GPS-basierte Studien zur Analyse der nachhaltigen urbanen Individualmobilität

Abstract

Die vorliegende kumulative Dissertation beschäftigt sich mit GPS-basierten Studien zur Analyse der nachhaltigen urbanen Individualmobilität. Über verschiedene Herangehensweisen wird das Forschungsthema umfassend präsentiert und das methodische Potential des GPS-basierten Forschungsdesigns in dem betrachteten mobilitätswissenschaftlichen Teilbereich herausgearbeitet. Die Forschungsarbeit umfasst die folgenden vier Beiträge, welche methodische Grundlagen (Beitrag 1), Intermodalität und Multimodalität (Beitrag 2 und 3) sowie (sozial-)psychologische Einflussfaktoren (Beitrag 4) der urbanen Individualmobilität fokussieren.

Beitrag 1 trägt den Titel „Global Positioning System-based Travel Surveys: A Critical Review of Contents and Necessities of Current Mobility Research in Urban Environments“. Diese kritische Auseinandersetzung mit der Global Positioning System (GPS)-Technologie als Erhebungsmethode der Mobilitätswissenschaften bietet einen ersten Einstieg in die Thematik mit dem Fokus auf technische Details dieser Erhebungsmethodik. Die Arbeit geht dabei auf Erklärungen und Beispiele der Erhebungselemente ein. Daneben werden zusätzlich angewandte Methoden (wie z.B. Begleitbefragungen, Wegetagebücher, Smartphone Applikationen oder die online-basierte Evaluation) sowie Schwierigkeiten bei Mobilitäts-erhebungen und bei Analysetechniken dargestellt. Die Diskussion verschiedener GPS-basierter Erhebungsmethoden zeigt dabei die dringende Notwendigkeit hoch-entwickelter GPS-Geräte wie auch einer ausreichend großen Stichprobengröße (sowohl bzgl. der Teilnehmeranzahl als auch der Beobachtungsdauer) sowie deren optimale Zusammensetzung auf. Darüber hinausgehend werden hochentwickelte Methoden für die Identifikation von Wegeverläufen, benutzter Verkehrsmittel sowie von Wegezwecken diskutiert. Beitrag 1 dient insbesondere der Auswahl eines geeigneten Erhebungsdesigns, welches den empirischen Analysen der daran anschließenden Beiträge 2 bis 4 zu Grunde liegt.

Aufbauend auf den theoretischen Erkenntnissen aus dem ersten Beitrag, beschäftigt sich Beitrag 2 mit der Evaluierung des Potentials der Intermodalität aus Nachhaltigkeitssicht. Unter dem Titel „The Potential of Intermodal Urban Mobility as a Source of Sustainability: Evidence from a GPS-Based Evaluation in Stuttgart (Germany)” wurden anhand empirischer, GPS-basierter Längsschnittdaten zum intra-individuellen Mobilitätsverhalten Intermodalitätsaspekte genauer untersucht. Intermodalität bezieht sich hierbei auf die Nutzung verschiedener Verkehrsmittel innerhalb eines Weges. Die allgemeine Intermodalitätsquote stellt sich in der Stichprobe dabei als relativ gering dar. Monomodale Wege sind vom (nicht-) motorisierten Individualverkehr (Pkw, Fahrrad, Fuß) dominiert. Im Gegensatz dazu wurden bei Wegen mit mehr als einem Tripsegment häufig der öffentliche (Nah-)Verkehr (Bus, U-/S-Bahn) und Car-Sharing mit kurzen Fußwegen verknüpft. Darüber hinausgehend zeigt diese Forschungsarbeit, dass für intermodale Wege nicht notwendigerweise mehr Zeit als für monomodale Wege investiert werden muss. Gerade im urbanen Umfeld kann Intermodalität daher als attraktive und nachhaltigere Alternative zum privaten Pkw gesehen werden.

