima y pasiva una gran cantidad de información espacio-temporal de una gran muestra de usuarios, superando algunas de las limitaciones de los actuales métodos de recogida de información. En concreto, los datos de la red de telefonía móvil presentan una serie de ventajas que los posicionan como una de las mejores fuentes de datos para el estudio de la movilidad general de grandes núcleos de población (bajos costes de extracción de los datos, gran tamaño de muestra, amplía cobertura espacial, etc.). El objetivo principal de esta investigación es contribuir a los recientes avances en el campo del análisis de los datos de telefonía móvil mediante el desarrollo y validación de una metodología que permita extraer información de patrones de actividad y movilidad de la población en ámbitos urbanos. La metodología desarrollada presenta una serie de mejoras relevantes con respecto a estudios previos, como la estimación de localizaciones frecuentes distintas de casa y trabajo, la mejora en la estimación de la hora del viaje, procedimientos para la selección y expansión de la muestra o la mejora en la estimación del número de personas en un área específica a partir de los patrones de actividad y movilidad de las mismas. Esta metodología ha sido aplicada en tres casos de uso para: (1) la obtención de estadísticas básicas de movilidad y matrices origen-destino en ámbitos urbanos, (2) el análisis de la influencia de la red social en la movilidad y (3) el estudio de la exposición de la población a la contaminación. Los resultados obtenidos demuestran el potencial de los datos de telefonía móvil para extraer información sobre patrones de movilidad en ámbitos urbanos, entender mejor la influencia de la red social en la movilidad y mejorar las estimaciones de exposición de la población a la contaminación. A pesar de las ventajas que proporcionan los datos de telefonía móvil, también se han observado limitaciones relevantes en los distintos estudios realizados, derivadas principalmente de la resolución espacio-temporal de los datos y de la limitada información socio-demográfica disponible. Los resultados de esta investigación son de gran relevancia para estudios de planificación y gestión del transporte, para el desarrollo de nuevos modelos de transporte que tengan en consideración la influencia de la red social en la movilidad y en estudios de evaluación de la exposición de la población a la contaminación.

En l'últim segle, Europa ha viscut una forta migració de l'àmbit rural a l'urbà. La mobilitat urbana és fonamental per al desenvolupament econòmic i social de les ciutats però al mateix temps comporta a una sèrie d'importants efectes negatius, com ara la congestió o la contaminació de l'aire. L'entesa dels patrons de mobilitat urbana dels ciutadans és essencial perquè els gestors puguin avaluar quines són les polítiques i mesures més adequades per aconseguir un desenvolupament urbà sostenible. La majoria dels estudis empírics sobre mobilitat urbana es recolzen en enquestes. No obstant això, les enquestes presenten una sèrie de limitacions pràctiques importants (Ortúzar & Willumsen, 2011) com ara els seus elevats costos econòmics o els seus llargs terminis d'execució. L'ús generalitzat de dispositius mòbils per part de la població proporciona la possibilitat de recollir de manera anònima i passiva una gran quantitat d'informació espai-temporal d'una gran mostra d'usuaris, superant algunes de les limitacions dels actuals mètodes de recollida d'informació. En concret, les dades de la xarxa de telefonia mòbil presenten una sèrie d'avantatges que els posicionen com una de les millors fonts de dades per a l'estudi de la mobilitat general de grans nuclis de població (baixos costos d'extracció de les dades, grans dimensions de mostra, amplia cobertura espacial, etc.). L'objectiu principal d'aquesta investigació és contribuir als recents avenços en el camp de l'anàlisi de les dades de telefonia mòbil mitjançant el desenvolupament i validació d'una metodologia que permeti extreure informació de patrons d'activitat i mobilitat de la població en àmbits urbans. La metodologia desenvolupada presenta una sèrie de millores rellevants pel que fa a estudis previs, com l'estimació de localitzacions freqüents diferents de casa i treball, la millora en l'estimació de l'hora del viatge, procediments per a la selecció i expansió de la mostra o la millora en l'estimació del nombre de persones en una àrea específica a partir dels patrons d'activitat i mobilitat de les mateixes. Aquesta metodologia ha estat aplicada en tres casos d'ús per a: (1) l'obtenció d'estadístiques bàsiques de mobilitat i matrius origen-destinació en àmbits urbans, (2) l'anàlisi de la influència de la xarxa social en la mobilitat i (3) l'estudi de l'exposició de la població a la contaminació. Els resultats obtinguts demostren el potencial de les dades de telefonia mòbil per extreure informació sobre patrons de mobilitat en àmbits urbans, entendre millor la influència de la xarxa social en la mobilitat i millorar les estimacions d'exposició de la població a la contaminació. Tot i els avantatges que proporcionen les dades de telefonia mòbil, també s'han observat limitacions rellevants en els diferents estudis realitzats, derivades principalment de la resolució espai-temporal de les dades i de la limitada informació sociodemogràfica disponible. Els resultats d'aquesta investigació són de gran rellevància per a estudis de planificació i gestió del transport, per al desenvolupament de nous models de transport que tinguin en consideració la influència de la xarxa social en la mobilitat i en estudis d'avaluació de l'exposició de la població a la contaminació.