Bortoş Andreea Lucrare de diseratie [303112]

[anonimizat]. Astfel, [anonimizat], ușor accesibile și fiabile. Cererea mare de informații privind rețeaua rutieră de transport necesită abordări inedite în gestionarea datelor.

[anonimizat], actualizarea, [anonimizat] a datelor, au fost adoptate tehnologii noi în vederea dezvoltării gestionării resurselor spațiale aferente infrastructurii rutiere. [anonimizat] a unei baze de date prin tehnologia GIS are o mare importanță în domeniul ingineriei infrastructurii transporturilor.

GIS este compus din:

1. Gestionarea datelor spațiale: [anonimizat].

2. Analiza datelor spațiale: [anonimizat].

3. Predicție: [anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat], analize precum statistică.

Impacturile cele mai multe asupra rețelei de transport sunt spațiale. [anonimizat]. Extensiile se realizează prin integrarea unor date complete și complexe prin sistemul de referință ales. [anonimizat]-economice pentru o varietate de funcții de manipulare spațială

Având în vedere că baza de date existentă a [anonimizat], dezvoltarea tehnologiei GIS in transporturi este de un mare interes. [anonimizat]. [anonimizat].

Prin prezenta lucrare este descris procedeul de actualizare a bazei de date a [anonimizat], manipularea și afișarea rezultatelor.Prezentarea rezultatelor pe o hartă dinamică permite utilizatorului o [anonimizat].

CAPITOLUL 1. TEHNOLOGIA GIS

1.1 Introducere în GIS

GIS (Geographic Information System) sau SIG (Sistem Informațional Geografic) [anonimizat], [anonimizat]. [anonimizat], cartografie, managementul resurselor si planificarea rutelor.

Istoricul GIS este legat de perioada anilor 1960, când provocările datorate numeroaselor proiecte de planificare teritorială și populația în creștere aveau nevoie de instrumente rapide de prelucrare a datelor.

Primul GIS a primit denumirea de Canada Geographic Information System sau CGIS, apărut în cadrul eforturilor guvernamentale de a identifica distribuția teritorială a resurselor naturale și potențialul acestora de a fi utilizate în proiectele de amenajare teritorială.

Progrese semnificative în utilizarea GIS ca instrument de colectare si prelucrare a datelor geografice au fost obținute în anii 1970, o dată cu implementarea GIS la recensământul populației din SUA. Prin programul DIME (Dual Independent Map Encoding) a fost creat un layer al străzilor din orașele americane pentru a asigura un sistem automat de georeferentiere si agregare a datelor obținute din recenzare.

Accesibilitatea GIS a crescut în anii 1980 ca urmare a progreselor înregistrate în domeniul teledetecției și scăderea prețurilor calculatoarelor, utilizarea pe scară tot mai largă a calculatoarelor personale (PC), dezvoltarea industriei de software cu aplicații specifice, etc.

GIS implică tratarea într-o bază de date unică a componentelor grafice, tabelare, topologice și cartografice. Elementele de grafica în GIS reprezintă unul dintre tipurile de consultare a unei baze de date, însă aceasta permite o gama de alte tipuri de exploatare atât timp cat este asigurată capacitatea de prelucrare geografică și analitică.

Un GIS are în componența sa o colecție de instrumente spațiale care prelucrează și analizează baze de date pentru a referi informații reale geografic. GIS reprezintă și interconectează atât date grafice, cât și date tabelare. În plus, un GIS complex este folosit pentru a simula în mod digital situații și evenimente extrem de complicate, redând perfect evenimentele și fenomenele din realitate.

Figura 1.1 Instrumente de colectare a datelor si rolul GIS

1.2 Subsistemele GIS

Modelul GIS are 4 subsisteme conceptuale:

• Introducerea datelor

Prin introducerea datelor se permite utilizatorului capturarea, colectarea și tranformarea datelelor spațiale în formate digitale. În general, datele introduse sunt provenite dintr-o combinație de hărți, imagini de teledetecție, documente, rapoarte.

• Stocarea și recuperarea datelor

Organizeazarea datelor în forme care permit utilizatorului să le recupereze repede pentru analiza înseamnă o actualizare mai rapidă și mai precisă a bazei de date. Stocarea și recuperarea datelor implică utilizarea DBMS (sistem de gestiune a bazei de date).

• Manipularea și analiza datelor

În această fază, este permisă utilizatorului definirea și executarea procedurilor spațiale si de atribute pentru generarea informațiilor derivate. Manipularea și analiza reprezintă "inima" unui GIS.

• Output și vizualizare

Permite generarea hărților, a rapoartelor tabulare și a oricăror alte produse informaționale derivate. Funcția unui GiS reprezintă practic analiza datelor spațiale.

