Networks, geographies and travel: Travel between infrastructure and social structure

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1 DISS. ETH Nr Networks, geographies and travel: Travel between infrastructure and social structure A B H A N D L U N G zur Erlangung des Titels DOKTOR DER WISSENSCHAFTEN der ETH ZÜRICH vorgelegt von ANDREAS FREI Dipl.-Ing. ETH Zürich geboren am 24. Juni 1979 von Zürich ZH, Zürich ZH Angenommen auf Antrag von Prof. Dr. Kay W. Axhausen, examiner Prof. Dr. Juan A. Carrasco, co-examiner 2012

2 Abstract Travel is the price we pay to be with others, at least it is a very substantial part of the generalised cost of meeting them. If we accept this proposition, and consider that the vast majority of travel serves activities with others, then one has to wonder, why the social content of activities and the constraints arising from coordination with others has received so little attention so far in transport research. This thesis complements the previous extensive but mostly qualitative research of social networks in a spatial setting with a novel approach to incorporate interactions among individuals within social networks into transportation planing. Bi- and multivariate analysis and application of social networks and travel are carried out, based on an extensive survey in Zurich of ego-centric social networks. The thesis combines in its methodological approach, analysis and modelling a perspective influenced by transport planning and social network analysis to give new insights in social aspects of travel and how social networks can be integrated in the framework of transportation planning. The social network analysis includes the ˆ social network degree, ˆ the tie distances, ˆ the social network geography, ˆ and the contact frequencies within social networks by different contact means (face-to-face, telephone, SMS and ). The size and structure of social network geographies is measured by the confidence ellipse of the spatial distribution of the members in egocentric social networks. Young, well educated people with a low and middle income and an eventful ix

3 Abstract work- and education-biography tend to maintain bigger social network geographies. These parameters as well as a low ratio between the minor and the main axis and a strong east-west direction are the main determinants for big social network geographies. The tie probability shows an inverse square relationship with distance. Geographical distance matters to how people interact today, as it did in the past (Mok and Wellman, 2007). The effort involved in the different modes of contact within social networks (face-to-face, phone, and SMS) matches the strength of the distance decay in the frequency of those interactions. The patterns of the contact frequency by mode follow these differential distance decays: ˆ The frequency of face-to-face visits and their relative frequencies to the other modes (shares) fall quickest with distance. While frequency is unaffected by distance, its share relative to the other modes rises fastest with it. ˆ The reverse is true for SMS messaging, which stays stable relative to the other modes, while only slowly falling with distance in terms of absolute frequency. ˆ The high starting frequency of phoning translates into growing shares, even if the absolute frequencies fall with distance. ˆ The interaction of the different contact modes and face-to-face meetings are complementary. Based on the empirical distribution of the social ties, models are used to simulate spatially embedded networks to reproduce the tie length distribution in the empirical data. Then a methodology for incorporating social networks into models of leisure activity location choice is discussed. This is the foundation to build a collective location choice model to measure the influences of social networks on travel behaviour. The results suggest that using a joint location choice model based on a social network can explain to some extent the gap between observed leisure trip length and the distance of the nearest leisure activity location measured in micro simulations. x

4 The complex interplay between space, society and transportation is demonstrated in this thesis by theoretical and empirical work. The empirical data collection and analysis results provide an important contribution to current research of transportation planning, space sociology and social capital research.

5 Kurzfassung Reisen ist der Preis, den wir bezahlen, um mit Anderen zusammen zu sein. Zumindest ist es ein substantieller Teil der generalisierten Kosten, um jemanden zu treffen. Wenn man diesen Standpunkt einnimmt und zusätzlich mit einbezieht, dass der überwiegende Teil des Verkehrs Aktivitäten mit anderen Personen dient, wundert man sich, wieso dem sozialen Inhalt von Aktivitäten und den Einschränkungen aus der Koordination mit anderen in der Verkehrsforschung bisher so wenig Beachtung geschenkt wurde. Diese Dissertation erweitert die bisher vorwiegend qualitative soziale Netzwerkforschung in einer räumlichen Umgebung mit einem neuen Ansatz, um Interaktionen zwischen Individuen innerhalb sozialer Netzwerke in der Verkehrsforschung zu integrieren. Bi- und multivariaten Analysen sowie die Anwendung von sozialen Netzwerken in der Verkehrsplanung werden, basierend auf einer umfangreichen quantitativen Erhebung von ego-zentrischen Zürcher sozialen Netzen, durchgeführt. Die Dissertation verbindet im methodischen Ansatz der Analyse und Modellierung die Perspektive von Verkehrsplanung und sozialer Netzwerkanalyse, um neue Einblicke in soziale Aspekte des Reisens zu erlangen. Es wird dann demonstriert, wie diese neuen Einblicke im Rahmen der Verkehrsplanung integriert werden können und inwiefern sie Verkehrsmodelle beeinflussen. Die sozialer Netzwerkanalysie umfasst die Modelierung der ˆ sozialen Netzwerk Grösse, ˆ die physische Distanz der Beziehungen, ˆ das soziale Netzwerk Geographie ˆ und die Kontakthäufigkeit innerhalb sozialer Netze mittels verschiedener Kontaktmittel (Face-to-Face, Telefon, SMS und ). Die Grösse und Struktur der sozialen Netzwer Geographie wird durch das zweixiii

