Vysok kola bsk Technick univerzita Ostrava Hornickgeologick fakulta

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 Jiří Uchytil vedoucí diplomové práce: Ing. Tomáš Peňáz

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 Petr Vinkler vedoucí diplomové práce: Ing. Tomáš Peňáz

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

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

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

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

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

Současné řešení Úkoly práce Ø správa dat v prostředí systému ARC/INFO Datový model Datové zdroje Úprava dat Vývojové prostředí Současný stav Výsledná aplikace 0 2, 1 12, 5 4, 3 7, 8 10, 1

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Vyhledání linek Úkoly práce 1 2 6 7 8 Současný stav 9 Nalezená trasa: 1, 2, 6, 7, 8, 9 Datové zdroje Datový model 3 4 Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Zastávka kombinace č. 6: č. 1: Výsledná linek: Linka 3: zast. Počet 1 – 6 linka 41 4: zast. 1 6– 7 linka 53 2: zast. 12 7 – 9 linka 2 Linka 1 2 3 4 5 Zastávky 1, 2, 3, 4, 8, 12 11, 7, 8, 9 1, 2, 6, 10 2, 5, 6, 7, 8, 12 2, 6, 7, 8, 12

Vykreslení trasy Detailní vykreslení Úkoly práce Současný stav Datové zdroje Datový model Vývojové prostředí Algoritmus Výsledná aplikace Vykreslení pomocí vrstvy ulic: Ø Vyběr arků z podkladní vrstvy ulic Ø Označení počátečního a koncového arku, na kterých leží počáteční, resp. koncová zastávka Ø Nalezení arků, ležících mezi počátečním a koncovým Ø 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 Ø Přímé propojení vybraných zastávek

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

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