Modelling shopping trips on a regional scale using multi agent systems and GIS
Final Report Abstract
Multiagentensysteme stellen ein neues methodisches Konzept dar, das auch der räumlichen Modellierung neue Perspektiven eröffnet. Das Handeln von Akteuren lässt sich damit auf einer Mikroebene unter Verwendung handlungs- und verhaltenstheoretischer Ansätze simulieren. Das Forschungsprojekt ist das erste seiner Art, das die Anwendbarkeit dieser Methode bei der Simulation räumlichen Einkaufsverhalten auf regionaler Ebene testet. Im Gegensatz zu makroanalytischen Verfahren, die bislang die Angebotsstrukturen nur relativ schlicht durch Verkaufsflächen und Umsätze beschreiben, wurden im Multiagentenmodell Parameter stärker berücksichtigt, die das Entscheidungsverhalten und Handeln der Konsumenten treffender charakterisieren. Zum anderen stellt sich die Frage, auf welcher (Aggregations- JEbene ein "Individuum" auf der Nachfrageseite modelliert werden soll bzw. kann und welche Auswirkungen die Verwendung verschiedener Aggregationsniveaus auf die Simulationsergebnisse hat. Eine Antwort auf diese Frage ist nicht zuletzt abhängig von der Datensituation. Für das Untersuchungsgebiet Umeä in Nordschweden wurde auf echte Individualdaten zurückgegriffen und ein Modell für den Lebensmitteleinkauf erstellt, während für das Untersuchungsgebiet Regensburg "künstliche Individuen" aus Aggregatdaten für die Modellierung des Bekleidungseinkaufs generiert wurden. Die Datengewinnung und -aufbereitung stellte sich insbesondere für den Bekleidungshandel bzw. -einkauf in Regensburg als äußerst problematisch heraus. Dennoch gelang es mit Hilfe von Befragungen, Kartierungen und der Aufbereitung statistischer Daten "künstliche Individuen" zu generieren. Das Modell berücksichtigt neben den gängigen Parametern auch Parameter des Bekleidungsangebots und analog dazu Präferenzen des Bekleidungskaufs, die in bisherigen Makromodellen noch nicht verwendet wurden: z.B. Sauberkeit, Ladendesign, Musik, Schaufenstergestaltung, bevorzugter Bekleidungsstil, Öffnungszeiten, Einkaufsumfeld, ÖPNV-Anbindung. Die Multiagenten-Modelle für den Lebensmitteleinkauf in Umeä und dem Bekleidungseinkauf in Regensburg wurde mit der Simulationssoftware SeSam erstellt und Simulationserfahrungen sowohl auf individueller Ebene wie mit räumlichen Aggregaten gesammelt. Während in der Mikrosimulation die Einkaufsentscheidung der Agenten u.a. auf diversen Geschäftsattributen basiert, die zusätzlich mit aus sozioökonomischen Merkmalen abgeleiteten Präferenzen gewichtet werden, lassen sich für die Aggregate dafür nur kollektive Präferenzen verwenden. Auf der Basis nutzentheoretischer Überlegungen und der Einbindung der aus den sozioökonomischen Merkmalen abgeleiteten Präferenzen für die Geschäftsattribute konnten erstmals einige formale Analogien zwischen den Modellansätzen auf der Makro- und Mikroebene aufgezeigt werden. Diese formalen Analogien bieten die Möglichkeit einer fachtheoretischen Interpretation der Modellgrößen beider Ansätze und können dazu beitragen, eine Brücke zwischen den Modellebenen zu schlagen. Mittels der Strategie einer Optimierung der Schätzgüte, d.h. Maximierung des Gütemaßes unter Verwendung verschiedener Wahrnehmungsfunktionen und Gewichte, lassen sich in Anlehnung an Güßefeldt (2002, 336f) die geeigneten Funktionen und Parameter auffinden. Im Bekleidungsmodell erbrachte die Operationalisierung und Erhebung bisher selten verwendeter atmosphärischer und ästhetischer Merkmale sowie die Einbindung des Lebensstilkonzeptes eine verbesserte Charakterisierung der Standorte und des Konsumentenverhalten sowie deren Abbildung im Modell. Mehr noch: in der Verbindung von Multiagentenmodellierung mit GIS-Funktionalitäten lassen sich individuelle Konsumentenentscheidungen beobachten und an Fallbeispielen interpretieren. Die ersten Modelte konnten auf der Basis dieser Erkenntnisse deutlich verbessert werden, so dass nicht nur das Ziel "Schätzung der Umsätze aller Geschäfte" in hoher Güte erreicht, sondern auch "sinnvollere" Einkaufspfade der Agenten generiert werden konnten. Das Modell konnte auch für prognostische Zwecke unter Einbezug veränderter Angebotsstrukturen genutzt werden. Ein neuer Weg der Plausibilitätskontrolle der Ergebnisse wurde mit Hilfe von qualitativen Interviews gegangen, in denen die Probanden mit den Ergebnissen "ihrer" Agenten konfrontiert wurden.
