GISáček


Analýza a modelování tras svozu tuhého komunálního odpadu s využitím GIS

 

Jiří Tomášek
Student 5.ročníku oboru GIS
Institut ekonomiky a systémů řízení
Hornicko-geologická fakulta
VŠB – Technická univerzita Ostrava
Email:
jiri_t@hotmail.com

 

Abstract

My thesis deals with the design of solid waste collection routes in the city Ostrava and describes the process of network analysis data preparation. While processing the data, I used ArcView GIS with its extension ArcView Network Analyst. The introductory chapter deals with issue of network analyses, primarily the route optimization. The new waste collection routes have been designed on the basis of modified data collected in the town district Ostrava-Jih, Výškovice. The comparison of the existing solid waste collection routes with those newly designed has resulted in the conclusion that the implementation of the newly proposed collection route design by means of GIS would be conducive to both cost and time savings. Thus, the new route design procedure appears to be superior to the current procedures based upon use of analog maps.

Abstrakt

Práce se zabývá vytvářením tras svozu tuhého komunálního odpadu na příkladu města Ostravy. Ke zpracování bylo použito ArcView GIS spolu s nadstavbou ArcView Network Analyst. V úvodní části je popsána problematika síťových analýz, hlavně optimalizace tras. V práci je popsán postup přípravy potřebných dat nutných k síťovým analýzám. Na upravených datech oblasti městského obvodu Ostrava-Jih, jeho části Výškovice, byly vytvořeny svozové trasy. Na základě porovnání stávajících tras vůči navrženým bylo zjištěno, že užití navrženého postupu vytváření svozových tras pomocí GIS je prospěšné a vede k úspoře nákladů a času, proto je navržený postup vytváření tras lepší než dosavadní postupy založené na analogové mapě.

Zadání

V rámci práce byly zadány úkoly

  • Zmapovat stávající situaci průběhu tras svozu tuhého komunálního odpadu (TKO),

  • připravit digitální data do formátu vhodného pro provedení analýz a modelování,

  • při řešení problému využít produktu ArcView Network Analyst ( případně ARC/INFO),
  • s využitím nástrojů GIS provést odpovídající analýzy směřující ke stanovení průběhu optimálních tras a režimu svozu TKO s ohledem na omezující podmínky,
  • porovnat navržené trasy se stávajícím průběhem tras ve vztahu k ekonomice provozu, platným bezpečnostním a dopravním předpisům , ...

Příprava potřebných dat

Potřebná data pro řešení můžeme rozdělit do tří skupin. První skupina obsahuje data vztahující se k uliční síti a uliční síť, jenž je nutná pro provádění síťových analýz a doplňující informace o dopravním značení pro přiblížení se reálnému stavu. Druhá skupina obsahuje data o lokalizaci zdrojů, v mém případě kontejnerů, zde patří informace o adrese zdroje, počtu kontejnerů, typu odvozu. Dále vrstva budov s údaji o adrese pro lokalizaci umístění a při použití adresného geokódování můžeme zde zařadit i uliční síť. Třetí skupina data o lokalizacích cílů - informace o umístění skládky, zpracovatelského závodu, garáží.

Úpravy silniční sítě

Vrstva dopravního značení obsahuje informace o umístění a druhu dopravního značení v městském obvodu Ostrava-Jih, celkově obsahuje 4039 záznamů (značek). pro účely doplnění atributů uliční sítě použito zákazové značení - zákazy vjezdu (typ B1, B2, B4, B11, B12, B24), celkově 299 záznamů.

Na základě údajů o dopravním značení doplněny jednosměrné ulice v silniční síti (přikázaný směr, zákaz vjezdu) pomocí hodnot položky ONEWAY.

Zde je zaznamenán povolený průběh úsekem, jestliže je:

  • průběh povolen z počátečního bodu do konečného bodu linie hodnota - FT nebo ft
  • průběh povolen z koncového bodu do počátečního bodu linie hodnota - TF nebo tf
  • průběh zakázán v obou směrech hodnota - N nebo n
  • průběh povolen v obou směrech jakákoliv jiná hodnota (O)

Pro komplikované dopravní značení je nutno použít Turntable tabulku, která tento problém umožňuje řešit.

Modelováním mimoúrovňové křížení silnic, tím zabraňujeme nepřirozeného průběhu sítí. Existují dva způsoby modelování, použitím nerovinných prvků (Non-Planar feature), kde je křižovatka modelována dvěma nepřerušenými liniemi bez průsečíku v místě křížení (použití při liniové vrstvě ARC/INFO), a použitím rovinných prvků (Planar feature) - křižovatka znázorněna čtyřmi liniemi sbíhající se v průsečíku, křížení upraveno hodnotami v tabulce. Vrstva typu ESRI shapefile může použít oba způsoby modelování nebo jejich kombinaci. Pro řešení bylo použito mimoúrovňového křížení pomocí rovinných prvků. V tabulce atributů silniční sítě doplněny položky F_ELEV, T_ELEV.

