Documentatie van GM 2011 Deel D1. Inleiding. Datum 15 maart 2012

Transcriptie

1 Documentatie van GM 2011 Deel D1 Inleiding Datum 15 maart 2012

2 Pagina 2 van 25

3 Inhoudsopgave 1 Inleiding 7 2 Gebruik en overzicht van de documentatie 9 3 Systeemnaam 11 4 Doel van het systeem 13 5 Beschrijving van het modelsysteem Essentie van het Groeimodel Modellen in het Groeimodel Keuzemodellen Begrippen Reizen Dimensies Zonering Het toepassen van het Groeimodel 19 6 Hard- en softwareomgeving Toepassingsomgeving GM Aanbevelingen systeem 21 7 Installatie van het systeem 23 8 Referenties 25 Pagina 3 van 25

4 Pagina 4 van 25

5 Voorwoord Deze GM 2011 documentatie volgt de OGM 4 documentatie op en vervangt deze. De veranderingen zijn aanzienlijk omdat het hier niet om de documentatie gaat van een nieuwe versie maar een algehele actualisatie en verbetering van het onderliggende modelsysteem. Alleen de voor het begrip relevante veranderingen zullen worden gemeld. Een belangrijke verandering voor het GM als geheel is dat de structuur aanzienlijk is versimpeld. Anderzijds is het GM qua realiteitsgehalte verbeterd door een flinke toename in het detail op het meest geaggregeerde niveau. Pagina 5 van 25

6

7 1 Inleiding Dit document Deel D1 is een inleiding op de opbouw en het gebruik van de documentatie van het GroeiModel (GM). Deze inleiding maakt deel uit van een grote collectie documenten die samen het GM beschrijven. De documentatie wordt uitgevoerd in opdracht van Rijkswaterstaat, Dienst Verkeer en Scheepvaart (DVS), tevens eigenaar van het GM. Pagina 7 van 25

8

9 2 Gebruik en overzicht van de documentatie Het hoofddoel van de technische documentatie van het GM, waar deze inleiding deel van uitmaakt, is om volledige achtergrondinformatie te verschaffen aan gebruikers bij de ingebruikneming van het GM. De technische documentatie van het GM is dus primair bedoeld voor de gebruikers van dit modelsysteem. De documentatie van het GM 2011 bestaat uit 12 delen, te weten: Deel D1: Inleiding Deel D2: Systeemstructuur Deel D3: Bestandsstructuren Deel D4: De Bevolkingsmodule Deel D5: De Bereikbaarheidsmodule Deel D6: De Buitenlandverkeermodule Deel D7: De Groeifactormodule Deel D8: De Vermenigvuldigingsmodule Deel D9: KBA-toedelingsmodule Deel D10: Testdata Deel D11: De GM-schil Deel D12: Begrippen en definities De delen D1 en D2 geven een inleiding op en een overzicht van het GM. Deel D3 geeft een specificatie van de binnen het GM gebruikte bestandsstructuren. De delen D4 t/m D9 geven een beschrijving van de GM-modules en -programma's. Deel D10 geeft een beschrijving van de testdata waarmee het GM kan worden verkend. De dataset is klein genoeg om met een beperkte wachttijd de programma s in het GM te doorlopen. Deel D11 beschrijft de GM-schil; dit is de softwareschil waarbinnen de programma s worden uitgevoerd. Deel D12, tenslotte, betreft een lijst met begrippen en definities. Voor het opzoeken van informatie over bestandsstructuren of begrippen kunnen, respectievelijk, Deel D3 en Deel D12 geraadpleegd worden. Indien informatie over één van de modellen uit het GM wordt gezocht dient men de relevante module- of programmabeschrijving te raadplegen. Om te bepalen in welk deel van de documentatie de gezochte informatie is te vinden, kan gebruik worden gemaakt van Deel D2 waarin de structuur van het GM wordt beschreven. Pagina 9 van 25

