Dr.-Ing. Rico Wittwer Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung. Dresden, den 10. November 2014

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1 Fakultät Verkehrswissenschaften Friedrich List, Institut für Verkehrsplanung und Straßenverkehr Lehrstuhl für Verkehrs- und Infrastrukturplanung Prof. Dr.-Ing. Gerd-Axel Ahrens Dr.-Ing. Rico Wittwer Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Dresden, den 10. November 2014

2 Herausforderungen und Randbedingungen Ziele: Repräsentative Abbildung und Beteiligung aller Bevölkerungsgruppen (Ausschöpfungsqualität) Sicherstellung einer hohen Datenqualität Wahrung von Kontinuität und Vergleichbarkeit Aufgaben: Untersuchung des Einflusses von Nonresponse auf die Ergebnisse Datengewichtung zur Verminderung von Selektivitäten Prüfung systematischer Effekte während der Datenerfassung Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 2

3 Spezifika der SrV-Stichprobe Einstufig geschichtete Klumpenstichprobe (Clusterung auf Haushaltsebene) Ungleiche Auswahlwahrscheinlichkeiten der Haushalte durch Ziehung aus dem Einwohnermelderegister Stadtspezifische Stichprobenplanung (räumlich, zeitlich, sachlich) Zufallsbasierte Auswahl Uneingeschränkte Zufallsauswahl Geschichtete Auswahl Klumpenauswahl Auswahl mit variier. Auswahlwahrsch. disproportional proportional Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 3

4 Erhöhtes Selektivitätsrisiko durch Nonresponse Antwortquote als ein Indikator der Ausschöpfungsqualität Antwortquote (SrV und KONTIV/MiD ) Quelle: Hubrich, S., Wittwer, R. (2014): Household or individual Advantages and disadvantages of different interview selection strategies. PANAM 2014, conference proceedings, Santander, Spain. Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 4

5 Fehlerarten in Stichprobenerhebungen Datenqualität Ausschöpfungsqualität Quelle: In Anlehnung an Strecker/Wiegert (1994) in Wittwer, R. (2008): Raumstrukturelle Einflüsse auf das Verkehrsverhalten. Schriftenreihe des Instituts für Verkehrsplanung und Straßenverkehr, Heft 11, S. 60. Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 5

6 Anliegen der Nonresponse-Studie Gegenüberstellung Struktur und Verhaltensspezifika Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 6

7 Kernstück: Nonresponse-Befragung Inhaltliche Details Befragung richtet sich an Personen, die nicht erreicht wurden oder explizit verweigerten Kurzbefragung zu wesentlichen strukturellen Gegebenheiten des Haushalts Stichtagsbezogene Mobilitätsinformationen müssen vereinfacht erhoben werden (Akzeptanz) Möglichst geringe Belastung der Probanden Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 7

8 Nonresponse-Studie Datengrundlagen verkehrs- und Merkmal SrV 2013 Nonresponse Studie 2014 Nettostichprobe Personen Personen Pretest Halle (Saale), Frankfurt am Main, Oktober 2012, Berlin, Januar 2014, 277 Personen Personen Feldzeit Januar Dezember 2013 März April 2014 Stichtag Mittlerer Werktag (Di Do) Mittlerer Werktag (Di Do) Anzahl Untersuchungsräume Stichprobenauswahl Einwohnermelderegister Adressen von Nichtantwortern Schriftliche Ankündigung Ja Ja Erinnerungsstufen Mindestens 2 1 Zielpersonen Alle Personen des Haushalt Ursprüngliche aus dem Einwohnermelderegister ausgewählte Person eines Nichtantworter Haushalts Befragungstechnik Telefonisch, online Antwortquote 23,1 % 22,9 % Telefonisch, schriftlich postalisch, online Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 8