Der dritte Beitrag setzt sich ebenfalls mit der Thematik der Intermodalität und Multimodalität der urbanen Individualmobilität auseinander. Multimodalität beschreibt dabei die Nutzung verschiedener Verkehrsmittel innerhalb eines gewissen Zeitraums (Buehler/Hamre 2014). Intermodalität dagegen zeichnet sich – als Unterkategorie zur Multimodalität – durch eine kombinierte Nutzung verschiedener Verkehrsmittel innerhalb eines Weges (Trips) aus (Buehler/Hamre 2014). Ein Trip besteht dabei aus mehreren Tripsegmenten. Nachdem im zweiten Beitrag die große Bedeutung der Intermodalität für die urbane Individualmobilität herausgearbeitet wurde, schließt sich dieser dritte Beitrag mit einer intermodalen Analyse der einzelnen Tripsegmente daran an. Auch der Titel des Beitrag 3 „About the Importance of Walking: An Intermodal Perspective on Sustainable Urban Passenger Mobility“ legt nahe, dass nun insbesondere die in der Forschung bislang häufig vernachlässigten Fußwege – als essentieller Teil intermodaler Mobilität – im Fokus der Betrachtung stehen. Zunächst wird die Unterschätzung von Fußwegen bei einer monomodalen Betrachtung des Modal Splits herausgearbeitet. Zudem zeigen die Analysen, dass Fußwege nicht nur für Personen mit einer hohen Intermodalität bzw. Multimodalität von großer Bedeutung sind, sondern gleichermaßen auch von Personen genutzt werden, die insgesamt auf nur wenige verschiedene Verkehrsmittel zurückgreifen. Die Nutzungshäufigkeit von Fußwegen bleibt dabei für alle betrachteten Gruppen gleichermaßen hoch. Fußwege spielen darüber hinaus in intermodalen Trips vor allem im ersten und letzten Segment eine maßgebliche Rolle. Implikationen, die sich daraus vor allem für die Städteplanung ergeben, beziehen sich folglich auf den notwendigen Ausbau der Infrastruktur für Fußgänger, um einen einfachen und sicheren Zugang zu anderen Verkehrsträgern (wie z.B. dem ÖPNV) gewährleisten zu können.

Beitrag 4 mit dem Titel „What Affects Our Urban Travel Behavior? A GPS-Based Evaluation of Internal and External Determinants of Sustainable Mobility in Stuttgart (Germany)“ bindet schließlich noch die (sozial)-psychologische Betrachtung in die Forschungsthematik ein, indem interne sowie externe Einflussfaktoren auf das individuelle, urbane Mobilitätsverhalten analysiert werden. Basierend auf der erweiterten „Theorie des geplanten Verhaltens“ (TPB) (Ajzen 1991) werden im Rahmen eines Methodenmix von 73 Teilnehmern Daten über ein personen-basiertes GPS-Tracking, eine Begleitbefragung sowie eine interaktive online-basierte Nachkontrolle (‚Prompted Recall Survey‘) erhoben. Das angewandte (varianz-basierte) Strukturgleichungsmodell konnte dabei 60 Prozent der Varianz des nachhaltigen Mobilitätsverhaltens erklären. Die Ergebnisse der Analysen bestätigen zudem signifikante Effekte sowohl intrinsischer als auch externer Faktoren. Stadtverwaltungen, ÖPNV-Anbieter und nicht zuletzt die Bürger selbst sollten als Implikation aus der Forschungsarbeit daher externen Kosten, der gewohnheitsgemäßen Nutzung nachhaltiger Verkehrsmittel sowie den wahrgenommenen Schwierigkeiten einer nachhaltigen Mobilität erhöhte Aufmerksamkeit schenken, um ein nachhaltiges Mobilitätsverhalten umfassend zu unterstützen. Der Effekt einer nachhaltigen Intention auf ein nachhaltiges Mobilitätsverhalten kann auf der vorliegenden GPS-basierten Datengrundlage hingegen nicht bestätigt werden.

Im Rahmen der vorliegenden Dissertationsschrift wird die Thematik der urbanen Individualmobilität umfangreich sowohl aus technisch-methodischer wie auch aus (sozial-)psychologischer Sicht betrachtet. Der Beitrag dieses Forschungsprojekts für die Forschungsgemeinschaft liegt dabei vor allem in Erkenntnissen, die auf der detaillierten und objektiven Erfassung des realen Mobilitätsverhaltens basieren. Nur durch die Verwendung und Analyse innovativer personen-basierter GPS-Tracking-Daten ist es möglich, bislang nicht verfügbare Details von Tripstrukturen (Multimodalität und Intermodalität) zu analysieren sowie Einflussfaktoren auf das reale Mobilitätsverhalten anstelle der Mobilitätsintension zu modellieren. Daraus lassen sich dann für die Wissenschaft sowie Gesellschaft gleichermaßen zentrale Implikationen ableiten.