6 Kurzfassung dimensionale Konfidenzinterval der räumlichen Verteilung der Mitglieder gemessen. Junge, gut ausgebildete Menschen mit niedrigem und mittlerem Einkommen und einer ereignisreichen Arbeits- und Bildungs-Biographie neigen dazu, grössere soziale Netzwerk Geografien aufrecht zu erhalten. Diese Attribute, ein niedriges Verhältnis zwischen der Neben- und der Hauptachse des Konfidenzintervals und eine starke Ost-West-Ausrichtung der Hauptachse sind die wichtigsten Determinanten für die Grösse sozialer Netzwerk Geographien. Die Beziehungswahrscheinlichkeit hat ein invers quadratisches Verhältnis zur Distanz. Dies unterstreicht, dass die geographische Distanz bei der zwischenmenschlichen Interaktion eine zentrale Rolle spielt, so wie sie dies in der Vergangenheit tat (Mok and Wellman, 2007). Der mit den verschiedenen Modi des Kontaktes ver bundene Aufwand innerhalb sozialer Netzwerke (Face-to-Face, telefonisch, per und SMS) entspricht der stärke der Kontakthäufigkeitaabnahme mit der Distanz. Die Muster der Kontakthäufigkeit nach Kontaktart zeigen den folgenden Veränderung mit der Distanz: Die Häufigkeit der Face-to-Face Besuche und ihre relativen Häufigkeiten zu den anderen Kontaktarten verringert sich mit Abstand am schnellsten mit zunehmender Distanz. Während die absolute - Kontakthäufigkeit unabhängig von der Entfernung ist, steigt ihr relativer Anteil zu den anderen Modi am schnellsten. Das Gegenteil gilt für SMS-Kontakthäufigkeit, die relativ zu den anderen Kotaktarten stabil bleibt, aber sich nur wenig mit zunehmender Distanz in Bezug auf die absolute Häufigkeit verringert. Die Telefonkontakthäufigkeit bei nahräumlichen Beziehungen sind hoch und vergrössern ihre relativen Kontaktanteile mit zuhnehmender Distanz, auch wenn die absoluten Häufigkeiten mit der Entfernung fallen. Das Zusammenspiel der verschiedenen Kontaktmodi mit Face-to-Face-Treffen sind komplementär. Auf der Grundlage der empirischen Verteilung der sozialen Beziehungen, werden Modelle verwendet um gesammtheiliche, räumlich eingebettete Netzwerke zu simulieren, welche die Distanzverteilung der Beziehungen in den empirischen Daten reproduziert. Dann wird der methodische Einbezug sozialer Netzwerke in Standortwahlmodelle für Freizeitaktivitäten diskutiert. Diese Grundlage wird dann verwendet, um die kollektive Standortwahl zu modelieren, um die Einflüsse von sozialen Netzwerken auf das Reiseverhalten zu messen. Die Ergebnisse legen nahe, dass mit xiv

7 einem kollektiven Standortwahlmodell, basierend auf räumlichen sozialen Netzwerken, die Lücke zwischen empirisch beobachtet Freizeitswegdistanzen und den aus Mikro-Simulationen resultierenden Distanzen weitgehend erklären lässt. Das komplexe Zusammenspiel zwischen Raum, Gesellschaft und Verkehr wird in dieser Dissertation durch theoretische und empirische Arbeiten demonstriert. Die empirische Datenerhebung und analyse Ergebnisse liefern einen wichtigen Beitrag zur aktuellen Forschung der Verkehrsplanung, Raum Soziologie und Forschung zu sozialem Kapital.