Researching commuting to work using the methods of complex network analysis

Pálóczi, Gábor (2016): Researching commuting to work using the methods of complex network analysis. Published in: Regional Statistics , Vol. 6, No. 1 (October 2016): pp. 3-22.

Abstract

In the current paper the possible utilization of complex network analysis in spatial researches was investigated. The organizational and developmental regularities of networks were demonstrated from the aspect of regional development planning. The reviewed regularities provide a new approach of the regional developments. The dependencies of settlements were analysed with the application of disparity method on the basis of the commuting matrix of the census from 2011. The disparity of out-commuting exceeded the level of in-commuting in all population categories, producing a more significant dependency relation in case of out-commuting. In general, the value of disparity increases with decreasing population number in settlements and dependency grows. This can be related with decrease in the level of degree and commuting distance. According to detailed results, the method of disparity might be effectively used in additional spatial analyses as well. The community detection procedures of the complex network analysis were also applied for spatial division. Modularity optimization with the Louvain method was successfully used in the delimitation of larger territorial units. Smaller units can be created by the increase of the resolution but modularity stability deteriorates. At the same time the composition of the units changes. In the light of the results, it could be stated that regions formed by commuting relations (according to the process of regionalism) did not match the Hungarian NUTS2 statistical regions, but natural borders and NUTS-3 level administrative boundaries could be detected in more cases. The differences between the results and NUTS-3 boundaries are not unique distortions caused by the methodology but these reflect real commuting relations (the local labour system units were discussed in a previous study). The methodology might be appropriate to detect the hierarchical order of the local labour system’s units. The method is adaptable for additional analysis of spatial interactions.

• Item Type: MPRA Paper
• Language: English
• Keywords: network analysis, commuting, disparity, dependency, regionalization, community detection
• Subjects: R - Urban, Rural, Regional, Real Estate, and Transportation Economics > R0 - General > R00 - General; R - Urban, Rural, Regional, Real Estate, and Transportation Economics > R1 - General Regional Economics > R10 - General; R - Urban, Rural, Regional, Real Estate, and Transportation Economics > R1 - General Regional Economics > R11 - Regional Economic Activity: Growth, Development, Environmental Issues, and Changes; R - Urban, Rural, Regional, Real Estate, and Transportation Economics > R1 - General Regional Economics > R12 - Size and Spatial Distributions of Regional Economic Activity

References

ARENAS, A.–FERNANDEZ, A.–GOMEZ, S. (2008): Analysis of the structure of complex networks at different resolution levels New Journal of Physics 10 No. 053039.

BACKSTROM, L.–BOLDI, P.–ROSA, M.–UGANDER, J.–VIGNA, S. (2011): Four Degrees of Separation http://arxiv.org/pdf/1111.4570.pdf (downloaded: January 2016.)

BARABÁSI, A. L.–ALBERT, R. (1999): Emergence of Scaling in Random Networks Science 286: 509–512.

BARABÁSI, A. L. (2006): A hálózatok tudománya: a társadalomtól a webig Magyar Tudomány 167 (11): 1298–1308.

BARANCSUK, Á.–GYAPAY, B.–SZALKAI, G. (2013): Az alsó középszintű térfelosztás elméleti és gyakorlati lehetőségei Területi Statisztika 53 (2): 107–129.

BARTHÉLEMY, M.–BARRAT, A.–PASTOR-SATORRAS, R.–VESPIGNANI, A. (2005): Characterization and modeling of weighted networks Physica A: Statistical mechanics and its applications 346: 34–43.

BIANCONI, G.–BARABÁSI, A. L. (2001a): Competition and multiscaling in evolving networks Europhysics Letters 54 (4): 436–442.

BIANCONI, G.–BARABÁSI, A. L. (2001b): Bose-Einstein condensation in complex networks Physical Review Letters 86 (24): 5632–5635.

BLONDEL, V. D.–GUILLAUME, J. L.–LAMBIOTTE, R.–LEFEBVRE, E. (2008): Fast unfolding of communities in large networks Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment P10008.

CASCHILI, S.–DE MONTIS, A. (2013): Accessibility and Complex Network Analysis of the U.S. commuting system Cities, Special Section: Analysis and Planning of Urban Settlements: The Role of Accessibility 30: 4–17.

CZALLER, L. (2012): A Zipf-törvény érvényesülése a világ országaiban Területi Statisztika 52 (5): 461–478.

DE MONTIS, A.–BARTHÉLEMY, M.–CHESSA, A.–VESPIGNANI, A. (2007): The structure of interurban traffic: A weighted network analysis Environment and Planning B: Planning and Design 34: 905–924.

DE MONTIS, A.–CASCHILI, S.–CHESSA, A. (2013): Commuter networks and community detection: a method for planning sub regional areas The European Physical Journal Special Topics 215: 75–91.

DE MONTIS, A.–CHESSA, A.–CAMPAGNA, M.–CASCHILI, S.–DEPLANO, G. (2010): Modeling commuting systems through a complex network analysis: A study of the Italian islands of Sardinia and Sicily Journal of Transport and Land Use 2 (3/4): 39–55.