9 Nonresponse-Modell verkehrs- und Logistische Regression zur Vorhersage der Teilnahmewahrscheinlichkeit (Alle Städte der NRS) Nichtantworter β (SE) Constant (.130) *** Soziodemografische Merkmale 95 % CI of odds ratio Lower Bound odds ratio Upper Bound Mann (.043) Frau 0 b 1-Personen-Haushalt (.082)*** Personen-Haushalt.319 (.066)*** Personen-Haushalt.216 (.065)*** und-mehr-Personen-Haushalt 0 b 0 14 Jahre (.117) Jahre.405 (.113)*** Jahre.444 (.090)*** Jahre.177 (.084)* Jahre und älter 0 b Erwerbstätig.257 (.076)*** in Ausbildung (.082) Nicht erwerbstätig 0 b Pkw pro Person.012 (.078) Pkw-Führerschein (.069)*** Kein Pkw-Führerschein 0 b Uneingeschränkter Pkw-Zugang.002 (.071) Pkw-Zugang nach Absprache.078 (.071) Kein Pkw-Zugang 0 b Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 9

10 Nonresponse-Modell verkehrs- und Logistische Regression zur Vorhersage der Teilnahmewahrscheinlichkeit (Alle Städte der NRS) Nichtantworter β (SE) Verkehrsverhalten 95 % CI of odds ratio Lower Bound odds ratio Upper Bound Radwege (.024) Wege im Öffentlichen Verkehr.027 (.025) Wege im MIV (.020) Wege zur Arbeit/Geschäftlich.07 (.041) Wege zur Kita/Ausbildung.048 (.042) Wege zum Einkauf/zur Versorgung.206 (.033)*** Wege zur Freizeit/Andere Zwecke.317 (.031)*** Wege nach Hause (.037)*** Am Stichtag am Wohnort.410 (.084)*** Am Stichtag nicht am Wohnort 0 b Am Stichtag außer Haus (.091) Am Stichtag nicht außer Haus 0 b Hinweis: R 2 = (Cox & Snell), R 2 = (Nagelkerke), R 2 = (McFadden). Modellgüte: Chi 2 (24) = ***, - p < 0.10; * p < 0.05; ** p < 0.01; *** p < 0.001, n = 9,456 (gültige) Fälle. Korrekte Klassifikationen (kreuzvalidiert): Hauptstudie = 64.2 %, Nonresponse-Studie = 58.8 % a. Die Referenzgruppe ist: Antworter der Hauptstudie. b. Der Parameter ist aufgrund Redundanz der Informationen auf Null gesetzt Da die Wegehäufigkeiten nach Verkehrsmitteln bzw. Zwecken redundante Informationen beinhalten (Gesamtwegeanzahl am Stichtag) blieb die Variable Fußwege im Modell unberücksichtigt. Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 10

11 Zwischenfazit zur Analyse des Nonresponse Selektivitäten treten sowohl auf der Auswahlebene als auch durch den Ausfallprozess auf Teilnahmewahrscheinlichkeiten werden vor allem durch die Variablen Alter und Haushaltsgröße erklärt Erwerbstätigkeit, Fahrerlaubnisbesitz, Anzahl der Einkaufs- und Freizeitaktivitäten sowie Anwesenheit am Wohnort zeigen zumindest signifikante Erklärungsbeiträge des Nichtantwortens Keine Auffälligkeiten zeigen Geschlecht, Ausbildung, Anzahl Pkw pro Person, Zugang zum Pkw, Mobilitätsbeteiligung, Anzahl Pflichtaktivitäten und Verkehrsmittelwahl NR-Modell erlaubt vertiefende Untersuchung (Propensity-Gewichtung) Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 11

12 Gewichtungsverfahren SrV 2013 Grundsätzliche Vorgehensweise verkehrs- und Mehrdimensionaler, sukzessiver Gewichtungsprozess Schichtungsebenen: Teilraum (g), Quartal (h), Haushaltsgröße (i), Alter-Geschlechts-Kombin. (j) Unbekannte, innere Matrixstruktur durch iterative Randanpassung geschätzt Matrixverfahren mit Optimierungskriterium Informationsgewinnminimierung Dreidimensionales GLS bei unvollständigen Informationen Ziel: 1. Formal: Design bzw. Transformationsgewicht (Inverse der Auswahlwahrscheinlichkeit) 2. Anpassungs bzw. Ausfallgewicht (Kompensation der Antwortausfälle) 3. Teilraum und Quartalsgewicht Personen und Wegegewicht 4. Ermittlung der Soll Haushaltsverteilung Haushaltsgewicht Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 12