Publications
- Jan. 2006 Guildford, Surrey (UK) Workshop Agent based modelling of consumer behavior Schenk
- Jan. 2006 Guildford, Surrey (UK) Workshop Agent based modelling of consumer behavior Schrödl
- Juli 2005 Orlando, FL (USA) 12th EIRASS Conference Rauh / Schenk
- Juni 2006 Erfurt Jahrestagung AKs Geographische Handelsfroschung und Verkehr Schenk
- LOFFLER G., RAUH, J. & T. SCHENK (2005): Von der Einzelhandelsgravitation zum Multi- Agenten-System. Modelltheoretische Überlegungen und erste Ergebnisse einer Simulation von Kaufkraftströmen im Lebensmitteleinzelhandel. Seminarberichte der Gesellschaftfür Regionalforschung (GfR) 48, S. 160-183.
- Mai 2005 Kiruna Int. Workshop mit schwedischen Kooperationspartnern Rauh /Schenk
- Okt. 2003 Bern 54. Dt. Geographentag Löffler / Rauh
- Okt. 2004 Halle (Saale) Jahrestagung des AK Quantitative Methoden Schenk
- Okt. 2007 Bayreuth 56. Dt. Geographentag Rauh /Schenk/ Schrödl
- RAUH, J.; SCHENK, T.A.; FEHLER, M.; KLÜGL, F.; PUPPE, F. (2007): Der simulierte Konsument. In: KLEIN, R. & RAUH, J. (Hg.): Analysemethodik und Modellierung in der geographischen Handelsforschung, Passau (= Geographische Handelsforschung, Bd. 13), S. 127-152.
- RAUH, J.; SCHENK, T.A.; ULRICH, P. (2007): Einzelhandel und Verkehr - Ergebnisse einer Multi- agentensimulation von Konsumentenentscheidungen. Zeitschrift für Verkehrswissenschaft, H. 3, 2007.
- SCHENK T.A., LÖFFLER G., RAUH J., KLÜGL F. & F. PUPPE (2005): An Agent Based Simulation Model on Consumer Choice Behaviour in Food Retailing - Methodological Framework and First Results. Proceedings of the 12th Recent Advances in Retailing and Services Science Conference, Orlando. Eindhoven.
- SCHENK TA, KLÜGL F., LÖFFLER G., PUPPE F. & J. RAUH (2004): Multiagentensysteme zur Simulation von Konsumentenverhalten. Hallesches Jahrbuch Geowissenschaften (HJB)A26,S. 117-130.
- SCHENK TA, LÖFFLER G. & J. RAUH (2006): Agent based simulation of consumer behaviour in grocery shopping on a regional level. Workshop Proceedings Agent Based Models of Market Dynamics and Consumer Behaviour. Guildford, Surrey.
- SCHENK, T.A.; LÖFFLER, G.; RAUH, J. (2007): Agent based simulation of consumer behaviour in grocery shopping on a regional level. Journal of Business Research 60, S. 894-903.
- SCHRÖDL, D. & J. RAUH (2006): Agent based simulation of fashion shopping in the functional region of Regensburg. Workshop Proceedings Agent Based Models of Market Dynamics and Consumer Behaviour. Guildford, Surrey.
- Sept. 2005 Kiruna Int. Workshop mit schwedischen und dt. Kooperationspartnern Schenk / Schrödl