English version:

Abstract (Paper 1): GPS (Global Positioning System) tracking as a survey method for mobility patterns has received considerable attention in the mobility related literature and the traffic planning practice. This review offers insights in the method of GPS-based travel survey methods in the urban environment. The contribution delimits the person-based GPS tracking from other more conventional (interview, travel diary, in-vehicle GPS) as well as newer technical methods (smartphone application) showing the strengths and weaknesses of all survey instruments. Besides, examples and explanations on GPS-based survey structure elements as well as additionally used methods (interview, travel diaries, prompted recall surveys) are given. Additionally, survey issues and analyzing techniques of the post-processing of GPS-based surveys are discussed. The inherent presentation of differently conducted GPS-based mobility surveys clarifies the essential necessity of highly developed GPS equipment as well as a sufficiently large sample size (amount of participants and observation period) and composition. Moreover, advanced methods for the identification of trips, travel modes and trip purposes are discussed. From where we stand now, person-based GPS tracking techniques show still the highest potential to pose the mid-term future of mobility related research. If the technical development continues to progress fast, smartphone applications will however have the potential to supersede conventional survey methods and stand-alone GPS devices in a long-term perspective.

Abstract (Paper 2): The aim of our project is to evaluate the potential of intermodality as a source of sustainability. Based on longitudinal data on intra-individual mobility behavior in an urban environment we discuss the appearance of intermodality in this specific context and whether it can contribute to sustainability related aims. In our empirical work more than 60 participants were tracked with on-person GPS devices in the metropolitan area of Stuttgart (Germany) during one week. The data show a relatively low intermodality rate. Unimodal trips were dominated by (un-) motorized private modes of transportation (car, bike, foot). In contrast, journeys with more than one trip segment were particularly observed using combinations of public transportation (bus, tram, metro) and/or car-sharing linked by short distance walks. In conclusion, our research figured out that intermodal travel does not necessarily take up more time than passenger would invest for unimodal trips and thus displays an attractive and more sustainable alternative to the usage of private cars in metropolis areas.

Abstract (Paper 3): Walking as a frequently used mode of transportation is often inevitable in our daily urban mobility. However, compared to other modes of transportation, to date, the appearance and characteristics of walking is less discussed in literature. Our paper contribute to this shortcoming in research particularly from the methodological side by the improved, GPS based recording of (walking) trips and its intermodal analysis. Based on the data of 476 person days we examined the structure of monomodal, multimodal and intermodal individual urban mobility. The detailed analysis illustrates the underestimation of walking trips in a monomodal modal split calculation. Besides, the high importance of walking trips and stages could be proven throughout all multimodality and intermodality groups. Finally, our results confirm that walking stages are particular relevant at the beginning and the end of an intermodal trip (‘first/last mile problem’). Knowing about the importance of walking for monomodal and intermodal trips and thus a broad user group, researchers and especially policymakers should rethink the urban infrastructure comprehensively and promote walking as essential part of a sustainable urban mobility.

Abstract (Paper 4): The motorized individual transport affects our urban living negatively regarding environmental, social and economic aspects. To solve the mobility-related issue profoundly and in long-term, all relevant influences on the individual mobility behavior in an urban environment ought to be detected. The aim of this paper is therefore the analysis of psychological and environmental-external factors hypothesized to influence a sustainable mobility intention as well as its consequent behavior. On the theoretical basis of an extended version of the ‘Theory of Planned Behavior’ (Ajzen 1991), a multi-methods approach using person-based GPS tracking, questioning and an interactive online evaluation (prompted recall survey) is applied (N=73). 60 percent of the variance of sustainable mobility behavior could be explained by our structural equation model. The results of our analysis confirm significant effects of intrinsic and external determinants, alike. Municipalities, operators of public transport systems and even the citizens themselves need to pay particular attention to external costs, the habitual usage of sustainable modes of transportation as well as the difficulties perceived to be associated with sustainable mobility to support it thoroughly.