1.3 Implementarea GIS în planificarea teritorială

Pentru implementarea unui sistem GIS sunt necesare următoarele componente:

• Softuri GIS – există foarte multe programe GIS atât comerciale, cat și de tip open-source, precum: ArcGIS – program de tip comercial dezvoltat de compania ESRI (www.esri.com), QGIS – program de tip open-source (www.qgis.com);

• Componentele hardware – pentru a rula softurile GIS, precum și pentru construirea, stocarea, administrarea si prelucrarea datelor;

• Datele GIS –layerele reprezentând entități specifice (linie, punct, poligon) si atributele asociate;

• Personalul specific – specialiștii care înțeleg aplicațiile software si sunt competenți să le ruleze;

• Personalul managerial – deține cunoștințe specifice și este implicat în elaborarea si implementarea proiectului;

• Specialiștii din domeniului planificării teritoriale – sunt cei care formulează problemele pentru a fi rezolvate cu ajutorul GIS.

Fig. 1.2 Structura unui GIS

1.4 Modalități de reprezentare în mediul GIS

1.4.1 Formatul vectorial

Formatul vectorial reprezintă componentele teritoriale, atât cele naturale, cat și cele antropice, prin perechi de coordonate geometrice x, y. Transpunerea grafică a acestora se face bidimensional, în coordonate carteziene, prin trei tipuri de entități: punct, linie și poligon.

Alegerea acestor simboluri depinde de scara de analiză. De exemplu, distribuția la nivel național a orașelor face apel la reprezentarea lor printr-un punct pentru fiecare oraș. În cazul unui Plan Urbanistic General (PUG), același oraș este configurat pe hartă în detaliu, cu elemente legate de stațiile de transport în comun (puncte), traseul autobuzelor (linii), autogările (poligoane).

Liniile și poligoanele sunt entități formate din conectarea unor serii de puncte într-o rețea sau poligon. Stabilirea numărului de puncte prin care vor fi reprezentate liniile si poligoanele este un aspect important al reprezentării teritoriului pe hartă. Prea puține puncte pot deforma aspectul liniilor și poligoanelor, pe când prea multe pot duce la creșterea timpului de lucru și încărcarea fișierelor stocate în calculator.

Într-o aplicație GIS se folosesc datele vectoriale în același mod în care se utilizează o harta topografica. Capacitatea reală a GIS răspunde la întrebări de genul ‘ce case se încadrează sub nivelul de inundații al unei ape, în ultimii 50 ani?’; ‘unde se poate construi un spital astfel încât să fie accesibil pentru majoritatea locuitorilor?’; ‘câți elevi locuiesc într-un cartier anume?’. GIS este un instrument prin care se poate obține răspunsul la acest gen de întrebări, utilizând datele vectoriale. În general, analiza spațială este activitatea prin care se obține răspunsul la întrebări de genul celor antementionate.

1.4.2 Formatul raster

Formatul raster stochează informațiile despre suprafața terestră sub forma unui sistem celular sau pixeli. Celulele pot avea forma unor pătrate de aceeași dimensiune, iar elementele teritoriale sunt reprezentate ca un grup de celule.

În situațiile în care se dorește modelarea unor informații care se desfășoară continuu în anumite regiuni ce nu pot fi divizare în elemente vectoriale, se utilizează datele raster. Elementele vectoriale de tip punct, linie și poligon se potrivesc foarte bine pentru reprezentarea elementelor precum arbori, rețele edilitare, drumuri, amprentele clădirilor la sol, etc.

Fig. 1.3 Formatul raster

Fig.1.4 Entități de reprezentare în GIS

1.5 Softuri GIS

Un GIS cuprinde trei componente software:

• sistemul de gestionare în vederea controlării accesului la date

• sistemul de cartografiere, util pentru a afișa și a interacționa cu hărți

• sistemul de analiză și modelare spațială, care ajută la transformarea datelor geografice

Tipurile de softuri GIS cele mai importante sunt: desktop GIS, server GIS, developer GIS și mobile GIS.

1.5.1 Desktop GIS

Software-ul GIS de tip desktop este cel mai utilizat în implementarea GIS. Softul se utilizează pentru calculatoare care utilizează sistemul de operare Microsoft Windows. Desktop GIS oferă instrumente pentru o gama mare de utilizatori din diferite domenii. Categoriile de software care aparțin Desktop GIS includ opțiuni de vizualizare a datelor (ESRI ArcReader, MapInfo, Intergraph), precum și opțiuni de realizare a hărților digitale (ESRI ArcView, Autodesk Map 3D, MapInfo Professional). De asemenea, sunt incluse sistemele profesionale care permit editarea și analiză datelor (ESRI ArcInfo, GE Energy Smallword GIS, Intergraph GeoMedia Professional).