10

11 3 Systeemnaam Systeemnaam: GM 2011 Versie: Release: 1 maart 2012 Betekenis: GM staat voor GroeiModel Toelichting: De systeemnaam GM 2011 is een afkorting voor GroeiModel De versie nummering bestaat uit drie cijfers. Het laatste cijfer geeft nieuwe versies aan die het model qua uitkomsten niet veranderd. Het tweede cijfer geeft versie aan die inhoudelijk veranderen. De term Groeimodel heeft betrekking op de positie van het modelsysteem binnen het Nederlands Regionaal Model (NRM). Het NRM beschikt over het volgende instrumentarium: Procedures en software voor het opstellen van basismatrices van verplaatsingen per motief, vervoerwijze en dagdeel (BasMat); Het Regionaal goederenmodel voor het opstellen van prognosematrices voor vrachtverkeer (RGM). Het Groeimodel voor het opstellen van prognosematrices per vervoerwijze, motief en dagdeel. Pagina 11 van 25

12

13 4 Doel van het systeem Het algemene doel van het Groeimodel is het opstellen van landelijke en regionale mobiliteitsprognoses op de middellange en lange termijn, Ter ondersteuning van beleidsvoorbereiding en besluitvorming op het gebied van verkeer, ruimtelijke ordening en milieu, en; Ten behoeve van de planning, ontwerp en evaluatie van verkeer- en vervoerprojecten. Bij het samenstellen van mobiliteitsprognoses gaat het meer specifiek om de raming van het aantal verplaatsingen per vervoerwijze, motief en dagdeel in een toekomstjaar, uitgaande van een bepaald scenario. Het Groeimodel geeft deze ramingen weer in herkomst-bestemmingsmatrices (HB-matrices) per vervoerwijze, motief en dagdeel. Daarnaast levert het Groeimodel allerlei indicatoren op, zoals wegbelastingen, kilometerheffingen, reistijden, voertuigverliesuren, etcetera. Pagina 13 van 25

14

15 5 Beschrijving van het modelsysteem 5.1 Essentie van het Groeimodel Om te komen tot prognoses maakt het Groeimodel gebruik van de 'pivot point'- methode. Deze methode houdt in dat een toekomstige situatie wordt afgeleid uit de relatieve veranderingen ten opzichte van een bekende, gegeven basissituatie (marginaal model). Belangrijk voor deze aanpak is een zo goed mogelijke beschrijving van de basissituatie. De 'pivot point'-methode is vooral nuttig als er verschillende databestanden worden gebruikt, met ieder een eigen betrouwbaarheids- en detailniveau. De essentie van het Groeimodel is dus om de relatieve veranderingen, ofwel de groeifactoren vast te stellen. Het Groeimodel berekent groeifactoren per herkomst-bestemmingsrelatie (HBrelatie) per vervoerwijze, motief en dagdeel. Zo n groeifactor geeft aan wat de relatieve verandering is van het aantal verplaatsingen tussen het basis- en het prognosejaar. Voor elke HB-relatie, dus voor elke cel in een basismatrix, berekent het Groeimodel een groeifactor. De prognosematrices per motief, vervoerwijze en dagdeel ontstaan door vermenigvuldiging van de cellen van de basismatrices met de bijbehorende groeifactoren. De berekende groeifactor heeft niet altijd een zinnige waarde. Door omstandigheden kan deze namelijk een extreme waarde krijgen die niet reëel is. Het komt zelfs voor dat de groeifactor rekenkundig niet te bepalen is (deling door 0). In deze gevallen wordt een alternatieve rekenwijze gevolgd (zie Deel D7.5) Voor het berekenen van de groeifactoren maakt het Groeimodel gebruik van datasets zoals sociaal-economische gegevens [1], netwerken per vervoerwijze en beleidsindices (bijvoorbeeld voor brandstofprijzen, tarieven voor het openbaar vervoer enz). Omdat het bij de pivot point -methode gaat om relatieve veranderingen, zijn van elk type data twee sets nodig. Eén voor het basisjaar en één voor het toekomstjaar. Op basis van de invoerdata bepaalt het Groeimodel de groeifactoren. 5.2 Modellen in het Groeimodel Keuzemodellen De meeste submodellen van het Groeimodel zijn keuzemodellen [2]. Het gaat hierbij om modellen die de keuze van een beslissingseenheid (bijvoorbeeld een persoon) uit een aantal alternatieven (bijvoorbeeld auto of openbaar vervoer) beschrijven. Uitgangspunt is dat de keuze plaatsvindt op basis van nutvergelijking en dat gekozen wordt voor het alternatief dat het hoogste nut heeft voor de besliseenheid. Het nut dat de besliseenheid ontleent aan een alternatief hangt af van kenmerken van dit alternatief en van kenmerken van de beslissingseenheid. Dit wordt weergegeven in de nutfunctie voor het alternatief. Bijvoorbeeld, in het geval van de keuze door een willekeurige persoon tussen de vervoermiddelen auto en openbaar vervoer (voor een bepaalde reis) zouden de nutfuncties kunnen zijn (dit is een eenvoudig hypothetisch voorbeeld, het zijn geen functies uit het Groeimodel): NUT auto = ß 0 + ß 1 (reiskosten auto ) + ß 2 (reistijd auto ) + ß 3 (leeftijd) + e auto (1) NUT OV = ß 4 (reiskosten OV ) + ß5(reistijd OV ) + e OV (2) Pagina 15 van 25

