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(Stand: 2.6.2020)

Schritt für Schritt

Die Verteilung des täglichen Schrittanzahl

Neben dem täglich gemittelten Ruhepuls liefern die Fitnessarmbänder / Wearables auch Daten zur täglichen Schrittanzahl. Die Schrittanzahl ist neben dem Ruhepuls eine ganz wichtige Größe für die wissenschaftliche Auswertung. Wie im Post Der Puls der Nation genauer erklärt wurde, können Abweichungen vom normalen Ruhepuls ein Indiz für Fieber sein. Allerdings kann es auch sein, dass der tägliche Ruhepuls aus anderen Gründen vom Normalwert abweicht. Wenn aber gleichzeitig die tägliche Schrittanzahl deutlich niedriger ist als die normale tägliche Schrittanzahl, dann ist das in Kombination mit erhöhtem Ruhepuls ein schärferes Indiz für Fieber. Die Schrittanzahlauswertung kann also die Analyseergebnisse verbessern.

Allerdings ist es auch hier wichtig, die Schrittanzahldaten zunächst einmal isoliert zu betrachten, damit wir besser verstehen, welchen Schwankungen diese Daten typischerweise unterliegen. Es ist ja zu erwarten, dass wir z.B. an Wochenenden oder Feiertagen im Vergleich zu Werktagen, bei guten oder schlechtem Wetter, andere tägliche Schrittanzahlwerte produzieren. Da sich unsere Analysen auf die Bevölkerung von Stadt- und Landkreisen beziehen, müssen wir messen, ob Unterschiede zwischen einzelnen Spender:innen sich “rausmitteln” und ob die Schwankungen und Einflüsse für die ganze Population gelten. Nur so können wir dann genau die Referenzgrößen für die tägliche Schrittanzahl festlegen.

Schrittanzahlstatistik für Deutschland und die Bundesländer

Was ist die typische tägliche Schrittanzahl, und wie stark ist die Streuung? Die nächste Abbildung zeigt die statistische Verteilung der Schrittanzahl der Spender:innen für Deutschland und alle Bundesländer.

Tägliche Schrittanzahl für Deutschland und die Bundesländer. Die Abbildung zeigt, dass die Verteilung der Schrittanzahl sich zwischen den Bundeländern nicht deutlich unterscheidet, sondern einer universellen Form folgt. Die Schrittanzahl wurde für alle Spender:innen im Zeitraum vom 12.4.2020 bis 18.5.2020 ausgewertet. Einzelne Bundesländer kann man im unteren Menu auswählen.

Die Abbildung zeigt, dass der typische Wert für die tägliche Schrittanzahl zwischen 5.000 und 7.000 Schritten pro Tag liegt. Die Verteilung ist allerdings recht breit. Einige Spender:innen legen auch deutlich mehr Schritte am Tag zurück. Die Verteilungen der einzelnen Bundesländer unterscheiden sich nur wenig und folgen einer universellen Kurve.

Die Schrittanzahlkarte

Ähnlich wie bei der Ruhepulskarte, können wir die mittlere Schrittanzahl für die einzelnen Stadt- und Landkreise berechnen. Das Ergebnis ist in der folgenden Karte zusammengefasst.

Deutschlandkarte der mittleren täglichen Schrittanzahl. Für jeden Stadt- und Landkreis wurde die mittlere tägliche Schrittanzahl berechnet. Die Werte sind regional unterschiedlich und schwanken zwischen 6.500 (hellgrün) und 8.500 (dunkelgrün) Schritten pro Tag. Typischerweise bewegen sich Spender:innen in ländlichen Gebieten mehr als in Städten.

Die Karte zeigt die mittlere Schrittanzahl für Spender:innen in den jeweiligen Stadt- und Landkreisen und für den Zeitraum vom 12.4.-18.5.2020. Man erkennt, dass diese Mittelwerte im Bereich von 6.500-8.500 Schritten pro Tag variieren. Einige Landkreise zeigen sehr hohe Werte, wie z.B. der Kyffhäuserkreis oder Schmalkalden-Meinigen, beide in Thürigen. In städtischen Kreisen bewegen sich die Menschen weniger zu Fuß.

Sind die Basiswerte zeitlich stabil?

Jetzt kommen wir zur Frage, ob sich die tägliche Schrittanzahl als Funktion der Zeit ändert. Die nächste Abbildung zeigt die mittlere Schrittanzahl für jeden Tag im Zeitraum vom 12.4.-18.5.2020.

