Experimentelle Statistiken Mobilitätsindikatoren auf Basis von Mobilfunkdaten

EXSTAT

30. Juni 2023 - Hinweis: Die Aktualisierung der Indikatoren wurde zum 1. Januar 2023 eingestellt.

Stand: 30.06.2023 - Maßnahmen zur Eindämmung der Covid-19-Pandemie brachten das öffent­liche Leben in Deutschland erstmals im Frühjahr 2020 weit­gehend zum Erliegen und beeinflussen seither das Mobilitäts­geschehen der Bevölkerung. Um die Ausbreitung des Corona­virus zu bremsen, wurden zeitweise Geschäfte, Schulen und Universitäten sowie Arbeits­stätten und Kultur­einrichtungen geschlossen. Auch die Absage von Groß­veranstal­tungen und Kontakt­beschrän­kungen im privaten Raum zielten beispielsweise darauf ab, die bei Zusammen­künften auftretenden Übertragungs­risiken zu minimieren und zur Unter­brechung von Infektions­ketten beizutragen. Während das Infektions­geschehen in den Sommer­monaten sowohl 2020 als auch 2021 deutlich zurück­ging, stiegen die Fall­zahlen jeweils im Herbst wieder rasant an. Regionale sowie bundesweite Beschränkungs­maßnahmen waren die Folge.

Die Reduktion der Kontakte im Rahmen von Beschränkungs­maßnahmen ging dabei beobachtbar mit einem Rück­gang der Mobilität der Bevölkerung einher. Eine Analyse der Mobilität ermöglichte Erkenntnisse über die Wirkung der Maßnahmen und die Verhaltens­anpassung der Bevölkerung. Zur Erstellung der Mobilitäts­indikatoren verwendete das Statistische Bundesamt anonymisierte und aggregierte Mobil­funkdaten aus dem Netz des Mobilfunkanbieters Telefónica.

In den nächsten Absätzen werden folgende thematische und methodische Aspekte genauer dargestellt:

Regionale Mobilität und Infektions­geschehen


Einen Überblick über das Infektions­geschehen und die Entwicklung der Mobilität in der letzten Woche - ausgehend vom letzten Datenstand - gibt die inter­aktive Karte in Abbildung 1. Per Mouse­over sind die tägliche Mobilitäts­veränderung, die 7-Tage-Inzidenz und die Merkmale Bevölkerungs­dichte und Anteil der über 60-Jährigen für alle Land­kreise und kreis­freien Städte sowie im bundes­weiten Durch­schnitt einsehbar.

Abb. 1

Dabei ist das Infektions­geschehen mittels der Zahl der Neu­infektionen je 100 000 Einwohnerinnen und Einwohner innerhalb der vom letzten Datenstand zurück­liegenden sieben Tage dargestellt; die Mobilitäts­veränderung wurde wie folgt berechnet:

Um die Veränderung des allgemeinen Mobilitäts­verhaltens abzubilden, wurden für jeden Landkreis und jede kreisfreie Stadt aggregierte und anonymisierte Daten zu Einreisen und Bewegungen innerhalb des Kreises ausgewertet. Die so ermittelte tägliche Mobilität wurde dann mit dem durch­schnittlichen Wert des entsprechenden Wochentags aus dem jeweiligen Monat des Jahres 2019 verglichen (im Folgenden "Referenzwert" genannt). Beispiels­weise bedeutet ein Wert von -20 an einem Montag im September 2020, dass die Mobilität an diesem Tag um 20 % geringer ausgefallen ist als im Durch­schnitt der Montage im September 2019.

Des Weiteren wurde eine Anpassung für Feiertage durch­geführt, da ansonsten die in der Regel geringere Mobilität an Feier­tagen die Referenz­werte verzerrt. Bei Nicht-Feiertagen wurden daher bei der Berechnung des Referenz­wertes Feier­tage ausge­nommen. Veränderungs­raten für Feier­tage wurden wiederum im Vergleich mit dem entsprechenden Feiertag des Jahres 2019, also unabhängig vom Wochentag, berechnet. Weitere Details zur Feiertags­bereinigung sind unter dem Abschnitt „Methodische Heraus­forderungen“ aufgeführt.