16 De ß's in deze functies zijn parameters, waarvan de waarde middels schatting verkregen moet worden (uit bijvoorbeeld het Onderzoek VerplaatsingsGedrag van het CBS). De laatste term (e) van iedere vergelijking is de zgn. storingsterm. Hierin zitten alle kenmerken die wel het nut beïnvloeden, maar die de onderzoeker niet waarneemt, zoals bijvoorbeeld de situatie dat de ene beslisser dol is op treinen en de andere niet. Het nut van een alternatief kan door de onderzoeker dan ook niet exact bepaald worden. Wel kan de onderzoeker een veronderstelling maken over de kansverdeling van de storingsterm. Op basis van de nutsfuncties kan de onderzoeker zeggen hoe groot de kans is dat het nut van het alternatief auto voor een beslisser groter is dan het nut van het alternatief openbaar vervoer. Bij nutmaximalisatie is dit gelijk aan de kans dat deze beslisser de auto kiest. De kansen op het kiezen van alternatieven zijn dan de uitvoer van de keuzemodellen. In het Groeimodel worden de volgende keuzemodellen onderscheiden: Schipholmodel; Buitenlandmodel; Reisfrequentiemodel; Vervoerwijze-dagdeel-bestemmingskeuzemodel; Niet-woninggebonden bestemmingskeuzemodel; Naast de genoemde keuzemodellen maken ook het toedelingsmodel, het autobezitsmodel, het populatiemodel en de groeifactorprocedure deel uit van het GroeiModel. In dit model wordt het autoverkeer verdeeld over het autowegennet op basis van gegeneraliseerde kosten tussen iedere herkomst en bestemming. Bij het bepalen van de paden wordt rekening gehouden met reistijdvertraging tengevolge van congestie en met eventuele prijsbeleid maatregelen, zoals tolheffing. 5.3 Begrippen In deze paragraaf worden enkele belangrijke begrippen m.b.t. het GM behandeld Reizen Het Groeimodel werkt met het begrip reis (of 'tour'), en niet met verplaatsingen (of 'trips'). Een reis is gedefinieerd als: Een keten van verplaatsingen die thuis begint en daar ook weer eindigt 1 Een belangrijk voordeel van het modelleren van reizen in plaats van verplaatsingen is dat het nauwer aansluit bij het theoretisch uitgangspunt dat verkeer het gevolg is van deelname van personen aan activiteiten (die op een andere locatie plaatsvinden). Een activiteit (door de motieven van het Groeimodel gerepresenteerd) genereert de verplaatsing naar de locatie waar de activiteit uitgeoefend wordt, en eveneens een verplaatsing terug naar huis. Het modelleren van reizen maakt het mogelijk om het onderweg bezoeken van andere (secundaire) 1 Als uitzondering hierop zouden de zogenaamde werkgebonden reizen kunnen worden gezien. Dit zijn namelijk op zichzelf reizen die op het werk beginnen en eindigen. Deze zijn echter ook onderdeel van de keten van verplaatsingen die thuis beginnen en eindigen. Pagina 16 van 25

