1 De Population Simulator binnen de 4 de generatie Vlaamse strategische verkeersmodellen Kurt Verlinden – Significance Cindy Puttemans - MINT Project binnen Departement Mobiliteit en Openbare Werken - Vlaamse overheid

2 Inhoud Kadering in 4de generatie verkeersmodellen Algemene principes Technische invulling Events en transities Modificaties en kalibratie Status

3 Kadering (i) Volledig geïntegreerde benadering strategisch modelsysteem – Data-opzet en –organisatie – Gebruikersschil – Reken-engines – Documentatie – Kalibratie en validatie Ontwikkeld en ingezet door Vlaamse overheid, Vlaams Verkeerscentrum NetwerkModel v4PersonenModel v4MIG4VrachtModel v4 RekenProcessor Citilabs Voyager PTV Visum

4 Kadering (ii) Ter beschikking van andere actoren die zich inschrijven in methodiek Breed spectrum aan toepassingen: scope, ruimtelijke resolutie en tijdshorizon Vraagmodel voor personenvervoer volgens agent-gebaseerde model- lering NetwerkModel v4PersonenModel v4MIG4VrachtModel v4 RekenProcessor Citilabs Voyager PTV Visum

5 Kadering (iii) Vraagmodel voor personenvervoer volgens agent-gebaseerde model- lering – Simulatie op individueel niveau – Gezins- en per- soonskenmerken – Hoge graad van gevoeligheid voor beleidsmaatregelen en evoluties NetwerkModel v4PersonenModel v4MIG4VrachtModel v4 RekenProcessor Citilabs Voyager PTV Visum

6 Algemene principes (i) Nood aan beschrijving van populatie op volledig persoons- en gezinsniveau Ontwikkeling van instrumentarium om populatie syntetisch zo nauwkeurig mogelijk op te bouwen – Vertrekkend van SEE2001 naar zowel basisjaar 2013 … – … als naar toekomstjaren 2020, 2025, 2030 … – … onder gewijzigde omstandigheden en toekomstvisies … – … maar ook geconditioneerd op externe randtotalen Resultaat vormt een consistente en plausibele dataset – Rapportage over details geeft verwachte randtotalen

7 Algemene principes (ii) Population Simulator is een familie van data en modules – Centrale dataset van personen en gezinnen met alle details – PopMod modifieert bepaalde kenmerken of voegt er toe – PopKal kalibreert bepaalde kenmerken naar gewenste randtotalen – PopSim simuleert jaarlijkse transities, en ‘groeit’ de populatie PopSim Populatie Personen Gezinnen PopModPopKal

8 Algemene principes (iii) Data-model toegespitst op agent als beslissingsnemer Individueel naar gezin als naar persoon – Interne koppeling van gezinnen en personen om meest efficiënt informatie bij te houden Opgeslagen in performant binair PSP- en PSF-formaat Direct te gebruiken door V4 vraagmodel personen – Behoud van grootste resolutie – Eenvoudig in te dikken naar klassieke indelingen zoals zones, gemeentes, …

9 Algemene principes (iv) Gezinsbestand PSF

10 Algemene principes (v) Personenbestand PSP

11 Algemene principes (vi) Personenbestand PSP

12 Algemene principes (vii) Toepassing van overgangs- of transitiemodellen in PopSim – Simuleren van overgang van één staat naar volgende Twee aantrekkelijke concepten bij transities – Per agent over levensspanne heen Eenvoudige en goedkope berekening Efficiënt aansluiten bij statisitieken Lastige dynamische interactie met andere kenmerken/personen – Repeterend per jaar over agenten heen Simulatie per persoon voor elk jaar opnieuw Meer rekenwerk Taaie koppeling met statistieken: jaarlijkse kansen op verandering Automatische interactie met alle andere events

13 Algemene principes (viii) Concept en opbouw van PopSim

14 Technische invulling (i) Platform en toepassing – Stand-alone applicatie in VB.NET-2010 – Focus op aanbieden efficiënt raamwerk – Functies en modellen kunnen in- en uitpluggen – Belang van sterk en logisch intern data-model Aandacht voor performantie, één jaarsimulatie voor Vlaanderen dient binnen de 18’ uitgevoerd

15 Technische invulling (ii) Randomisatie – Simulatie per agent per overgang introduceert kansfuncties – Op agent-niveau moet continue waarde omgevormd worden naar een ja of neen discrete waarde – Uniforme loting vertaalt kans naar ja of neen – Zorgt voor willekeur in simulatie op agent-niveau maar is aantoonbaar stabiel op grote populaties – Herhaalbaarheid per individu ook noodzakelijk – Toepassen van seeden van de random-sequentie – Doorgedreven aandacht voor seeden, random-sequentie moet ook onafhankelijk van volgorde van uitvoeren zijn ! – Eenvoudig bij binaire keuzes, complex bij meervoudige keuzes …