Allgemeines Mobilitäts­verhalten

Abb. 2

Die kartographische Darstellung in Abbildung 2 zeigt die tägliche Veränderung der Mobilität in den einzelnen Landkreisen und kreisfreien Städten innerhalb der vergangenen 31 Tage bis zum letzten Datenstand.

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Abb. 3

Die Abbildung 3 zeigt die Veränderung der Mobilität im Vergleich zum jeweiligen Monat im Jahr 2019 aggregiert für die einzelnen Bundes­länder sowie für Deutschland insgesamt. Im Vergleich zu Abbildung 2 reichen die berechneten Ergebnisse bis zum Januar 2020 zurück. Dadurch lassen sich die Veränderungen der täglichen Mobilität seit Beginn der Covid-19-Pandemie beobachten.

Die berechneten Veränderungs­raten zeigen einen deutlichen Rückgang der Mobilität infolge der Beschränkungs­maßnahmen ab der 12. Kalender­woche (KW) 2020. Im weiteren Verlauf des März 2020 betrug der bundes­weite Rück­gang der Mobilität rund 40 % gegenüber dem Vorjahr; an Sonntagen fiel er noch stärker aus. Dies deutet darauf hin, dass die Bevölkerung insbesondere die Zahl ihrer privaten Bewegungen reduzierte. Im Laufe des April und Mai 2020 fielen die Veränderungs­raten gegenüber 2019 weiterhin stark negativ aus, aber zunehmend ansteigend. Ab Juli glichen sich die Mobilitäts­zahlen denjenigen des Vorjahres wieder weitgehend an, gleichzeitig wichen einzelne Bundes­länder zum Teil deutlich vom Bundes­durchschnitt ab. Im Laufe des August bis Anfang Oktober war die Mobilität gegenüber dem Vorjahres­zeitraum zum Teil deutlich erhöht - möglicher­weise ein Indiz für ein verändertes Urlaubs­verhalten der Bevölkerung und für einen verstärkten nationalen Tourismus aufgrund von inter­nationalen Reise­beschränkungen. Mit ansteigendem Infektions­geschehen im Herbst 2020 und Einführung des bundes­weiten Teil-Lockdowns ab dem 2. November ging die Mobilität gegenüber dem Jahr 2019 ab Oktober 2020 erneut zurück.

Mobilität im Tages­verlauf

Die regionalen und bundes­weiten Beschränkungs­maßnahmen aufgrund der Covid-19-Pandemie zielten auf die Reduktion der persönlichen Kontakte und somit des Infektions­risikos ab. Maßnahmen wie beispiels­weise das Verbot von Groß­veranstaltungen und die Beschränkung der Gastronomie auf den Außer-Haus-Verzehr sowie die zeitweise angeordneten regionalen Sperr­stunden wirkten sich insbesondere auf die Mobilität in den Abend- und Nacht­stunden und am Wochen­ende aus. Zur Analyse der Mobilitäts­veränderung im Tages­verlauf lagen dem Statistischen Bundesamt stündliche Mobilitätswerte vor.

Abb. 4

Abbildung 4 zeigt auf Ebene der Landkreise und kreisfreien Städte für einen Zeitraum von sieben Tagen die jeweilige Veränderung der Mobilität am Tag von 06:00 Uhr bis 22:00 Uhr sowie in der Nacht von 22:00 Uhr bis 06:00 Uhr.

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Abb. 5

Abbildung 5 zeigt darüber hinaus für die 10 größten deutschen Städte die stündliche Veränderung der Mobilität im Verlauf im Verlauf von 24 Stunden.

Kleinräumige Mobilität

Anmerkung: Die früher verfügbaren Auswertungen sowie Visualisierungen der kleinräumigen Mobilität sind zum 30.06.2023 eingestellt worden.

