Developing a Flexible Framework for Spatiotemporal Population Modeling

This article proposes a general framework for modeling population distributions in space and time. This is particularly pertinent to a growing range of applications that require spatiotemporal specificity; for example, to inform planning of emergency response to hazards. Following a review of attempts to construct time-specific representations of population, we identify the importance of assembling an underlying data model at the highest resolution in each of the spatial, temporal, and attribute domains. This model can then be interrogated at any required intersection of these domains. We argue that such an approach is necessary to moderate the effects of what we term the modifiable spatiotemporal unit problem in which even detailed spatial data might be inadequate to support time-sensitive analyses. We present an initial implementation of the framework for a case study of Southampton, United Kingdom, using bespoke software (SurfaceBuilder247). We demonstrate the generation of spatial population distributions for multiple reference times using currently available data sources. The article concludes by setting out key research areas including the enhancement and validation of spatiotemporal population methods and models. (SurfaceBuilder247), En este articulo se propone un marco general para modelar las distribuciones de la poblacion en el espacio y el tiempo. En particular, lo anterior es pertinente para un creciente ambito de aplicaciones que requieren especificidad espacio-temporal; para informar, por ejemplo, la planificacion de respuestas de emergencia a situaciones de riesgo. En seguimiento a un estudio sobre intentos de construir representaciones de la poblacion centradas en el tiempo, identificamos la importancia de estructurar un modelo de datos subyacentes a la mas alta resolucion en cada uno de los dominios espaciales, temporales y de atributos. Posteriormente, este modelo puede ser examinado en cualquiera de las intersecciones requeridas de estos dominios. Abogamos por la necesidad de tal enfoque para moderar los efectos de lo que nosotros denominamos problema de la unidad espacio-temporal modificable, circunstancia en la que incluso los datos espaciales detallados podrian resultar inadecuados para soportar analisis sensibles al tiempo. Presentamos una implementacion inicial del marco propuesto en un estudio de caso de Southampton, Reino Unido, mediante el uso de software desarrollado especialmente para esa tarea (SurfaceBuilder247). Demostramos la generacion de distribuciones espaciales de la poblacion para multiples tiempos de referencia usando fuentes de datos actualmente disponibles. El articulo concluye precisando areas de investigacion claves que incluyen el mejoramiento y validacion de metodos y modelos espacio-temporales de la poblacion.