DERÉNYI, I.–FARKAS, I.–PALLA, G.–VICSEK, T. (2006): Csoportosulások szociológiai, technológiai és biológiai hálózatokban Magyar Tudomány 167 (11): 1319–1324.

DROBNE, S.–KONJAR, M.–LISEC, A.–PICHLER MILANOVIĆ, N.–ZAVODNIK LAMOVŠEK, A. (2010): Functional Regions Defined by Urban Centres of (Inter)National Importance – The Case of Slovenia In: SCHRENK, M.–POPOVICH, V. V.–ZEILE, P. (ed.): Cities for Everyone. Liveable, Healthy, Prosperous. Promising Vision or Unrealistic Fantasy? pp.: 295–304., Real Corp 2010 15th International Conference on Urban Planning, Regional Planning and Information Society. CORP – Competence Center of Urban and Regional Planning, Wien.

DUSEK, T. (2003): A gravitációs modell és a gravitációs törvény összehasonlítása Tér és Társadalom 17 (1): 41–58.

DUSEK, T. (2013): A területi statisztika egyes térparamétereket használó elemzési eszközei Habilitációs értekezés, Kézirat, Győr.

ERDŐS, P.–RÉNYI, A. (1959): On Random Graphs I. Publicationes Mathematicae 6: 290–297.

ERDŐS, P.–RÉNYI, A. (1960): On The Evolution of Random Graphs Magyar Tudományos Akadémiai Matematikai Kutató Intézet Közleményei 5: 17–61.

FLEISCHER, T. (2009): A közlekedés szerepe a policentrikus városhálózat fejlesztésében Tér és Társadalom 23 (1): 19–42.

FORTUNATO, S. (2010): Community detection in graphs Physics Reports 486: 75–174.

GÉBER, J. (2007): Határmenti hálózatok A kapcsolatháló elemzés alkalmazási területei a határmenti térségekben In: SÜLI-ZAKAR, I. (ed.) A határok és a határon átnyúló (CBC) kapcsolatok szerepe a kibővült Európai Unió keleti perifériáján pp. 99–106., Kossuth Egyetemi Kiadó, Debrecen.

HAJDÚ, Z. (2005): Magyarország közigazgatási földrajza Dialóg Campus Kiadó, Budapest.

JAKOBI, Á.–LENGYEL, B. (2014): Egy online közösségi háló offline földrajza, avagy a távolság és a méret szerepének magyar empíriái Tér és Társadalom 28 (1): 40–61.

KERTESI, G.–KÖLLŐ, J. (1998): Regionális munkanélküliség és bérek az átmenet éveiben. A bérszerkezet alakulása Magyarországon II. rész. Közgazdasági szemle 45 (7–8): 621–652.

KISS, J. P.–SZALKAI, G. (2014): A foglalkoztatás területi koncentrációjának változásai Magyarországon Területi Statisztika 54 (5): 415–447.

KLAPKA, P.–HALÁS, M.–TONEV, P.–BEDNÁR, M. (2013): Functional regions of the Czech Republic: comparison of simpler and more advanced methods of regional taxonomy Acta Universitatis Palackianae Olomucensis – Geographica 44 (1): 45–57.

KLEINFELD, S. J. (2002): The small world problem Society 39 (2): 61–66.

KOVÁCS, L.–OROSZ, K.–POLLNER, P. (2012) Magyar szóasszociációk hálózata Magyar Tudomány 173 (6): 699–705. KOZMA, G. (1998): A gazdasági élet szereplőinek térbeli preferenciái Falu Város Régió 9: 7–14.

KÜRTÖSI, ZS. (2005): A társadalmi kapcsolatháló elemzés módszertani alapjai In: LETENYEI, L. (ed.) Településkutatás szöveggyűjtemény pp. 663–685., Ráció Kiadó, Budapest.

LAMBIOTTE, R.–DELVENNE, J. C.–BARAHONA, M.. (2015): Laplacian Dynamics and Multiscale Modular Structure in Networks IEEE Transactions on Network Science and Engineering 1 (2): 76–90.

LESAGE, J. P.–FISCHER, M. M. (2010): Spatial Econometric Methods for Modeling Origin-Destination Flows In: FISCHER, M. M.–GETIS, A. (ed.) Handbook of Applied Spatial Analysis pp. 409–433., Springer Berlin-Heidelberg.

LETENYEI, L. (2000): Regionális társadalmi hálózatok Falu Város Régió 7: 21–26.

LETENYEI, L. (2005): Kapcsolatháló-elemzés In: LETENYEI, L. (ed.) Településkutatás pp. 187–248., Rátió Kiadó, Budapest.

MADARÁSZ, E.–PAPP, ZS. (2013): Delimiting the “Balaton Riviera” tourist destination by using network analysis Hungarian Geographical Bulletin 62 (3): 289–312.

MÁTÉ, G.–KOVÁCS, A.–NÉDA, Z. (2013): Hierarchical Settlement Networks Regional Statistics 3 (1): 30–41.