17 bestemmingen te modelleren. Dit leidt tot verplaatsingen voor een tweetal nietwoninggebonden motieven; zakelijk en overig. Voor deze twee motieven wordt met verplaatsingen gewerkt. Naast woning-gebonden reizen worden ook werk-gebonden reizen gemodelleerd, eveneens voor de motieven zakelijk en overig. Uit het begrip reis vloeit voort dat er sprake is van een hoofdmotief en een hoofdvervoerwijze. Het hoofdmotief geeft aan wat het hoofddoel van de reis is, bijvoorbeeld een woon-werk-reis. Tijdens een woon-werk-reis is het mogelijk om secundaire bestemmingen aan te doen, bijv. een winkel bezoeken. De hoofdvervoerwijze geeft aan welk vervoermiddel tijdens de reis het meest belangrijk is. Een reis waarbij de trein het meest belangrijke vervoermiddel is kan bijvoorbeeld fiets als voortransport hebben en lopen als natransport. Het hoofdmotief en de hoofdvervoerwijze geven dus aan welk motief en welk vervoermiddel centraal staat tijdens een reis. Motieven en vervoerwijzen hebben een vaste prioriteitsvolgorde (zie hoofdmotief en hoofdvervoerwijze in Deel D12 Begrippen en definities). Verder maakt het concept van een reis het mogelijk om enkele gegevenheden uit de werkelijkheid in te brengen, die in verplaatsingsmodellen achterwege zouden blijven. Zo zal een reiziger die op de heenweg met de auto gaat, op de terugweg meestal ook de auto gebruiken. Tevens moet de verplaatsing terug plaatsvinden na de verplaatsing heen. Dergelijke zaken zijn in een model op basis van verplaatsingen niet of nauwelijks in te brengen. Het Groeimodel zet de reizen overigens wel om in verplaatsingen. Enerzijds is dat nodig voor overeenstemming tussen de prognosematrices en de basismatrices. Anderzijds is het omzetten van reizen in verplaatsingen nodig om te kunnen toedelen. Pagina 17 van 25

18 5.3.2 Dimensies De dimensies die intern door het GroeiModel worden gebruikt zijn weergegeven in Tabel 5.1 In Tabel 5.2 worden de dimensies van de uitvoer weergegeven.. Tabel 5.1. Interne dimensies van het Groeimodel en hun indeling Vervoerwijze Motief 2 Dagdeel 3 Autobestuurder Woon-Werk Restdag (0:00 05:59) Autopassagier Woon-Zakelijk Schouder ochtendspits (6:00-6:59) Trein Woon-Educatie Ochtendspits (07:00 08:59 uur) Bus/Tram/Metro Woon-Winkel Schouder ochtendspits (09:00 9:59) Fietsen Woon-Overig Restdag (10:00 14:59) Lopen Werk-Zakelijk Schouder avondspits (15:00 15:59) Werk-Overig Avondspits (16:00-17:59 uur) Woon-Educatie voor kinderen Schouder avondspits (18:00 18:59) Woon-Winkel voor kinderen Restdag (19:00 23:59) Woon-Overig voor kinderen Niet-woninggebonden Zakelijk Niet-woninggebonden Overig Tabel 5.2. Dimensies van de uitvoer het Groeimodel en hun indeling Vervoerwijze Gebruikersgroepen 4 Dagdeel 5 Autobestuurder 6 Werk Ochtendspits (07:00 08:59 uur Autopassagier 6 Zakelijk Restdag Trein 6 Overig Avondspits (16:00-17:59 uur) Bus/Tram/Metro 7 Vracht Fietsen 7 Lopen Zonering Het Groeimodel maakt voor de zonering een onderscheid in NRM-gebied en Buitengebied (of Extern gebied). Het NRM-gebied wordt gevormd door: 1. Het studiegebied Dit is het gebied waarvoor wordt onderzocht hoe de (regionale) beleids- en omgevingsscenario s uitwerken. Het studiegebied van een NRM-toepassing omvat minimaal een provincie van Nederland. Het studiegebied van het LMS is Nederland. 2 Dit zijn reismotieven. Alleen de motieven niet-woninggebonden zakelijk en niet-woninggebonden overig zijn verplaatsingsmotieven. 3 Alleen voor de vervoerwijze Autobestuurder worden 9 dagdelen gemodelleerd, voor Autopassagier wordt verkeer voor 5 dagdelen gemodelleerd, voor Trein en BTM worden deze samengevoegd tot 3 dagdelen (ochtendspits, restdag en avondspits) en voor fietsen en lopen wordt op etmaalniveau gemodelleerd. 4 Zie Deel D11 voor de koppeling van de motieven uit Tabel 5.1 en de gebruikersgroepen uit Tabel Alleen voor de vervoerwijze Autobestuurder bestaat de uitvoer uit 3 dagdelen, voor de overige vervoerwijzen bestaat de uitvoer uit etmaalmatrices. 6 De uitvoer voor deze vervoerwijze betreft een prognosematrix 7 De uitvoer voor deze vervoerwijze betreft een synthetische matrix Pagina 18 van 25