1.5.2 Server GIS

Serverul GIS este un sistem care permite rularea pe un server ce ajută la deservirea cererilor de procesare simultane care provine de la clienții conectați în rețea. Tipul server utilizat pentru sistemele GIS dovedesc a avea un potențial pentru mulți utilizatori, cu costuri minime pentru fiecare utilizator. Având în vedere că modernizrea serverelor este în dezvoltare, precum și faptul că Internetul poate fi disponibil la scară largă, necesitatea accesului la informațiile geografice i-a determinat pe producătorii de software GIS să permită orientarea spre a distribui produsele pe servere.

1.5.3 Developer GIS

Producătorii de software GIS oferă componente software orientate strict pentru necesitățile dezvoltatorilor. Kit-urile de instrumente oferă funcții sistemelor GIS astfel încât unui programator să îi fie permisă utilizare pentru a crea aplicații GIS. Produsele aferente Developer GIS sunt colecții de componente software folosite de dezvoltatori în vederea creării aplicațiilor dedicate.

Aceste sisteme GIS includ următoarele componente: ESRI ArcGIS Egine, Blue Marble Geographics GeoObjects și MapInfo MapX.

1.5.4 Mobile GIS

Aceste dispozitive au posibilități care permit afișarea, interogarea, precum și analiză simplă pe display. Un GIS mobil permite echipelor din teren să culeagă, să stocheze, să actualizeze, să manipuleze, să analizeze și apoi să afișeze informația geografică.

Distribuitorii de dispozitive mobile GIS sunt: ESRI ArcPad, Intergraph IntelliWhere și Autodesk OnSite.

1.6 Conversia datelor pe suport digital

Conversia datelor se referă la procesul de transpunere în format digital a datelor de interes pentru un GIS.

Metodele de captare a datelor spațiale pe suport digital pentru un GIS depind de sursa informației:

• Pentru hărțile pe hârtie: scanare, digitizare sau construire prin conversie la scară

• Pentru hărți în format digital:vectorizarea hărților raster sau digitizarea pe ecran

Preluarea datelor se realizeazăcu stațiile totale, precum si cu aparatură GPS (Global Positioning System).

1.7 Pași în implementarea GIS

Pentru dezvoltarea aplicațiilor GIS, firmele care furnizează software-uri sunt direct implicate în procesul implementării. În acest sens, se analizează sistemelor existente, precum și necesitățile în vederea dezvoltării platformelor hardware și software.

Ținând cont de informațiile aferente datelor spațiale geografice și datelor descriptive alfanumerice care fac parte dintr-un GIS, în implementarea modelului se ține cont de următorii pași:

Crearea hărții topografice

Având în vedere că aplicațiile tematice GIS sunt strâns legate de amplasarea elementelor din punct de vedere geografic, implementarea unui GIS are la bază un plan topografic de bază. În acest sens, acesta se constituie din harta fizică căreia i se asociază datele primare.

Suprapunerea pe planul topografic a elementelor de interes

Peste planul topografic de bază se suprapun elementele de interes, amplasate pe layere funcționale independente care permit vizualizarea, selectarea și editarea individuală.

Atașarea datelor descriptive

Datele descriptive aferente elementelor de interes se reprezintă pe hartă grafic.

Navigarea în baza de date

Având în vedere faptul că există o corespondentă biunivocă între elementele grafice și baza de date alfanumerică, prin navigarea în bazele de date tabelare se permite utilizatorului identificarea elementului grafic corespunzător elementului tabelar.

Interogarea bazelor de date

Prin interogarea bazelor de date este posibilă generarea rapoartelor tabelare sau a rapoartelor grafice (hărți tematice).

CAPITOLUL 2. TEHNOLOGIA GIS-T APLICATĂ ÎN INFRASTRUCTURA TRANSPORTURILOR

2.1 Sisteme informaționale pentru transporturi

2.1.1 Considerații generale

GIS oferă un mediu uniform în care datele pot fi integrate în numeroase scopuri de planificare, oferind cadrul central pentru un sistem informatic integrat. Baza de date dezvoltată poate fi suplimentată cu informații noi, atunci când este disponibilă. Informațiile disponibile în baza de date GIS deschid noi modalități de analiză a datelor legate de transport în diferite scopuri. Diferitele funcționalități GIS, funcționalitățile spațiale de analiză spațială și capacitatea de interogare sunt instrumente foarte utile pentru gestionarea zilnică a rețelei rutiere de către organizațiile în cauză.