13 Wirksamkeit der Gewichtungsverfahren Mobilitätsrate Am Stichtag am Wohnort Am Stichtag außer Haus SrV 2013 SrV % 92% 91% 92% 92% 91% 91% 88% Wegehäufigkeit ungewichtet Propensity Scores Transf. & Anpassungsgewichtung Wege pro Person und Tag Transf. & Anpassungsgewichtung Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 13

14 Wirksamkeit der Gewichtungsverfahren Pkw-Verfügbarkeit SrV 2013 SrV 2008 Pkw-Führerschein 67% 69% 71% 66% Uneingeschränkter Pkw- Zugang 44% 43% 43% 43% Pkw pro Person ungewichtet Propensity Transf. & Scores Anpassungsgewichtung Pkw pro Person Transf. & Anpassungsgewichtung Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 14

15 Wirksamkeit der Gewichtungsverfahren Aktivitätsanlässe SrV 2013 SrV 2008 ungewichtet Propensity Scores Transf. & Anpassungsgewichtung Transf. & Anpassungsgewichtung Freizeit/Besuch/And. Arbeit/Geschäftlich Einkauf/Versorgung Nach Hause Kita/Ausbildung Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 15

16 Wirksamkeit der Gewichtungsverfahren Altersgruppen SrV 2013 SrV 2008 Jahre ungewichtet Jahre Propensity Scores Jahre Jahre und älter Transf. & Anpassungsgewichtung Transf. & Anpassungsgewichtung Jahre Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 16

17 Wirksamkeit der Gewichtungsverfahren Haushaltsgröße SrV 2013 SrV 2008 ungewichtet Propensity Scores Transf. & Anpassungsgewichtung Transf. & Anpassungsgewichtung 4 und mehr Personen Haushalt 2 Personen Haushalt 3 Personen Haushalt 1 Personen Haushalt Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 17

18 Zentrale Erkenntnisse der Untersuchung systematischer Effekte durch präzisere Wegeerfassung Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 18

19 Präzisere Wegeerfassung und Konsequenzen Mobilitätsrate im SrV-Städtepegel Wege pro Person und Tag Mittlere Wegeanzahl Ostdeutsche Großstädte (SrV Städtepegel), gewichtet, Einwohnerverkehr Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 19

20 Präzisere Wegeerfassung und Konsequenzen Mobilitätsraten in MiD und MOP Wege pro Person und Tag Mittlere Wegeanzahl Mobilitätsraten, MOP , Montag Freitag, MiD 2002 und 2008, Dienstag Donnerstag Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 20

21 Präzisere Wegeerfassung und Konsequenzen Mobilitätsraten der Frauen nach Alter Gesamtstichproben der SrV-Jahrgänge 2003 bis 2013 (ungewichtet*) * Auswertung erfolgte unter der begründeten Annahme, dass die alltäglichen Mobilitätsraten räumlich weitgehend invariant sind. (vgl. u. a. ZUMKELLER, 1993, LIPPS, 2001, WITTWER, 2008) Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 21

22 Präzisere Wegeerfassung und Konsequenzen Mobilitätsraten der Männer nach Alter Gesamtstichproben der SrV-Jahrgänge 2003 bis 2013 (ungewichtet*) * Auswertung erfolgte unter der begründeten Annahme, dass die alltäglichen Mobilitätsraten räumlich weitgehend invariant sind. (vgl. u. a. ZUMKELLER, 1993, LIPPS, 2001, WITTWER, 2008) Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 22

23 Ursache der Erfassungsunterschiede 2008 vs verkehrs- und Datenbasis: Große Vergleichsstädte (25 Städte), n = (2008) bzw (2013) Personen Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 23

24 Ursache der Erfassungsunterschiede 2008 vs verkehrs- und Datenbasis: Große Vergleichsstädte (25 Städte), n = (2008) bzw (2013) Personen + 0,2 Wege + 0,15 Wege Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 24

25 Revisionsvorschlag der Werte 2003 und 2008 verkehrs- und Aufkommensbezogene Werte Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 25

26 Revisionsvorschlag der Werte 2003 und 2008 Aufwandsbezogene Werte AT, BE, DE, GB, NZ, US CZ, DK, ES, FI, IT, NL, NO, SE CH, CY, FR Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 26

27 Dr.-Ing. Rico Wittwer Die (Stich)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Danke. Die (Stich-)Probe aufs Exempel Nonresponse und Gewichtung Folie 27