19 De omvang van de zones komt normaal gesproken overeen met het niveau van 4- cijferige postcodegebieden. 2. Het invloedsgebied Dit is het gebied dat invloed ondervindt van de uitwerking van het regionaal beleid in het studiegebied. Door het invloedsgebied te definiëren worden effecten meegenomen van verkeersstromen die het studiegebied in- en uitgaan. Hierbij gaat het uiteraard om de belangrijke relaties met het studiegebied. Het invloedsgebied vormt als het ware een schil rondom het studiegebied (hoewel dat niet persé hoeft). De data voor dit gebied moeten door de gebruiker worden verzameld. De omvang van de zones in het invloedsgebied komt tenminste overeen met de LMS-zones of is kleiner. Het LMS zelf kent overigens geen invloedgebied. Het Buitengebied wordt gevormd door: 3. De rest van Nederland Dit gebied is het overige Nederlandse deel, dat grenst aan het NRM-gebied. De zonering wordt overgenomen uit het LMS. Dit gebied is met name van belang voor het lange afstandsverkeer met een relatie in het studiegebied en het doorgaand verkeer. 4. Het buitenland Dit gebied omvat het buitenland. Voor het gebied in het buitenland kent het Groeimodel aparte procedures om prognoses samen te stellen (Zie Deel D6 Buitenlandverkeermodule voor een beschrijving van de methodiek). De omvang van de zones in het buitenland komt meestal overeen met de aldaar gebruikelijke administratieve indelingen. Tevens speelt in dergelijke gevallen de data beschikbaarheid een belangrijke rol. 5.4 Het toepassen van het Groeimodel Het toepassen van het Groeimodel bestaat uit twee losse projectruns; één run voor het basisjaar, en één run voor het prognosejaar. Achtereenvolgens bestaat het uitvoeren van een toepassing uit de volgende 10 stappen: 1. Voorbereiden van de invoer (gebruiker); 2. Bepaling van belangrijke bevolkingsgegevens (Bevolkingsmodule); 3. Bepaling van de bereikbaarheidskwaliteit voor het basisjaar (Bereikbaarheidsmodule); 4. Bepaling van buitenlandverkeer voor het basisjaar (Buitenlandverkeermodule); 5. Bepaling van de synthetische basismatrices voor het basisjaar (Groeifactormodule); 6. Bepaling van belangrijke bevolkingsgegevens voor prognosejaar (Bevolkingsmodule); 7. Bepaling van de bereikbaarheidskwaliteit voor het prognosejaar (Bereikbaarheidsmodule); 8. Bepaling van buitenlandverkeer voor het prognosejaar (Buitenlandverkeermodule); Pagina 19 van 25

20 9. Bepaling van de synthetische prognosematrices en de groeifactoren waarmee prognosematrices voor auto worden bepaald en toegedeeld (Groeifactormodule); 10. Bepaling van de prognosematrices voor treinreizigers met behulp van groeifactoren (Vermenigvuldigingsmodule). In de Groeifactormodule worden drie belangrijke modellen toegepast: het reisfrequentiemodel, het vervoerswijze-, bestemmingskeuze-, dagdeelkeuzemodel en het toedelingsmodel. Stappen 2-5 worden binnen een basisjaarproject uitgevoerd. Stappen 6-10 worden binnen een prognosejaarproject uitgevoerd. Zie ook [3] voor een uitgebreide beschrijving van de 10 stappen. Pagina 20 van 25