Impactul tehnologiei GIS în dezvoltarea sistemului de informații de transport și gestionarea infrastructurii drumurilor este de mare amploare. Dacă tehnologia GIS este exploatată în cea mai mare măsură, aceasta va revoluționa complet procesul de luare a deciziilor în ingineria transporturilor. GIS este recunoscut în întreagă lume că fiind instrumentul cel mai eficient pentru integrarea tuturor tipurilor de date necesare pentru sectorul transporturilor. Informațiile uriașe legate de infrastructură de transport din țară ar putea fi puse în comun pentru utilizarea cea mai eficientă în planificarea, proiectarea, construcția, întreținerea și gestionarea sistemului de transport.

Multe proiecte de dezvoltare depind de rețeaua de transport. Informațiile privind infrastructura de transport sunt cerințe fundamentale pentru multe procese decizionale; prin urmare, informațiile trebuie să fie fiabile, actualizate, relevante și ușor accesibile. Această cerere de informații necesită noi abordări în care datele referitoare la rețeaua de transport ar trebui identificate, colectate, stocate, preluate, gestionate, analizate, comunicate și prezentate.

Datele legate de transportul rutier implică în special activități cum ar fi numărarea traficului, investigarea accidentelor, înregistrarea proiectelor de construcție și de întreținere și finanțare, sondaje privind drumurile, stocuri de poduri, anchete privind condițiile de trotuar, inventare de geometrie și alte date de colectare și întreținere de activități. Aceste activități sunt, în cea mai mare parte, necoordonate în cadrul organizațiilor și sunt supuse limitelor organizaționale. Din cauza lipsei de coordonare sau a conceptului îngust al utilizării și aplicării datelor, datele colectate pentru un singur scop sunt rar utilizabile pentru alții. Dacă doi utilizatori au nevoie de aceleași date sau date foarte asemănătoare, datele sunt adesea colectate de două ori. Cu toate acestea, în cazul în care datele sunt integrate în mod corespunzător prin utilizarea conceptului adecvat al sistemului de referință, acesta poate fi utilizat la maxim pentru transport, precum și pentru multe alte scopuri.

2.1.2. GIS pentru Ingineria Transporturilor

Principalul avantaj al utilizării GIS este capacitatea sa de a accesa și de a analiza date distribuite spațial cu privire la locația sa spațială reală, suprapusă pe o hartă de bază a zonei de acoperire care permite analiza și care nu ar fi posibilă cu celelalte sisteme de gestionare a bazelor de date.

Principalul avantaj al utilizării GIS nu este doar accesul vizual și afișarea vizuală, dar și capacitatea de analiză spațială și aplicabilitatea pentru a accesa funcționalitățile GIS standard, cum ar fi cartografiere tematică, diagramă, analiză la nivel de rețea, acces simultan la mai multe straturi a datelor și a suprapunerii acestora, precum și capacitatea de a interconecta cu programele externe și software-ul pentru suportul decizional, gestionarea datelor și funcțiile specifice utilizatorului.

În plus, capacitatea majorității software-urilor GIS de a furniza multe modele de transport și algoritmi de baza pot fi, de asemenea, utile în situații specifice. Abilitatea de a face legătură cu procedurile și cu programele externe oferă, de asemenea, flexibilitate, deoarece aceste proceduri pot accesa datele din GIS și pot prezenta rezultatele analizei către GIS pentru vizualizare și analiză.

Sistemul de informații geografice (GIS) ar putea fi folosit ca un instrument de gestionare a infrastructurii drumurilor într-un mod similar cu aplicația sa actuală în domeniul informațiilor terestre. Procedurile GIS oferă o metodologie coordonată pentru a reuni o gama largă de surse de informare sub o umbrela unică, orientată vizual, care să le pună la dispoziția unui public divers de utilizatori. Instrumentele GIS pot fi aplicate pentru a ajuta specialiștii tehnici și administrativi atât în gestionarea resurselor costisitoare și intens utilizate, cât și în furnizarea de informații utile in luarea deciziilor.

Planificarea transporturilor constă, în general, dintr-un număr de module individuale, adesea operate independent unul de celălalt. Aceste module includ controlul calității construcției, managementul drumurilor, managementul întreținerii, gestionarea podurilor, gestionarea sistemelor de trafic (gestionarea operațiunilor de trafic pentru analiza coridorului de trafic, redirecționarea către autostrăzi, redirecționarea materialelor periculoase, managementul incidentelor și gestionarea elementelor de siguranță) și datele privind accidentele.

