Fine-grained tourism demand prediction: challenges and novel solutions
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
Título alternativo
Previsão de demanda de turismo em grão-fino: desafios e novas soluções
پیش بینی تقاضای گردشگری : چالش ها و راه حل های جدید
پیش بینی تقاضای گردشگری : چالش ها و راه حل های جدید
Primeiro orientador
Membros da banca
Flávio Vinicius Diniz de Figueiredo
Pedro Olmo Stancioli Vaz de Melo
Daniel Sadoc Menasche
Ricardo da Silva Torres
Pedro Olmo Stancioli Vaz de Melo
Daniel Sadoc Menasche
Ricardo da Silva Torres
Resumo
Forecasting is of the utmost importance for the Tourism Industry. The development of models to predict visitation demand to specific places is essential to formulate adequate tourism development plans and policies. It is also essential to reduce negative impacts and costs.
Usually, cities and countries invest a huge amount of money for planning and preparation
in order to welcome (and profit from) tourists. The success of many businesses depends
largely or totally on the state of tourism demand. Estimation of tourism demand can be helpful
to business planners in reducing the risk of decisions regarding the future since tourism
products are, generally speaking, perishable (gone if not used). However, there are a set of
challenges to overcome, for instance most of prior studies in this domain focus on forecasting
for a whole country and not for fine-grained areas within a country (e.g., specific tourist
attractions) mainly because of lack of official census and available data. In other words, only
a limited number of works and baselines are available which deal with the hard problem
of fine-grained (per attraction) tourism demand prediction. The other challenge is the high
uncertainty of tourism demand due to interference of factors like exchange rate, fuel price,
climate changes, local and global financial crises and even epidemics and pandemics over
cyclic and/or trending behavior of visitations in where could cause dramatic deviations in
tourism demand forecasts, if they are not properly considered.
On the other hand, with the rapid popularity and growth of social media applications,
each year more people interact within online resources to plan and comment on their trips.
Motivated by such observation, we here suggest that accessible data in online social networks
or travel websites, in addition to environmental data, can be used to support the inference of
visitation count for either indoor or outdoor tourist attractions.
In addition, we argue that in the context of fine-grained tourism prediction, three specific
key requirements should be fulfilled: (i) recency – forecasting models should consider
the impact of recent events; (ii) seasonality – tourism behavior is inherently seasonal; and (iii)
model specialization – individual attractions may have very specific idiosyncratic patterns of
visitations that should be taken into account. We argue that these three key requirements
should be considered explicitly and in conjunction to advance the state-of-the-art in tourism prediction models.
Our solution to the challenges in fine-grained tourism prediction is a novel architecture
using in jointly social media data and environmental features, adaptive to different scenarios
of Tourism demand, while we also propose conjunctive inclusion of three main tourism requirements
- recency, seasonality and model specialization in the prediction models not only
to be able to capture the seasonal aspects of tourism demand but also follow the recent trends
due to local/global changes.
In our experiments, we analyze visitation counts, environmental features and social
media data related to 27 museums and galleries in the U.K. as well as 76 national parks
in the U.S. Our experimental results reveal high accuracy levels for predicting tourism
demand while we quantify the effect of each type of these features. We also show that the
explicit incorporation of Tourism requirements as features into the models can improve the
rate of highly accurate predictions by more than 320% against the current state-of-the-art.
Moreover, they also help to solve very difficult prediction cases, previously unsolvable by
the current models. We also provide in depth analysis regarding the performance of the
models in the (simulated) scenarios in which it is impossible to fulfill all three requirements
– for instance, when we do not have enough historical data for an attraction to capture
seasonality. Finally, another contribution of our paper is a quantification of the impact of
each of the three factors in the learned models. Our results show that the most important
ones are indeed model specialization and seasonality but recency is very effective when
there is not enough historical data about a specific attraction.
keywords: Tourism demand prediction, fine-grained prediction, time-series analysis,
social media data, environmental data
Abstract
A previsão é de extrema importância para a Indústria do Turismo. O desenvolvimento de
modelos para prever a demanda de visitação a locais específicos é essencial para formular
planos e políticas de desenvolvimento turístico adequados. também é essencial reduzir os
impactos e custos negativos. Normalmente, as cidades e os países investem uma grande
quantidade de dinheiro no planejamento e na preparação para receber (e lucrar) os turistas.