Deutschlandweite, mittlere Schrittanzahl als Funktion der Zeit. Die grüne Linie repräsentiert den Mittelwert der täglichen Schrittanzahl über einen Zeitraum von einigen Wochen. Der Mittelwert liegt im Bereich 6.000-7.000 Schritten pro Tag. Der graue Bereich stellt das Konfidenzinterval dar, also den Bereich in dem einzelne Messungen typischerweise liegen. Die Wochenendtage sind grau markiert.

Man erkennt, dass die Schrittanzahl grob einen konstanten Verlauf hat, ein Langzeittrend ist nicht sichtbar. Im Mittel liegt das Tagesmittel zwischen 6.000-7.000. Man erkennt auch, dass die Schrittanzahl stärker schwankt als z.B. der tagesgemittelte Ruhepuls (siehe Abbildung 2 im diesem Post). Man kann auch schon erkennen, dass an Wochenenden, besonders samstags, typischerweise höhere Schrittanzahlen zu beobachten sind.

Durschnittsschrittanzahl in den Bundesländern

Nun stellt sich die Frage, ob die Schrittanzahl der Spender:innen sich regional unterscheiden. Die folgende Abbildung zeigt die mittlere Schrittanzahl der Spenderin:innen in den verschiedenen Bundesländern.

Mittlere Schrittanzahl in den Bundesländern Farblich unterschieden stellt die Abbildung die mittlere Schrittanzahl in verschiedenen Bundeländern dar. Einzelne Bundesländer kann man über das Menu auswählen. An Wochenenden ist in allen Bundeländern die mittlere Schrittanzahl typischerweise größer als werktags. Die Wochenendtage sind grau markiert.

In dieser Abbildung erkennt man, dass in einzelnen Bundesländern die Spender:innen häufiger Gehen oder Laufen, als in anderen. Typischerweise ist die mittlere Schrittanzahl z.B. in Hamburg und Bremen, geringer als in anderen Bundesländern. Die Spender:innen in Thüringen und Sachsen sind im Mittel am meisten “unterwegs”.

Außerdem erkennt man in dieser Abbildung schon deutlich, dass die mittlere Schrittanzahl an Wochenenden höher ist als wochentags. An einigen Samstagen ist das sehr deutlich zu erkennen.

Schrittanzahlvariabilität

Die mittlere Schrittanzahl deutschlandweit, in den Bundesländern oder den Stadt- und Landkreisen gibt ein Maß für den typischen Wert. Für die statistische Auswertung ist aber nicht nur der Mittelwert wichtig, sondern auch die Streuung oder die Variabilität der Schrittanzahlwerte, also wie breit die Werte in der Population verteilt sind. Die Streuung kann durch die Standardabweichung bemessen werden, die bestimmt wie weit einzelne Werte vom Mittelwert entfernt liegen.

Die folgende Abbildung zeigt die Standardabweichung als Funktion der Zeit für all Bundesländer.

Variabilität der täglichen Schrittanzahl. Die Standardabweichung der Schrittanzahl für alle Bundesländer als Funktion der Zeit für den Zeitraum 12.4.-18.5.2020. Die Kurven einzelner Bundesländer kann man im unteren Menu auswählen. Wochenenden sind grau markiert.

Die Abbildung zeigt, dass besonders an Wochenenden und Feiertagen, verglichen mit Werktagen, die Variabilität der Schrittanzahl stark ansteigt. Diese Effekte sind in allen Bundesländern ähnlich.

Ein weiteres Maß für die Variabilität einer Verteilung ist der Variationskoeffizient, das Verhältnis zwischen Standardabweichung und Mittelwert. Die folgende Abbildung zeigt den Variabilitätskoeffizienten als Funktion der Zeit deutschlandweit.

Variabilitätskoeffizient der täglichen Schrittanzahl. Die Kurve zeigt den Koeffizienten als Funktion der Zeit bundesweit. Der Koeffiziert zeigt sehr deutliche Peaks an den Samstagen der Wochen. Wochenenden sind grau markiert.

Was kommt als nächstes?

In der nächsten Analyse werden wir Ruhepuls und Schrittanzahländerungen in Kombination untersuchen. Die statistischen und dynamischen Effekte beider Größen bilden dann die Basis für den Algorithmus, der Spender:innen mit Fieber idendifizieren und so auf Stadt- und Landkreisebene plötzliche Anstiege in der Fiebersymptomatik erkennen soll.