Regressionsmodellierung / Bike-Sharing-Nachfrage

Seoul Bike Regression

Ein statistisches Regressionsprojekt zur Modellierung der Bike-Sharing-Nachfrage in Seoul mit Wetter-, Saison-, Kalender- und Betriebsvariablen. Der Workflow umfasst explorative Analyse, lineare Regression, AIC-basierte Modellauswahl, Residualdiagnostik und Multikollinearitätsprüfung.

Projekttyp

Akademische Datenanalyse

Datensatz

Seoul Bike Sharing

Methoden

Lineare Regression / AIC

Tools

R / Statistik

Projektüberblick

Dieses Projekt analysiert die Bike-Sharing-Nachfrage in Seoul mit einem regressionsbasierten Workflow. Ziel ist es zu verstehen, wie sich die Anzahl der ausgeliehenen Fahrräder durch Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Sichtweite, Saison, Feiertage, Arbeitstage und weitere Kontextvariablen verändert.

Der Fokus liegt auf interpretierbarer statistischer Modellierung statt auf Black-Box-Prediction. Das Projekt zeigt den vollständigen Modellierungsprozess von der explorativen Analyse über Modellspezifikation und Variablenauswahl bis zu Diagnostik und Interpretation.

Regression AIC VIF Residual Diagnostics R

Datensatz und Variablen

Der Datensatz enthält stündliche Fahrrad-Ausleihzahlen in Seoul sowie Wetter- und Kalendervariablen. Diese Variablen eignen sich, um Mobilitätsmuster zu untersuchen und Nachfrage unter unterschiedlichen Umwelt- und Zeitbedingungen zu erklären.

Variablengruppe Beispiele Rolle in der Analyse
Zielvariable Rented Bike Count Response-Variable für die Regressionsmodellierung
Wettervariablen Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Sichtweite, Sonnenstrahlung, Regen, Schnee Erklärung des Einflusses von Umweltbedingungen auf die Nachfrage
Kalendervariablen Stunde, Saison, Feiertag, Functioning Day Erfassung täglicher, saisonaler und betrieblicher Nachfragemuster
Kategoriale Variablen Season, Holiday, Functioning Day Verwendung als Faktorvariablen im Regressionsmodell

Analyseziele

  • Zusammenhänge zwischen Fahrradnachfrage und Wetter-/Kalendermerkmalen untersuchen.
  • Interpretierbare lineare Regressionsmodelle für die Nachfrageanalyse erstellen.
  • Modellauswahlverfahren wie AIC verwenden, um relevante Prädiktoren zu identifizieren.
  • Regressionsannahmen mit Residualplots und diagnostischen Kennzahlen prüfen.
  • Multikollinearität mit VIF-Analyse bewerten.
  • Die wichtigsten Einflussfaktoren der Bike-Sharing-Nachfrage in einem klaren statistischen Bericht zusammenfassen.

Methoden

Das Projekt verwendet klassische statistische Modellierungsmethoden. Diese Methoden sind nützlich, weil sie interpretierbare Koeffizienten liefern und zeigen, wie einzelne Variablen zur erwarteten Ausleihzahl beitragen.

Method Purpose
Explorative Datenanalyse Verteilungen, fehlende Werte, Zusammenhänge und Feature-Muster verstehen
Lineare Regression Zusammenhang zwischen Prädiktoren und Fahrrad-Ausleihzahlen schätzen
AIC-basierte Auswahl Kandidatenmodelle vergleichen und ein sparsameres Modell auswählen
Residualdiagnostik Linearität, konstante Varianz, Ausreißer und Modellfit prüfen
VIF-Analyse Multikollinearität zwischen erklärenden Variablen bewerten

Workflow

  1. Seoul-Bike-Sharing-Datensatz geladen und inspiziert.
  2. Variablennamen bereinigt und numerische sowie kategoriale Features vorbereitet.
  3. Nachfragemuster nach Wetter, Saison, Feiertag und Betriebsstatus untersucht.
  4. Baseline- und erweiterte lineare Regressionsmodelle angepasst.
  5. AIC-basierte Variablenauswahl zur Modellverfeinerung angewendet.
  6. Residualplots und diagnostische Grafiken zur Bewertung der Modellannahmen analysiert.
  7. Multikollinearität mit Variance Inflation Factors geprüft.
  8. Das finale Modell hinsichtlich der wichtigsten Nachfragefaktoren interpretiert.

Zentrale Ergebnisse

Die Analyse zeigte, dass die Fahrradnachfrage stark mit Temperatur, zeitbezogenen Variablen, Saisonalität und Betriebsbedingungen zusammenhängt. Die Nachfrage steigt tendenziell bei günstigen Wetterbedingungen und unterscheidet sich deutlich zwischen Saisons und Tageszeiten.

Das Modell verdeutlichte außerdem die Bedeutung von Modellannahmen. Einige Muster in den Residuen zeigen, dass die Fahrradnachfrage nicht perfekt linear ist und in einer erweiterten Analyse Transformationen, Interaktionsterme oder flexiblere Modelle sinnvoll sein könnten.

Temperatur Eine der wichtigsten nachfragebezogenen Variablen.
Saison- und Stundenmuster Erfassen starke zeitliche und verhaltensbezogene Unterschiede in der Nutzung.
Regen und Schnee Meist mit geringerer Fahrradnachfrage verbunden.
Functioning Day Wichtiges Betriebsmerkmal, da bei nicht funktionierendem Service keine Nachfrage zu erwarten ist.

Diagnostik und Modellqualität

Regressionsdiagnostik wurde verwendet, um zu prüfen, ob das ausgewählte Modell eine sinnvolle statistische Erklärung liefert. Residualplots, Vergleiche mit fitted values und Multikollinearitätsprüfungen halfen dabei, Stärken und Grenzen des linearen Modells zu erkennen.

  • Residualdiagnostik wurde zur Prüfung von Abweichungen von Modellannahmen eingesetzt.
  • VIF-Analyse half, korrelierte Prädiktoren zu erkennen.
  • AIC-basierte Auswahl unterstützte eine kompaktere Modellspezifikation.
  • Das finale Modell ist interpretierbar, aber nicht zwingend optimal für reine Vorhersage.

Limitationen und mögliche Erweiterungen

  • Ein lineares Modell kann nicht alle nichtlinearen Nachfragemuster vollständig abbilden.
  • Interaktionen zwischen Temperatur, Saison und Stunde könnten das Modell verbessern.
  • Fortgeschrittene Modelle wie Random Forests, Gradient Boosting oder Zeitreihenmodelle könnten die Vorhersageleistung erhöhen.
  • Das Projekt ist primär eine Übung in statistischer Modellierung und Interpretation, kein produktives Forecasting-System.

Ergebnis

Dieses Projekt hat meine Fähigkeiten in einem vollständigen Regressionsanalyse-Workflow gestärkt, einschließlich explorativer Analyse, Modellaufbau, Modellauswahl, Residualdiagnostik und statistischer Interpretation.

Es eignet sich als Portfolio-Projekt, um klassische statistische Modellierung, analytisches Denken und klare Kommunikation datenbasierter Ergebnisse zu zeigen.

Portfolio relevance: Regression modeling, statistical interpretation, model diagnostics, and analytical reporting.