21 6 Hard- en softwareomgeving In deze paragraaf wordt een overzicht gegeven van de hard- en softwareomgeving waarin het GM is ontwikkeld en kan worden toegepast. 6.1 Toepassingsomgeving GM Het GM 2011 is een 64-bits Windows-toepassing (Windows Xp of nieuwer). De eisen die gesteld dienen te worden aan de hardwareomgeving zijn sterk afhankelijk van de zonering van het modelsysteem. Naarmate het aantal zones toeneemt zal meer geheugen (RAM) en meer opslagruimte op de harddisk nodig zijn. Tabel 6.1 geeft de schijfruimte die per standaard run nodig is voor de verschillende modellen. Paragraaf 6.2 geeft een overzicht van de minimum eisen waaraan een computer moet voldoen om een GM-toepassing te kunnen draaien. Tabel 6.1. Benodigde schijfruimte per standaard run in GByte Model Basisjaar-run Prognose-run LMS 2 4 NRM-Noord 5 14 NRM-Oost 5 13 NRM-Zuid 6 18 NRM-West 7 21 Aangezien er gebruikelijkerwijs meerdere runs worden uitgevoerd is het raadzaam om een veelvoud van deze ruimte vrij te houden. 6.2 Aanbevelingen systeem Minimaal: Intern Geheugen (RAM): Processor: Harde Schijf: Aanbevolen: Intern Geheugen (RAM): Processor: Harde Schijf: 4 GByte RAM DUAL-Core processor 500 GByte GByte RAM QUAD-Core processor (8-threads) of 6-Core processor (12 threads) 1 TByte Pagina 21 van 25

22 Pagina 22 van 25

23 7 Installatie van het systeem Installatie van het programma Voor het GM is een installatieprogramma beschikbaar. Dit programma zorgt er voor dat de juiste directory-structuur wordt aangemaakt en dat alle bestanden die tot het GM behoren naar de juiste plaats binnen deze directory-structuur worden gekopieerd. Ook zorgt het installatieprogramma er voor dat het GM in het Windows- Startmenu wordt opgenomen. In de handleiding bij het GM [3] is te lezen hoe het installatieprogramma moet worden toegepast. Als (toekomstige) gebruiker heeft men dus niets te maken met de details van het installatieproces zoals dat hierna wordt beschreven. Het is voor de installatie van het GM niet nodig veranderingen aan te brengen aan de Windows Registry. Pas nadat het GM eenmaal op een computer heeft gedraaid zal er in de Registry informatie van het GM te vinden zijn. De informatie die door het GM-installatieprogramma in de Registry wordt weggeschreven is alleen voor het installatieprogramma zelf van belang. Voor het installeren van het GM kan dus worden volstaan met het aanmaken van de juiste directory-structuur en het kopiëren van de gebruikersinvoer. Zie voor een beschrijving van de structuur van de GM-programmadirectory Deel D3. Het GM gebruikt een punt als decimaal scheidingsteken voor reële getallen. Het is van belang dat dit in Windows juist is ingesteld. Dit kan door de Landinstellingen op Engels (Groot-Brittannië of Verenigde Staten) te zetten (Instellingen/Configuratiescherm/Landinstellingen) of in de Nederlandse settings (tabblad Getal) het Decimaal symbool in een punt en het Cijfergroeperingssymbool in een komma te veranderen. Pagina 23 van 25

24

25 8 Referenties [1] WLO studie: [2] Ben-Akiva & Lerman (1985), Discrete Choice Analysis: Theory and Application to Travel Demand, (5th ed. 1993), Cambridge Massachusetts): The MIT Press [3] Significance (juni 2011), Handleiding GM 2011 een rapport voor Rijkswaterstaat Dienst Verkeer en Scheepvaart Pagina 25 van 25