Astfel, aplicațiile potențiale pentru GIS în planificarea transportului includ următoarele:

• Sistemul informatic executiv

• Sistemul de management al drumurilor

• Gestionarea podurilor

• Managementul de întreținere

• Gestionarea siguranței traficului

• Managementul sistemului de transport

• Trasarea periculoasă a încărcăturii

• Redirecționarea vehiculele supraponderale / supradimensionate

• Analiză accidentelor

• Impactul asupra mediului

GIS pentru transporturi (GIS-T) reprezintă utlizarea simultană a sistemului de informații de transport (TIS Transportation Information System) și GIS. Cel mai mare avantaj al GIS-T pentru diverse organizații de transport este potențialul său de integrare a datelor. Datele referitoare la rețeaua de transport, precum și multe alte baze de date independente, cum ar fi stocurile de poduri, înregistrările de accidente și alte date privind siguranța, volumul traficului și alte date operaționale.

Pot fi integrate și alte tipuri de date, cum ar fi datele administrative, modul de utilizare a terenurilor, datele demografice, de mediu, resurse. Principalele funcții ale GIS utile pentru rezolvarea problemelor de transport sunt editarea, afișarea, măsurarea, suprapunerea, segmentarea dinamică, modelarea suprafețelor, afișarea raster și analiza, dirijarea traficului și legăturile cu alte programe.

Aplicațiile GIS se utilizează în managementul infrastructurii drumurilor, în ingineria traficului și în întreținerea podurilor. Alte aplicații de planificare includ planuri de evacuare, planuri de eliberare a materialelor periculoase, dezvoltarea de noi zone de analiză a traficului și dezvoltarea noilor rețele de drumuri.

GIS este un instrument puternic în analiza și proiectarea de rețele de dirijare a traficului. Capacitățile grafice ale afișajului permit nu numai vizualizarea de rute diferite, dar, de asemenea, ordinea în care acestea sunt construite, care permite înțelegerea logicii din spatele rețelei de design în ingineria traficului.

2.1.3. Analiza infrastructurii de transport utilizând modelul GIS

În planificarea transportului modern se ține cont de structura ierarhică a rețelelor de transport, acest principiu fiind avantajos în termeni de viteză, economie, siguranță, etc.

Cu toate astea, în zonele cu densitate mică, principiul ierarhic al rețelelor de transport duce la servicii reduse, precum și la creșterea costurilor de transport. În general, există o rețea densă de drumuri în centrele urbane sau în așezările de importanță locală în vederea accelerării dezvoltării economice.

Totodată, în analiza infrastructurii rutiere trebuie să se țină cont de faptul că stabilirea traseelor pentru noile construcții de drumuri se realizează în funcție de factorii politici, economici și sociali, mai puțină importantă acordându-se echilibrului dintre traseul ce urmează a fi construit și condițiile naturale de teren.

În perspectiva dezvoltării durabile, indicatorii prelucrați și analizați prin prisma tehnologiei GIS generează date și informații absolut necesare în planificarea și dezvoltarea rețelei rutiere de transport.

Pornind de la ideea că infrastructura rutieră stă la baza dezvoltării unei zone geografice, se poate efectua o analiză complexă, ținând cont de următoarele aspecte:

– identificarea zonelor cu cel mai ridicat grad de dezvoltare, impunându-se astfel și dezvoltarea infrastructurii rutiere;

– identificarea zonelor din punct de vedere al densității rețelei rutiere de transport;

– accesibilitatea între orașe.

2.1.4. Sisteme inteligente de transport

ITS – Intelligent Transport Systems reprezintă un instrument ce contribuie în mod semnificativ la analiza traficului rutier, permițând optimizarea acestuia, precum și a timpului și a costurilor de transport. În acest sens, ITS este utilizat în Europa pentru decongestionarea si fluidizarea traficului prin prisma realizării planurilor de management al traficului.

Totodată, o alta temă de mare interes în Europa este creșterea siguranței în transporturile rutiere. Având în vedere că nivelul de siguranță rutieră este strâns legat de starea rețelei rutiere de transport, prin utilizarea ITS se realizează planuri de semnalizare și marcaje, fapt ce determină modul de coordonare și gestionare a traficului la nivel regional.

2.2 Sisteme informatice geografice pentru transport (GIS-T)

2.2.1. GIS în transporturi

În sens larg, un sistem de informații geografice (GIS) este un sistem informatic specializat în introducerea, gestionarea, analiza și raportarea informațiilor geografice (legate de spațiu). În gama largă de aplicații GIS, GIS-T propune rezolvarea problemelor de transport, primind o atenție deosebita. O ramură specifică a GIS aplicată problemelor de transport este denumită GIS-T.

Sistemele informatice geografice pentru transport (GIS-T) se referă la principiile și aplicațiile aplicării tehnologiilor informaționale geografice la problemele de transport.

