요약본 (Summary):
This paper investigates the spatio-temporal patterns of Bike Sharing System (BSS) usage in six major cities: New York, London, Tokyo, Boston, Chicago, and Washington D.C., using data from a 30-day period with comparable climate and average temperatures. The authors used Jensen-Shannon divergence (JSD) and rank distribution analysis to explore differences in BSS usage between weekdays and weekends in these cities. Their findings reveal significant temporal differences in BSS usage that were commonly observed across all cities, with weekday patterns dominated by commute peaks and weekend patterns reflecting recreational activities. Friday was found to be a transitional day sharing characteristics of both weekdays and weekends. Docking station usage rank distributions showed remarkable consistency between weekdays and weekends for most cities, with London being an anomaly. The study highlights the potential of BSS data to uncover urban mobility patterns and the underlying structures of cities, suggesting that BSS usage reflects both intrinsic user behavior and external influences such as urban planning.
이 논문은 뉴욕, 런던, 도쿄, 보스턴, 시카고 및 워싱턴 D.C.의 6 개 주요 도시에서 시공간 자전거 공유 시스템 (BSS) 사용을 조사하여 30 일 기간의 기후 및 평균 온도를 가진 데이터를 사용하여 조사합니다. 저자는 Jensen-Shannon Divergence (JSD)와 Rank Distribution Analysis를 사용 하여이 도시의 주중과 주말 사이의 BSS 사용의 차이를 탐색했습니다. 그들의 연구 결과는 모든 도시에서 일반적으로 관찰 된 BSS 사용에서 상당한 시간적 차이를 보여 주며, 레크리에이션 활동을 반영하는 통근 피크와 주말 패턴에 의해 주중 패턴이 지배적입니다. 금요일은 주중과 주말의 과도기 공유 특성으로 밝혀졌습니다. 도킹 스테이션 사용 순위 분배는 대부분의 도시에서 주중과 주말 사이에 놀라운 일관성을 보여 주었으며 런던은 변칙적입니다. 이 연구는 도시의 이동성 패턴과 도시의 기본 구조를 발견 할 수있는 BSS 데이터의 잠재력을 강조하며, BSS 사용법은 본질적인 사용자 행동과 도시 계획과 같은 외부 영향을 모두 반영 함을 시사합니다.
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arXiv:2412.19294v1 [stat.AP] 26 Dec 2024 Spatio-Temporal Differences in Bike Sharing Usage: A Tale of Six Cities Shu-ichi Kinoshita1,2*, Yuya Bando1 and Hiroki Sayama2,3 1*Department of Mathematical Engineering, Musashino University, 3-3-3 Ariake, Koto-ku, 135-8181, Tokyo, Japan. 2Binghamton Center of Complex Systems, Binghamton University, 4400 Vestal Parkway East, Vestal, 13902, New York, United States. 3Waseda Innovation Lab, Waseda University, 1-104 Totsukamachi, Shinjuku-ku, 169-8050, Tokyo, Japan. *Corresponding author(s). E-mail(s): s kino@musashino-u.ac.jp; Contributing authors: nkoa99072@gmail.com; sayama@binghamton.edu; Abstract This study investigates the spatio-temporal patterns of Bike Sharing System (BSS) usage in six major cities: New York, London, Tokyo, Boston, Chicago and Washington D.C. By analyzing data over a 30-day period with comparable cli- mate and average temperatures, we explored differences in BSS usage between weekdays and weekends in those cities using Jensen-Shannon divergence (JSD) and rank distribution analysis. Our findings reveal significant temporal differ- ences in BSS usage that were commonly observed in all cities, with weekday patterns dominated by commute peaks and weekend patterns reflecting recre- ational activities. Friday emerges as a transitional day, sharing the characteristics of both weekdays and weekends. Meanwhile, docking station usage rank distri- butions show remarkable consistency between weekdays and weekends for most cities, with London being a unique anomaly. This study highlights the potential of BSS data to uncover urban mobility patterns and the underlying structures of cities. The results suggest that BSS usage reflects both intrinsic user behavior and external influences such as urban planning. Keywords: Bike Sharing Systems, Urban Mobility, Spatio-temporal Patterns, Jensen-Shannon Divergence, Correlated Rankings 1 