O sucesso de muitos negócios depende em grande parte ou totalmente do estado da
demanda turística. A estimativa da demanda turística pode ser útil para planejadores de
negócios na redução do risco de decisões sobre o futuro, uma vez que os produtos turísticos
são, em geral, perecíveis (desaparecem se não forem usados). No entanto, há um conjunto
de desafios a superar, por exemplo, a maioria dos estudos anteriores neste domínio enfoca
a previsão para um país inteiro e não para áreas de granulação fina dentro de um país (por
exemplo, atrações turísticas específicas), principalmente por causa da falta de censo e dados
disponíveis. Em outras palavras, apenas um número limitado de trabalhos e baselines estão
disponíveis para lidar com o difícil problema de previsão de demanda turística de granulação
fina (por atração). O outro desafio é a alta incerteza da demanda turística devido à
interferência de fatores como taxa de câmbio, preço do combustível, mudanças climáticas,
crises financeiras locais e globais e até epidemias e pandemias sobre comportamento cíclico
e/ou tendencia de visitações em que poderiam causar desvios dramáticos nas previsões de
demanda turística, se não forem devidamente consideradas.
Por outro lado, com o rápido crescimento da popularidade dos aplicativos de mídia
social, a cada ano mais pessoas interagem nos recursos online para planejar e comentar suas
viagens. Motivados por tal observação, sugerimos aqui que os dados acessíveis em redes
sociais online ou sites de viagens, além dos dados ambientais, podem ser usados para apoiar
a inferência da contagem de visitação para atrações turísticas internas ou externas.
Além disso, argumentamos que três requisitos-chave de previsão de turismo de granulação
fina devem ser atendidos: (i) recência - os modelos de previsão devem considerar
o impacto de eventos recentes; (ii) sazonalidade - o comportamento do turismo é inerentemente
sazonal; e (iii) especialização do modelo - atrações individuais podem ter padrões
idiossincráticos de visitação muito específicos que devem ser levados em consideração. Argumentamos
que esses três requisitos principais devem ser considerados explicitamente e em
conjunto para fazer avançar o estado da arte em modelos de previsão de turismo.
Nossa solução para os desafios na previsão do turismo de granulação fina é uma nova
arquitetura que usa em conjunto dados de mídia social e recursos ambientais, adaptável a
diferentes cenários de demanda turística, enquanto também propomos a inclusão conjunta de
três requisitos principais do turismo - recência, sazonalidade e a especialização de modelos
de previsão não apenas para captar os aspectos sazonais da demanda turística, mas também
acompanhar as tendências recentes devido às mudanças locais/globais.
Em nossos experimentos, analisamos contagens de visitação, características ambientais
e dados de mídia social relacionados a 27 museus e galerias no Reino Unido, bem como
a 76 parques nacionais nos Estados Unidos. Nossos resultados experimentais revelam altos
níveis de precisão para prever a demanda turística enquanto quantificamos o efeito de cada
um tipo desses recursos. Também mostramos que a incorporação explícita de requisitos de
turismo como recursos nos modelos pode melhorar a taxa de previsões altamente precisas
em mais de 320% em comparação com o estado da arte atual. Além disso, eles também
ajudam a resolver casos de previsão muito difíceis, anteriormente insolúveis pelos modelos
atuais. Também fornecemos análises aprofundadas sobre o desempenho dos modelos nos
cenários (simulados) em que é impossível cumprir todos os três requisitos - por exemplo,
quando não temos dados históricos suficientes para uma atração para capturar sazonalidade.
Finalmente, outra contribuição do nosso artigo é uma quantificação do impacto de cada
um dos três fatores nos modelos aprendidos. Nossos resultados mostram que os mais
importantes são, de fato, a especialização do modelo e a sazonalidade, mas a recência é
muito eficaz quando não há dados históricos suficientes sobre uma atração específica.
keywords: Previsão de demanda de turismo, previsão detalhada, análise de séries
temporais, dados de mídia social, dados ambientais
Assunto
Computação - Teses., Análise de redes sociais - Teses., Turismo - Predição - Teses, Redes sociais on-line - Teses
Palavras-chave
Computação - Teses, Análise de redes sociais - Teses, Turismo - Predição - Teses, Redes sociais on-line - Teses
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