GIS-T poate fi abordat din două direcții diferite, dar complementare. În timp ce unele cercetări GIS-T se axează pe aspecte legate de modul în care GIS poate fi dezvoltat și îmbunătățit în continuare pentru a satisface nevoile aplicațiilor de transport, alte cercetări GIS-T investighează întrebările legate de modul în care GIS poate fi utilizat pentru a facilita și îmbunătăți studiile de transport. În general, subiectele legate de studiile GIS-T pot fi grupate în trei categorii:

Reprezentări de date;

Analiza și modelarea;

Aplicații.

2.2.2. Reprezentări de date GIS-T

Reprezentarea datelor reprezintă un subiect de cercetare central al GIS. Înainte ca un GIS să poată fi utilizat pentru a rezolva problemele din lumea reală, datele trebuie reprezentate corespunzător într-un mediu digital de calcul. O caracteristică unică a GIS este capacitatea de integrare a datelor spațiale și non-spațiale pentru a susține atât nevoile de afișare, cât și analiză. Au fost elaborate diferite modele de date pentru GIS. Cele două abordări fundamentale sunt modelele de date bazate pe obiecte și modelele de date bazate pe dinamica obiectelor:

a) Un model de date bazat pe obiecte tratează spațiul geografic ca fiind populat de obiecte identificabile. Caracteristicile sunt adesea reprezentate ca puncte, linii, și/sau poligoane.

b) Pe de altă parte, un model de date tratează spațiul geografic ca fiind populat de caracteristici ale lumii reale, care variază continuu în spațiu.

Studiile GIS-T au utilizat modele de date bazate pe obiecte și pe teren pentru a reprezenta datele geografice relevante. Unele probleme de transport tind să se potrivească mai bine cu un tip de model de date GIS decât celălalt. De exemplu, analiza de rețea bazată pe teoria graficelor reprezintă de obicei o rețea ca un set de noduri interconectate cu un set de legături. Modelul de date GIS bazat pe obiecte, prin urmare, este un candidat mai bun pentru astfel de aplicații de transport. Există și alte tipuri de date de transport care necesită extensii la modelele generale de date GIS. Un exemplu bine cunoscut este reprezentat de datele de referință liniară (de exemplu, bornele km de pe autostrăzi).

Agențiile de transport deseori măsoară locațiile caracteristicilor sau evenimentelor de-a lungul legăturilor rețelei de transport (de exemplu, un accident de circulație a avut loc la 52,3km pe o autostradă specifică). Un astfel de sistem de referință liniară unidimensional (adică măsurători liniare de-a lungul unui segment de autostradă în raport cu un punct de pornire pre-specificat al segmentului autostrăzii) nu poate fi gestionat în mod corespunzător de sistemul de coordonate carteziene bidimensional utilizat în majoritatea modelelor de date GIS. În consecință, modelul dinamic de segmentare a datelor răspunde nevoii specifice a comunității GIS-T.

Datele privind fluxul de origine-destinație reprezintă un alt tip de date care este frecvent utilizat în studiile de transport. Astfel de date au fost reprezentate în mod traditional matriceal, pe o matrice bidimensională pentru analiză. Din păcate, modelul de date relațional adoptat pe scară largă în majoritatea software-urilor comerciale GIS nu oferă suport adecvat pentru manipularea datelor matriceale. Anumite programe GIS-T au dezvoltat formate de fișiere și funcții suplimentare pentru ca utilizatorii să poată lucra cu date de matrice într-un mediu GIS. Astfel, abordările GIS convenționale pot fi extinse și îmbunătățite pentru a răspunde nevoilor aplicațiilor de transport. Crearea și extinderea extensiilor pentru software-ul GIS reprezintă o modalitate prin care metode și modele specifice pot fi implementate în pachetele existente.

Dezvoltarea modelelor de date GIS-T au primit, de asemenea, o atenție deosebită. Implementările GIS de succes la nivel de întreprindere (de exemplu, într-un departament de stat de transport) necesită considerații suplimentare pentru a cuprinde diversitatea cerințelor aplicațiilor și datelor. Un model de date GIS-T al întreprinderii este conceput pentru a permite fiecărui grup de aplicații să răspundă nevoilor stabilite, permițând în același timp întreprinderii să integreze și să împărtășească date. Nevoile de integrare a datelor 1-D, 2-D, 3-D și temporale în sprijinul diverselor aplicații de transport au solicitat și implementarea unor reprezentări de date multidimensionale (inclusiv spațio-temporale).