Die kleinräumigen Daten lagen auf Basis von Gitterzellen vor und wurden karto­grafisch in Form von interaktiven Rasterkarten visualisiert. Dabei wurde für jede Gitter­zelle die berechnete Quote ausgewiesen, sofern die Zellen zum aktuellen Zeit­punkt sowie im Referenz­zeitraums des Vorjahres gefüllt waren und nicht der Anony­misierung unterlagen. Die Gitter­weite, also die Kanten­länge einer Zelle, kann unter­schiedlich groß sein. In der Karten­anwendung betrug die Gitter­weite 10 Kilometer für Deutschland gesamt. Für Regionen mit höheren Bewegungs­zahlen wurden zusätzlich Gitter­zellen mit 5 Kilometer, 1 Kilometer oder 500 Meter Kanten­länge angezeigt.

Distanzen von Bewegungen

Neben der Anzahl an Bewegungen stellen auch die zurückgelegten Distanzen einen wichtigen Indikator für die Mobilität der Bevölkerung dar. In der untenstehenden Abbildung 6 wird die Mobilitätsveränderung im 7-Tage-Durchschnitt jeweils nach zurückgelegter Distanz dargestellt. Dafür wurden die Veränderungsraten gegenüber 2019 für Bewegungen in den Distanzkategorien jeweils separat berechnet.

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Abb. 6

Mobilität nach Verkehrsträgern

Die Mobilfunk­daten ermöglichen tages­genaue Rückschlüsse bezüglich der Nutzung verschiedener Verkehrs­träger bei Bewegungen mit Distanzen über 30 Kilometern.

Für die Identifikation des Verkehrs­trägers werden Informa­tionen über den Verlauf von Straßen- und Eisen­bahn­routen sowie Muster der synchronen Verbin­dungen mehrerer Mobil­funk­geräte genutzt. Im Nah­verkehr ist eine Unter­scheidung der Verkehrs­träger nicht möglich, während bei Reisen über 30 Kilometern über 80 % der Bewegungen einem spezifischen Verkehrs­träger zugeordnet werden konnten.

Die Ergebnisse sind aus zwei Gründen mit Vorsicht zu inter­pretieren: Zum einen messen die vorlie­genden Mobil­funk­daten alle Bewegungen und erlauben somit keine Unter­scheidung zwischen Personen- und Güter­verkehr. Zum anderen sind auch Doppel­zählungen nicht ausge­schlossen, da nicht alle in Kraft­fahr­zeugen verbauten SIM-Karten identifiziert und heraus­gerechnet werden können. Differen­ziertere Daten zur monat­lichen Entwicklung im Straßen­verkehr auf Bundes­fern­straßen bietet die Bundes­anstalt für Straßen­wesen in ihrem Verkehrsbarometer.

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Abb. 7

Pendlerverhalten

Anmerkung: Die in einer früheren Version verfügbaren Auswertungen mit der Abbildung "Veränderung der Pendlermobilität auf Kreisebene" und der Abbildung "Veränderung der Pendler- und sonstigen Mobilität je Kreis gegenüber 2019" zur Pendlermobilität können auf Basis der neuen Datengrundlage nicht länger zur Verfügung gestellt werden.

Methodische Heraus­forderungen

Bei den oben genannten Ergebnissen handelt es sich um erste experimentelle Auswertungen. Eine umfassende Saison- und Kalenderbereinigung der Daten wurde nicht durchgeführt. Es wurde eine Feiertagsbereinigung implementiert. Dennoch konnten Verzerrungen zum Beispiel durch Brückentage oder in Ferienzeiten auftreten. Darüber hinaus ergaben sich, insbesondere für regional tiefgegliederte Ergebnisse, Extremwerte, deren Ursache im Einzelfall geprüft werden muss.