16 Technische invulling (iii) Rapportage en analyse – Raamwerk met functies rond intern data-model laat zeer brede toepassing toe – Longitudinale opvolging personen en gezinnen Presentatie kenmerken en relatievorming per individu over simulatie-periode Controle van interne mechanismen – Geaggregeerde jaar-rapportage Wegschrijven micro-data in typische zone-vorm Basis voor SDG-toepassingen – Ad hoc Query-builder Intern data-model kan op alle mogelijke manieren bevraagd worden Modulaire code waarin queries eenvoudig ondersteund worden

17 Events en transities (i) PopSim ‘wandelt’ jaarlijks door de synthetische populatie – Elke demografische situatie of ‘state’ is het gevolg van veranderingen ten opzichte van voorgaande states – Veranderingen in state worden gevormd door transities die de belangrijkse beslissingen/gebeurtenissen in een mensenleven voorstellen – PopSim past iteratief jaar per jaar transities toe op de synthetische bevolking – Elke transitie wordt gevormd door een kans op verandering op basis van andere persoons- en gezinskenmerken, én voorgeschiedenis – Sterfte, geboorte, partnerkeuze, scheiding, ontvoogding, studiekeuze en –loopbaan, verhuizing, …

18 Events en transities (ii) Sterfte – Ratio-model op basis van statistieken Overlijdens per jaar op leeftijd, geslacht en gemeente – Verklarend model Fitten van voorgaande kansen in polynomialen Op zich weinig toegevoegde waarde Beter uitbreidbaar indien beschouwd als basis-functies waaraan afwijkingen toegevoegd worden via schatting van Proportional Hazard factoren – Op dit moment werkt PopSim met ratio-model

19 Events en transities (iii) Geboorte – Benaderd op persoonsniveau, maar wel via moeder – Ratio-model op basis van statistieken Kind-op-wereldzetting per jaar op leeftijd en gemeente – Verklarend model Fitten van voorgaande kansen Noodzaak aan toevoeging van andere kenmerken – Op dit moment werkt PopSim met ratio-model – Loting geslacht kind

20 Events en transities (iv) Persoonsstatus

21 Events en transities (v) Relatiestatus

22 Events en transities (vi) Reallocatie en interne migratie – Bij gezinsvorming/opdeling worden agenten gedwongen een nieuwe of bijkomende woonplaats te zoeken – Gezinnen kunnen daarnaast vrijwillig beslissen om te verhuizen – Reallocatie als kansfunctie om te verhuizen of adres te kiezen in andere gemeentes en provincies Externe migratie – Emigratie en immigratie op basis van gezins- en persoonskenmerken – Principe van te verwijderen dan wel te ontdubbelen van bestaande gezinnen

23 Events en transities (vii) Interne correcties of ‘ijking’ – PopSim incorporeert een set aan interagerende kansfuncties die op zich plausibele resultaten oplevert – Vele praktische toepassingen vereisen echter een exacte afstemming van randtotalen aan externe bronnen – Elke transitie-model heeft daarom de mogelijkheid om automatisch te ‘ijken’ aan opgegeven randtotalen Integratie van voorlopige transitie-effecten Na elke iteratie-stap worden optioneel de resultaten uit de kansmodellen vergeleken met externe randtotalen … … en worden transitie die net wel of net niet uitgevoerd werden, opnieuw omgekeerd – Resultaten per jaar en per transitie worden zo in gewenst keurslijf gedwongen

24 Kalibratie en modificaties (i) PopKal voert zeer strikte kalibratie uit – Typisch toegepast op basisjaar 2013 – Nog strakkere ijking op fijnste wijkniveau Ijking naar gezinsomvang, leeftijdsklassen en werkzaam- heidsgraad – Grijpt niet in op transities zelf, maar wel op de state-variabelen – Pragmatisch worden gezinnen tussen wijken verschoven om te voldoen aan de fijnste condities

25 Kalibratie en modificaties (ii) PopMod voert bijkomende verrijking of aanpassingen uit – Persoons- of gezinskenmerken die nog geen vorm kregen in transitie-modellen – Aanvulling van databanken met autobezit en inkomen – Bepaling van mogelijke secundaire adressen zoals studenten op kamers, …

26 Status (i) Gehele instrumentarium van Population Simulator is operationeel – Oplevering van basisjaar 2013 – Opmaak van trendscenario’s 2020, 2025 en 2030 – Mogelijkheid tot opmaak van gestuurde demografische scenario’s – Rekent voor volledige Belgische grondgebied met gemiddelde doorlooptijd van 20 minuten per iteratie-jaar – Momenteel draaien gevoeligheidsanalyses om zicht te krijgen op interactie-mechanismen Oefeningen rond werkzaamheidsgraad, scholingsgraad … … maar ook meer drastische oefeningen rond migratie en pensioensleeftijd … … tot virtuele oefeningen rond geslacht bij geboorte, …

27 Vragen en bedenkingen …