A vytvořeným položkám přiřazeny hodnoty:

  • úrovňové rovině přiřazeny hodnoty 0, 0
  • mimoúrovňové rovině hodnota 1, 1
  • přechod mezi rovinami hodnoty 0 a 1

Po úpravě silniční sítě Network Analyst automaticky pozná změny při následném řešení síťové analýzy.

Ke druhé skupině dat patří vrstva budov. Jedná se o polygonovou vrstvu budov v jednotlivých katastrech města Ostravy. Obsahuje informace o čísle popisném a orientačním, příslušnosti budovy k ulici. U vrstvy byla nutná aktualizace z katastrální mapy. Pro rychlé vyhledání adresy ve vrstvě byl vytvořen skript v jazyce Avenue, který vyhledává adresu podle čísla popisného nebo orientačního na základě příslušnosti budovy k ulici. Po nalezení lokalizace automaticky změní zobrazení okna na vybraný objekt

Na základě dat poskytnutých firmou OZO s.r.o. byla vytvořena vrstva umístění kontejnerů. Při zpracování bylo zjištěno, že údaje uliční sítě pro adresné geokódování nebyly kompletní, tak i formát adres lokalizací byl nevhodný pro automatizované zpracování. Úprava dat by byla časově náročná, proto byla volena ruční lokalizace s pomocí dříve vytvořeného skriptu. Lokalizace s neúplnou adresou které nebyly nad dostupnými daty určitelné (Klegova ZŠ, MŠ, Jídelna, Prodejna), byly nalezeny s pomocí analogové mapy a na základě pochůzky v terénu. Při řešení síťových analýz pomocí Network Analystu nemusí být umístění na linii, ale je přiřazeno budově, pro síťovou analýzu je rozhodující, zda se nachází na pravé nebo levé straně linie.

Modelování tras

Vytvářené trasy byly řešeny na základě problému obchodního cestujícího, kde se vypočítává optimální pořadí zastávek trasy. Toto řešení musí zahrnout podmínku, že jakmile je vůz naplněn odjíždí na skládku nebo na spalovnu. V řešení musí být obsaženo dělení na jednotlivé oblasti pro jednotlivé jízdy, dny a vozidla. A musí umožňovat přetvářet trasy při změně dopravní situace, množství odpadu nebo lokalizace.

Princip řešení návrhu tras

  • Oblast města je rozdělena do servisních oblastí podle jednotýdenní kapacity vozidel
  • uvnitř jednotlivých oblastí nalezeny týdenní trasy podle typu odvozu
  • vyhledané týdenní trasy rozděleny do denních tras a jednotlivých jízd

Na základě uvedeného principu byly vytvořeny trasy pro různé typy svozové techniky a porovnány vzhledem k počtu najetých kilometrů v denní trase. Ve zvolené oblasti došlo k zjednodušení, v důsledku k převládajícímu typu odvozu 3x týdně, proto odpovídá týdenní trasa trase denní.

Při porovnání jednotlivých jízd stávajících denních tras s navrženými bylo zjištěno, že navržené trasy jsou kratší o necelých 500 metrů než stávající, při celkově najetých 132 kilometrech. Na základě tohoto zjištění lze usoudit, že firma OZO s.r.o. má, vzhledem k dlouhodobým zkušenostem v oblasti svozu, navrženy stávající trasy velmi dobře.

Závěr

Uvedený postup vytváření tras může být použit pro kontrolu stávajících tras případně pro jejich nový návrh. Postup se projeví mnohem efektivnější při řešení návrhu tras ve větších nebo nových oblastech. A velmi přínosný při návrhu tras u nových firem zabývajících se svozem odpadu. Důležitou podmínkou uplatnění je dostupnost a kompletnost digitálních datových zdrojů a případně náklady na jejich pořízení.

Uvedené řešení se projeví podstatnou úsporou času při rekonstrukci tras s ohledem na množství a umístění kontejnerů, při predikci tras v období zvýšené produkce odpadu (v období svátků). A také úsporou nákladů na svoz, což se ji prokázalo při řešení podobných projektů v zahraničí.


Copyright (C) VŠB - TU Ostrava, Institut geoinformatiky, 2001-3. Všechna práva vyhrazena. 
V případě, dotazů, komentářů, připomínek kontaktujte www-gis.hgf@vsb.cz
Tato stránka byla naposledy aktualizována: 29.03.2006 16:16
Stránky jsou optimalizovány pro Microsoft Internet Explorer v. 5.0 a vyšší.
Jsou vytvářeny v programovém prostředí FrontPage 2003.

NAVRCHOLU.cz