Eine weitere metho­dische Heraus­forderung stellt die Granu­larität von Regionen dar. So ist die regionale Gliede­rung der zugrunde­liegenden Basis­daten, die von Teralytics bereit­gestellt werden, nicht homogen. Beispiels­weise liegt ein Teil der Basis­daten, ins­besondere für urbane Regionen, auf Stadt­teilebene vor, wohin­gegen für länd­liche Regionen ein Teil der Basis­daten nur aggregiert über mehrere Gemeinden oder Land­kreise vor­liegt. Dies kann ins­besondere bei der Berech­nung der Pendler­mobilität zu Verzer­rungen führen.

Feiertagsbereinigung

Durch die Umsetzung einer Feiertags­bereinigung wurde bei der Berechnung von Referenz­werten der Ein­fluss von Feier­tagen ausge­glichen. Dies geschah, indem Wochentags­durch­schnitte der Referenz­monate unter Aus­schluss von Feier­tagen berechnet wurden. Im Mai 2019 beispiels­weise wurde der 1. Mai (Tag der Arbeit) nicht zur Berech­nung des durch­schnitt­lichen Mittwochs im Mai herangezogen. Dahin­gegen wurden Verände­rungs­raten für Feier­tage im Vergleich zum jeweiligen Feiertag des Referenz­jahres berechnet, also beispiels­weise die Mobilität am 1. Mai 2020 mit der des 1. Mai 2019 verglichen. Als Feiertage wurden gesetzliche Feiertage sowie - aufgrund ihrer Sonderstellung - der 24. und 31. Dezember behandelt.

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Abb. 8

Abbildung 8 zeigt die Effekte der Feiertags­bereinigung, indem die errech­neten Veränderungs­raten gegenüber 2019 basierend auf bereinigten und unbereinigten Referenz­werten verglichen wurden. In den unbe­reinigten Daten sind deutliche Ausreißer insbe­sondere an Feier­tagen (wie zum Beispiel an Neujahr, Ostern, dem Tag der Arbeit am 1. Mai, dem Tag der Deutschen Einheit am 3. Oktober und an Weihnachten) zu erkennen. An diesen Tagen wurde ein Mobilitäts­rück­gang durch unbereinigte Werte über­schätzt, da ein Teil des Rück­gangs nicht echten Unter­schieden zwischen 2020 und 2019, sondern dem erwart­baren Geschehen an einem Feier­tag entsprach. Dies wird durch den Blick auf die bereinigte Kurve deutlich, in der die Aus­schläge deutlich geringer ausfallen oder sogar in die entgegen­gesetzte Richtung zeigen. Zudem beschränken sich die Effekte nicht auf die Veränderungs­raten an Feier­tagen. Im Oktober beispielweise lassen sich in den unbe­reinigten Werten Aus­reißer an Donnerstagen beobachten. Diese kamen dadurch zustande, dass der Wochentags­durch­schnitt in den Referenz­werten des Oktober 2019 durch den Tag der Deutschen Einheit für Donnerstage unter­schätzt wurde, wodurch die Mobilität an Donnerstagen im Jahr 2020 vergleichs­weise hoch erscheint. Der Effekt wird durch die Feiertags­bereinigung ausge­glichen, sodass in den bereinigten Werten keine Ausreißer mehr zu erkennen sind. In Monaten, in denen keine Feiertage liegen (zum Beispiel Februar oder Juli), sind die beiden Kurven identisch.

Datengrundlage

Zur Abbildung der Mobilität auf Basis von Mobilfunk­daten verwendete das Statistische Bundesamt anonymisierte und aggregierte Mobilfunk­daten aus dem Netz des Mobilfunk­anbieters Telefónica, welche vom Unternehmen Teralytics aufbereitet und zur Verfügung gestellt wurden. Neben Handys und Smart­phones können u. a. auch Tablets, Laptops und Kraftfahr­zeuge über SIM-Karten verfügen, welche teilweise nicht identifiziert und heraus­gerechnet werden können. Dies kann zu Doppel­zählungen und leichten Verzerrungen der Ergebnisse führen. Telefónica ist eines von drei Mobil­funk­unternehmen am deutschen Markt und hat deutschland­weit einen Markt­anteil von rund einem Drittel, welcher regional höher beziehungs­weise niedriger sein kann. Es können somit Abweichungen durch die jeweiligen regionalen Markt­anteile entstehen. Laut des Daten­anbieters wird versucht, anhand eines Hoch­rechnungs­algorithmus die deutsche Gesamt­bevölkerung abzubilden. Die Extra­polation stützt sich dabei primär auf geo­grafisch differenzierte lokale Markt­anteile. Inwiefern die Hoch­rechnung Aussagen über die Gesamt­bevölkerung oder lediglich über Nutzende des Mobilfunk­netzes zulässt, muss in weiter­führenden metho­dischen Analysen unter­sucht werden.