Tehnologiile moderne de informare și comunicare (TIC), cum ar fi internetul și telefoanele celulare, au schimbat modul în care oamenii și întreprinderile își desfășoară activitățile. Aceste schimbări de activitate și modele de interacțiune conduc, la rândul lor, la modificarea tipurilor de trafic spațio-temporal. Lumea a devenit mai mobilă și dinamică datorită TIC modernă. Odată cu avansarea tehnologiilor de localizare (de exemplu, sistemul de poziționare globală, sistemul de urmărire a telefonului mobil și sistemul de poziționare Wi-Fi), este acum fezabil și accesibil să colecteze volume mari de date de urmărire la nivel individual. În consecință, modul de reprezentare și gestionare a datelor dinamice ale obiectelor în mișcare (oameni, vehicule sau expedieri) într-un mediu GIS prezintă noi provocări de cercetare pentru GIS-T.

Pe scurt, o componentă critică a GIS-T este modul în care datele legate de transport într-un mediu GIS pot fi reprezentate cel mai bine pentru a facilita și integra nevoile diverselor aplicații de transport. Modelele existente de date GIS oferă o bază bună pentru susținerea multor aplicații GIS-T. Cu toate acestea, din cauza caracteristicilor unice ale datelor de transport și a nevoilor de aplicații, există încă multe provocări pentru a dezvolta modele mai bune de date GIS care să îmbunătățească mai degrabă decât să limiteze ceea ce se poate face cu diferitele tipuri de studii de transport.

2.2.3. Analiza și Modelarea GIS-T

Aplicațiile GIS-T au beneficiat de multe dintre funcțiile GIS standard (interogare, geocodificare, etc.) pentru a sprijini nevoile de gestionare a datelor, analiză și nevoile de vizualizare. Ca multe alte domenii, transportul și-a dezvoltat propriile metode și modele de analiză unice. Exemplele includ algoritmi de traiectorie mai scurți și de a gasi ruta cea mai scurta.

Deși procedurile de analiză a transportului de bază (de exemplu, cea mai scurtă cale de depistare) pot fi găsite în majoritatea software-urilor comerciale GIS, alte proceduri și modele de analiză a transportului (de exemplu, modelele de cerere de călătorie) sunt disponibile numai selectiv în unele pachete software comerciale. Abordarea de proiectare a componentelor GIS adoptată de companiile de software GIS oferă un mediu mai bun pentru utilizatorii experimentați GIS-T de a-și dezvolta propriile proceduri și modele de analiză personalizată.

2.2.4. Aplicații GIS în ingineria sistemelor de transport

GIS-T reprezinta unul dintre cele mai importante domenii de aplicație GIS. Multe aplicații GIS-T au fost implementate la diverse agenții de transport și firme private. Acestea acoperă o mare parte a domeniului larg de transport și logistică, cum ar fi planificarea și gestionarea infrastructurii, analiza siguranței transportului, analiza cererii de călătorie, monitorizarea și controlul traficului, planificarea și operațiunile de tranzit public, evaluarea impactului asupra mediului, sistemele inteligente de transport (ITS) si programarea, urmărirea și expedierea vehiculelor, managementul parcului auto, selecția locației și analiza zonei de servicii, precum și gestionarea lanțului de aprovizionare. Fiecare dintre aceste aplicații tinde să aibă cerințele specifice de date și de analiză.

De exemplu, reprezentarea unei rețele de stradă ca linii centrale poate fi suficientă pentru planificarea transportului și pentru aplicațiile de rutare a vehiculelor. O cerere de inginerie de trafic, pe de altă parte, poate necesita o reprezentare detaliată a liniilor de trafic individuale. Numarul vehiculelor in timp real in intersecții ar putea fi, de asemenea, esențiale pentru un studiu de inginerie a traficului, dar nu pentru un studiu regional privind cererea de călătorie.

Aceste nevoi diferite de aplicare sunt direct relevante pentru reprezentarea datelor GIS-T și problemele de analiză și modelare GIS-T. Atunci când apare o necesitate de a reprezenta rețele de transport a unei zone de studiu la scări diferite, un proiect adecvat GIS-T ar putea sprijini analiza și modelarea nevoilor diferitelor aplicații. În acest caz, este de dorit să existe un model de date GIS-T care să permită reprezentări geometrice multiple ale aceleiași rețele de transport.

Odată cu creșterea rapidă a comunicațiilor de Internet și fără fir în ultimii ani, se poate găsi un număr din ce în ce mai mare de aplicații GIS-T bazate pe internet și wireless, în special pentru direcțiile de conducere care reprezintă cea mai obișnuită utilizare comercială. Sistemele de navigație GPS (Global Positioning System) sunt disponibile ca dispozitive încorporate în vehicule, ca dispozitive portabile și, în mod dominant, ca și aplicații încorporate în smartphone-uri. Cuplate cu comunicații fără fir, aceste dispozitive pot oferi informații despre trafic în timp real și pot oferi servicii de locație utile (LBS – location based services). O altă tendință observată în ultimii ani este numărul tot mai mare de aplicații GIS-T din sectorul privat, în special pentru aplicațiile logistice. Deoarece multe întreprinderi implică operațiuni în locații dispersate geografic (de exemplu, site-uri de furnizori, centre de distribuție, magazine de vânzare cu amănuntul și locația clienților), GIS-T poate fi un instrument util pentru o varietate de aplicații logistice. Multe dintre aceste aplicații logistice se bazează pe procedurile de analiză și modelare GIS-T, cum ar fi problemele legate de rutare și localizare.

