Návrh a implementace algoritmů pro údržbu, Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Hornická-geologická fakulta Institut ekonomiky a systémů řízení Diplomová práce Návrh a implementace algoritmů pro údržbu, správu a využívání prostorových dat - linek městské hromadné dopravy vedoucí diplomové práce: Ing. Tomáš Peňáz Jiří Uchytil

pro vyhledávání spojení s využitím Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava Hornická-geologická fakulta Institut ekonomiky a systémů řízení Diplomová práce Návrh a implementace algoritmů pro vyhledávání spojení s využitím existujících tras linek MHD vedoucí diplomové práce: Ing. Tomáš Peňáz Petr Vinkler

Zadané úkoly analýza současného stavu návrh datového modelu (správa, údržba a využívání tématických dat v prostředí GIS) návrh algoritmů na základě vytvořeného datového modelu implementace těchto algoritmů ve vhodném vývojovém prostředí ověření funkčnosti programové aplikace při práci s reálnými daty Úkoly práce Současný stav Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Výsledná aplikace

Navržený datový model Základní objekty datového modelu ZASTAVKA (id, nazev) LINKA (id, cislo) Entity realizující vazby USEK (id, zastavka.id, zastavka.id) LINKA_ZASTAVKA (linka.id, zastavka.id) Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace LINKA ZASTAVKA 1 N LINKA_ZASTAVKA USEK

Použité datové zdroje Návaznost na ročníkový projekt liniová vrstva uliční a silniční sítě města Ostravy v měřítku 1:50 000 katastrální mapa v digitální podobě (1:1000) jízdní řád ODIS 98/99 analogová mapa města Ostravy v měřítku 1:18000 Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace

Příprava datových podkladů aktualizace vrstvy ulic a doplnění kolejišť (podle mapy katastrální) určení příslušnosti liniových elementů vrstvy ulic k jednotlivým linkám vygenerování tras jednotlivých linek MHD (ARC/INFO) a převod do formátu ESRI Shapefile lokalizace zastávek MHD (vznik vrstvy zastávek) Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace

Výběr vývojového prostředí podpora formátu dat s jednoduchou strukturou Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace rychlá a snadná tvorba přenositelné aplikace

správa dat v prostředí systému ARC/INFO Současné řešení správa dat v prostředí systému ARC/INFO Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace 12,5 2,1 4,3 10,1 7,8

Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace

Základní schéma aplikace KONFIGURAČNÍ SOUBOR Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace APLIKACE PRO SPRÁVU DAT MHD ČTENÍ ZÁKLADNÍ NABÍDKA START KONEC PROHLÍŽEČKA DAT FORMÁTU SHAPE ČTENÍ KONFIGURAČNÍ SOUBOR ÚPRAVA SCHÉMATU ZÁPIS

Úvodní formulář Úkoly práce Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace

Závěr odpadá nutnost hlubokých znalostí GIS aplikací malé nároky na diskovou paměť počítače úspory z nákladů na zaškolení obsluhy jednoduchý a přehledný datový model nízké pořizovací náklady

Analýza současného stavu Vlakový jízdní řád Idos, autobusový jízdní řád vyhledávací aplikace MHD (Ostrava, Olomouc, Praha, Brno, Liberec, Pardubice, Hradec Králové a jiné). Úkoly práce Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Současný stav Algoritmus Výsledná aplikace

Analýza současného stavu MHD Ostrava Úkoly práce Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Současný stav Algoritmus Výsledná aplikace

Prohledávání do hloubky Charakteristika: průzkum grafu cestovatelem, který cestuje po hranách grafu a vrací se cestou, kterou přišel. Úkoly práce Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Současný stav Algoritmus Výsledná aplikace

Prohledávání do šířky Charakteristika: hledání a označení všech sousedů aktuálních bodů, nalezení nejkratší trasy Úkoly práce Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Současný stav Algoritmus Výsledná aplikace

Charakteristika algoritmu Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Vyhledání spojení Zohlednění časových intervalů mezi sousedními zastávkami Nezávislost na jízdním řádu Grafická prezentace výsledků

Rozdělení algoritmu Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Vyhledání zastávek mezi počáteční a koncovou zastávkou Vyhledání linek, potřebných k přesunu po nalezených zastávkách Vykreslení spojení

Vyhledání zastávek Nalezená trasa: 1, 2, 6, 7, 8, 9 3 4 10 11 12 5 6 7 8 9 Počáteční zastávka: 1 Koncová zastávka : 9 1 9 Linka Zastávky 1 1, 2, 3, 4, 8, 12 2 11, 7, 8, 9 3 1, 2, 6, 10 4 2, 5, 6, 7, 8, 12 5 2, 6, 7, 8, 12 Linka Zastávky 1 1, 2, 3, 4, 8, 12 2 11, 7, 8, 9 3 1, 2, 6, 10 4 2, 5, 6, 7, 8, 12 5 2, 6, 7, 8, 12 Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Vlastnosti zastávek: jednoznačný identifikátor jméno seznam úseků seznam zastávek čas Nalezená trasa: 1, 2, 6, 7, 8, 9

Vyhledání linek Nalezená trasa: 1, 2, 6, 7, 8, 9 Zastávka č.1: Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace 1 2 6 7 8 9 Nalezená trasa: 1, 2, 6, 7, 8, 9 3 4 2 Linka Zastávky 1 1, 2, 3, 4, 8, 12 2 11, 7, 8, 9 3 1, 2, 6, 10 4 2, 5, 6, 7, 8, 12 5 2, 6, 7, 8, 12 Linka Počet 4 1 5 1 Zastávka č.6: Linka Počet 1 1 3 2 Zastávka č.1: Výsledná kombinace linek: linka 3: zast. 1 – 6 linka 4: zast. 6 – 7 linka 2: zast. 7 – 9

Vykreslení trasy Detailní vykreslení Vykreslení pomocí vrstvy ulic: Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Vykreslení pomocí vrstvy ulic: Vyběr arků z podkladní vrstvy ulic Označení počátečního a koncového arku, na kterých leží počáteční, resp. koncová zastávka Nalezení arků, ležících mezi počátečním a koncovým Nalezení části počátečního a koncového arku, která se bude vykreslovat (od začátku po zastávku, nebo od zastávky do konce)

Vykreslení trasy Schématické vykreslení Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Přímé propojení vybraných zastávek

Popis aplikace Vznik aplikace za účelem otestování navrženého algoritmu na cvičných datech na reálné síti MHD Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace

Závěr původní záměr: nejkratší trasa => použití prohledávání do šířky vzhledem k časové náročnosti upuštěno od původního záměru nalezená trasa je kompromisem mezi nejkratší trasou a trasou s nejmenším počtem přestupů