1 Introduction Cities represent one of the greatest inventions of humanity, serving as hubs where a large number of people communicate, exchange information and services, maintain complex socio-economic ecosystems and promote innovation [1]. The defining charac- teristics of cities lie in their high population density and the proximity of individuals. To support efficient communication and smooth social activities, the physical trans- portation infrastructure within cities is indispensable. As urban areas expand and population density increases, the provision of a variety of mobility options becomes increasingly crucial for the maintenance of efficient economic and social activities. Moreover, a diverse set of transport modes within a city not only enhances movement efficiency, but also builds resilience in city transportation networks, thus contributing to long-term sustainability of the city [2, 3]. It is well known that human activities in urban areas display different spatial pat- terns and temporal rhythms [4–7]. Temporal rhythms emerge on multiple scales, such as seasonal, weekly, and daily, while spatial patterns are shaped by the geographic form of the city and the relative locations of commercial areas, entertainment facilities, and residential districts. Consequently, transportation systems must be implemented in ways that reflect these temporal and spatial patterns, and in turn, such systems reinforce and promote urban activities, creating a feedback loop that sustains city life. Reflecting the importance of transportation systems, numerous studies have investi- gated a wide range of public transportation infrastructures, including airports [8, 9], maritime transport [10], railways and subways [11–16], and buses [17]. From …더보기
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번역 (Translation):
ARXIV : 2412.19294V1 [STAT.AP] 2024 년 12 월 26 일 자전거 공유 사용에 대한 시공간의 시공간 차이 : 6 개 도시 Shu-ichi Kinoshita1,2*, Yuya Bando1 및 Hiroki Sayama2,3 1*Mathematical Engineering, Mushatical University, 3-3-3-3-3-3-3-3-3- 135-8181, 일본 도쿄. 2Binghamton Complex Systems, Binghamton University, 4400 Vestal Parkway East, Vestal, 13902, 뉴욕, 미국. 3 Waseda University, 1-104 Totsukamachi, Shinjuku-Ku, 169-8050, 일본 도쿄. *해당 저자. 이메일 : s kino@musashino-u.ac.jp; 기고자 : nkoa99072@gmail.com; sayama@binghamton.edu; 초록이 연구는 뉴욕, 런던, 도쿄, 보스턴, 시카고, 시카고, 시카고 및 워싱턴 D.C의 6 개 주요 도시에서 자전거 공유 시스템 (BSS) 사용의 시공간 패턴을 조사합니다. 30 일 동안 비슷한 클리 메이트와 평균 온도로 데이터를 분석하여 주중과 주말을 사용하여 Jensennon의 차이를 탐색했습니다. (JSD) 및 순위 분배 분석. 우리의 발견은 모든 도시에서 일반적으로 관찰 된 BSS 사용에서 중요한 시간적 차이를 보여 주며, 주중 패턴은 통근 피크와 주말 패턴이 반영되는 활동을 반영합니다. 금요일은 과도기적 인 날로 등장하여 평일과 주말의 특성을 공유합니다. 한편, 도킹 스테이션 사용 순위 분배는 대부분의 도시에서 주중과 주말 사이에 놀라운 일관성을 보여 주며 런던은 독특한 변칙입니다. 이 연구는 도시의 이동성 패턴과 도시의 기본 구조를 발견 할 수있는 BSS 데이터의 잠재력을 강조합니다. 결과는 BSS 사용이 본질적인 사용자 행동과 도시 계획과 같은 외부 영향을 모두 반사한다는 것을 시사합니다. 키워드 : 자전거 공유 시스템, 도시 이동성, 시공간 패턴, Jensen-Shannon Divergence, 상관 순위 1 1 소개 도시는 인류의 가장 큰 발명품 중 하나를 나타냅니다. 도시의 정의 특성은 높은 인구 밀도와 개인의 근접성에 있습니다. 효율적인 의사 소통과 원활한 사회 활동을 지원하기 위해 도시 내의 물리적 전환 인프라는 필수적입니다. 도시 지역이 확대되고 인구 밀도가 증가함에 따라 효율적인 경제 및 사회 활동의 유지에 다양한 이동성 옵션의 제공이 점점 중요 해지고 있습니다. 더욱이, 도시 내의 다양한 운송 모드 세트는 운동 효율성을 향상시킬뿐만 아니라 도시 교통 네트워크에서 탄력성을 구축하여 도시의 장기 지속 가능성에 기여합니다 [2, 3]. 도시 지역의 인간 활동은 다른 공간 패턴과 시간적 리듬을 나타내는 것으로 잘 알려져 있습니다 [4-7]. 시간적 리듬은 계절, 매주 및 매일 여러 규모로 나타나는 반면, 공간 패턴은 도시의 지리적 형태와 상업 지역, 엔터테인먼트 시설 및 주거 지역의 상대적 위치에 의해 형성됩니다. 결과적으로, 운송 시스템은 이러한 시간적, 공간적 패턴을 반영하는 방식으로 구현되어야하며, 그러한 시스템은 도시 활동을 강화하고 홍보하여 도시 생활을 유지하는 피드백 루프를 만듭니다. 교통 시스템의 중요성을 반영하면서, 수많은 연구에서 공항 [8, 9], 해상 운송 [10], 철도 및 지하철 [11-16] 및 버스 [17]를 포함한 광범위한 대중 교통 인프라를 조사했습니다. …에서 … 더보기
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