MILGRAM, S. (1967): The Small-World Problem Psychology Today 1 (1): 61–67.

MOLNÁR, E. (2012): Kelet-Közép-Európa az autóipar nemzetközi munkamegosztásában Tér és Társadalom 26 (1): 123–137.

NAGY, E.–TIMÁR, J.–NAGY, G.–VELKEY, G. (2015): A társadalmi-térbeli marginalizáció folyamatai a leszakadó vidéki térségekben Tér és Társadalom 29 (1): 35–52.

NEMES NAGY, J. (1998): A tér a társadalomtudományban Hilscher Rezső Szociálpolitikai Egyesület, Budapest.

NEMES NAGY, J. (2009): Terek, helyek, régiók Akadémiai Kiadó, Budapest.

NEWMAN, M.–GIRVAN, M. (2004): Finding and evaluating community structure in networks Physical Review E 69 (2): 026113.

OECD (2012): Defining “Urban”. A New Way to Measure Metropolitan Areas Organization for Economic Co-operation and Development, Paris.

PÁL, ZS. (2014): A magyarországi települések közötti bankközi pénzforgalom földrajzi és globális hálózati jellemzőinek vizsgálata Területi Statisztika 17 (2): 134–151.

PÁLÓCZI, G.–LENGYEL, I. M.–MOLNÁR, E. (2014): Changing commuting pattern in Hungary after the turn of the millennium Oradea.

PÁLÓCZI, G.–PÉNZES, J. (2011): A közösségi közlekedési rendszer térinformatikai vizsgálatának módszerei Hajdú-Bihar megye példáján In: LÓKI, J. (ed.) Az elmélet és a gyakorlat találkozása a térinformatikában pp. 443–449., Debreceni Egyetem, Debrecen.

PÁLÓCZI, G.–PÉNZES, J. (2015): A kapcsolatháló-elemzés alkalmazási lehetősége a munkaerő-piaci vonzáskörzetek lehatárolásában In: BODA, J. (ed.) Az elmélet és a gyakorlat találkozása a térinformatikában pp. 331–338., Debreceni Egyetemi Kiadó, Debrecen.

PATUELLI, R.–REGGIANI, A.–GORMAN, S. P.–NIJKAMP, P.–BADE, F. J. (2007): Network Analysis of Commuting Flows: A Comparative Static Approach to German Data Networks & Spatial Economics 7 (4): 315–331.

PÉNZES, J.–MOLNÁR, E.–PÁLÓCZI, G. (2014): Helyi munkaerő-piaci vonzáskörzetek az ezredforduló utáni Magyarországon Területi Statisztika 54 (5): 474–490. PÉNZES, J. (2014): Periférikus térségek lehatárolása – dilemmák és lehetőségek Didakt Kiadó, Debrecen.

RADVÁNSZKI, Á.–SÜTŐ, A. (2007): Hol a határ? Helyi munkaerőpiaci rendszerek Magyarországon – Egy közép-európai transznacionális projekt újdonságai a hazai településpolitika számára Falu Város Régió 14 (3): 45–54.

RUSSO, G.–REGGIANI, A.–NIJKAMP, P. (2007): Spatial activity and labour market patterns: A connectivity analysis of commuting flows in Germany Annals of Regional Science 41 (4): 789–811.

SZABÓ, L.–HORVÁTH, B.–HORVÁTH, R.–GAÁL, B. (2013): A Győri agglomeráció közforgalmú közlekedési rendszerének vizsgálata Területi Statisztika 53 (6): 578–592.

SZABÓ, SZ.–NOVÁK, T.–ELEK, Z. (2012): Distance models in ecological network management: A case study of patch connectivity in a grassland network Journal for Nature Conservation 20 (5): 293–300.

TIBÉLY, G. (2011): Mesoscopic structure of complex networks Doktori disszertáció, Budapest.

TÓTH, G.–SCHUCHMANN, P. (2010): A budapesti agglomeráció területi kiterjedésének vizsgálata Területi Statisztika 50 (5): 510–529.

TÓTH G. (2005): Az autópályák szerepe a regionális folyamatokban Központi Statisztikai Hivatal, Budapest.

TÓTH, G. (2013): Az elérhetőség és alkalmazása a regionális vizsgálatokban Központi Statisztikai Hivatal, Budapest.

VIDA, ZS. V. (2012): Regionális Tudományi Tanulmányok hivatkozási hálózatai In: NEMES NAGY, J. (ed.) Térfolyamatok, térkategóriák, térelemzés pp. 23–29., ELTE Regionális Tudományi Tanszék, Budapest.

VIDA, ZS. V. (2013): A térkapcsolatok értelmezési lehetőségei hálózatokon In: BOTTLIK, ZS. (ed.) Önálló lépések a tudomány területén pp. 115–129., ELTE TTK Földtudományi Doktori Iskola, Budapest.

WATTS, D. J.–STROGATZ, S. H. (1998): Collective dynamics of ’small-world’ networks Nature 393: 440–442.

WEB LINKS

http://mrvar.fdv.uni-lj.si/pajek/community/CommunityDrawExample.htm