Hinweis: Im März 2021 wurde der Hoch­rechnungs­algorithmus für die klein­räumigen, stündlichen Daten, auf denen die Abbildungen 4 und 5 basieren, vonseiten des Daten­anbieters Teralytics angepasst. Aufgrund einer falschen Konfiguration der Extrapolations­faktoren in bestimmten Gebieten waren vormals veröffentlichte Daten systematisch verzerrt. Betrachtet man beispielhaft die Abweichungen der täglichen Veränderungs­raten gegenüber 2019 auf Kreis­ebene im Februar 2021, so befindet sich die Hälfte aller Werte im Intervall zwischen -3 und +1 Prozent­punkten, 90 % aller Werte liegen zwischen -8 und +7 Prozent­punkten. Nach einer Neu­berechnung aller historischen Daten wurden ab dem 12. April 2021 korrigierte Daten bereitgestellt.

Seit 15. Juli 2021 werden die Abbildungen 1, 2, 3 und 6 auf einer geänderten Datengrundlage dargestellt, da bei einem Teil der vom Datenanbieter gelieferten Mobilfunkdaten vom Statistischen Bundesamt ein methodischer Bruch festgestellt wurde, der u. a. dazu führte, dass Veränderungsraten im Vergleich zu 2019 vor allem in touristisch geprägten Regionen in den Sommer­monaten nach oben verzerrt gewesen sein konnten. Alle betroffenen Abbildungen wurden umgehend korrigiert, die nun verfügbaren Werte können daher von vor dem 15. Juli 2021 heruntergeladenen Daten abweichen.

Teralytics arbeitet aus­schließ­lich mit anonymi­sierten Daten, die gruppiert werden, um Erkennt­nisse über die Mobilität der Bevölkerung zu erhalten. Die Daten erlauben eine Über­sicht über die Anzahl von Mobil­funk­geräten, die eine bestimmte Bewegung vollziehen. Teralytics entfernt aus Daten­schutz­gründen sämtliche Einträge aus dem Daten­satz, die weniger als fünf Bewegungen umfassen. Die Daten enthalten keinerlei persön­liche Infor­mationen, und Rück­schlüsse auf einzelne Personen sind nicht möglich. Telefónica hat hierfür in Abstim­mung mit dem Bundes­beauftragten für den Daten­schutz und die Informations­freiheit (BfDI) eine Data Anonymization Platform (DAP) entwickelt, welche ein drei­stufiges Anonymi­sierungs­verfahren nutzt. Weitere Infor­mationen des Mobil­funk­unter­nehmens Telefónica zur Daten­sicherheit finden Sie hier.

Die bereit­gestellten Daten ent­halten die Anzahl der Bewe­gungen inner­halb eines bestimmten Zeit­raums (Tag oder Monat), die hin­sicht­lich Ursprungs- und Ziel­region (Landkreis oder Gemeinde) identisch sind. Bewe­gungen werden er­fasst, wenn ein Mobil­funk­gerät die Funk­zelle wechselt. Die Ziel­region einer Bewegung ist erreicht, wenn das Mobil­telefon für mindestens 30 Minuten in einer Zelle verbleibt. Bewe­gungen können somit auch inner­halb einer Region er­fasst werden, voraus­gesetzt es findet zwischen­zeitlich ein Wechsel der Funk­zelle statt.

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