GIS-T are o natură interdisciplinară și are multe aplicații posibile. Geografii din domeniul transporturilor, care posedă o pregătire adecvată atât în ​​geografie, cât și în transporturi, sunt bine poziționați pentru a realiza studii GIS-T și pentru a sprijini implementările GIS-T în abordarea problemelor din lumea reală.

Transportul este inerent geografic și, prin urmare, GIS posedă o tehnologie cu potențial considerabil de a obține câștiguri dramatice în eficiență și productivitate pentru multitudinea de aplicații tradiționale de transport, precum și crearea oportunității de a dezvolta noi aplicații. Aplicațiile GIS la transport implica:

recuperarea datelor;

integrarea datelor;

analiza datelor.

Domeniile aplicabile GIS-T sunt:

• Planificarea, proiectarea și managementului infrastructurii transporturilor

• Analiza siguranței în trafic

• Analiza impactului în transporturi

• Planificare și operațiuni ale transportului public

• Sisteme inteligente de transporturi (ITS)

• Sisteme de Informații Avansate de Călătorie (Advanced Traveller Information Systems – ATIS)

• Operațiuni pentru vehicule comerciale (Commercial Vehicle Operations – CVO)

• Managementul de detectare al incidentelor

Modelul GIS utilizat în Transporturi este un model de rețea care reprezintă conectarea topologică a drumurilor și a căilor ferate care se află pe o suprafață de referință continuă.

O cerință fundamentală pentru majoritatea aplicațiilor GIS de transport este o rețea rutieră structurată. Informații suplimentare privind topografia generală, acoperirea terenului și utilizarea terenului sunt pertinente pentru luarea în considerare a impactului. Lipsa datelor adecvate pentru GIS rămâne o problemă cronică. GIS descrie o lume în termeni de lungimi și latitudini și alte sisteme de proiecție constând dintr-o structură ierarhică de obiecte grafice. GIS-ul tipic reprezintă lumea ca o hartă.

Cerințele și problemele majore legate de tehnologia de gestiune GIS sunt construirea și întreținerea unei baze de date, selectarea și modernizarea hardware-ului și a software-ului, utilizarea tehnologiei pentru rezolvarea problemelor, finanțarea, crearea de rețele, furnizarea accesului și altele. Funcțiile GIS standard includ cartografiere tematică, statistici, manipulare matrice, sistem de suport decizional, modelare și algoritmi și acces simultan la mai multe baze de date.

2.3 Evoluția GIS-T

Evoluția GIS-T se caracterizează în trei etape: vizualizarea hărții, vizualizarea navigației și vizualizarea comportamentală. Natura statică a vizualizării hărții favorizează aplicațiile legate de inventarieri ale drumurilor și ridică probleme dificile de precizie și de interoperabilitate.

Vizualizarea navigației adaugă preocupări legate de conectivitate și planaritate, precum și stocarea atributelor dependente de timp. De asemenea, navigația ridică probleme de reprezentare legate de scară, inclusiv nevoia de conectivitate la nivel de bandă.

În toate cele trei cazuri, moștenirile tehnologiilor și perspectivelor anterioare sunt încă evidente. GIS-T prezintă o serie de provocări în materie de cercetare, care se referă la standarde, reprezentare, comunicare lipsită de ambiguitate, modele economice, răspuns la noile tehnologii și aplicarea cunoștințelor dobândite din cercetarea GIS-T și ITS în alte domenii.

2.4 Dezvoltarea aplicațiilor GIS-T

Cele trei domenii funcționale – planificare, management și inginerie – vor fi folosite pentru a clasifica aplicațiile existente și viitoare GIS-T. Aplicațiile de planificare adesea nu au nevoie de date de localizare foarte precise. Astfel, acestea pot fi dezvoltate la nivel de stat cu o rețea care acoperă întregul stat. Rețeaua de stat va fi folosită în primul rând pentru planificarea strategică pe termen lung, cu actualizări rare.

Aplicațiile de management necesită adesea date mai detaliate care sunt disponibile la nivel regional. O rețea liniară cuprinde în mod obișnuit un coridor sau o subzonă de interes.

Aplicațiile tehnice sunt, în general, limitate la nivelul proiectului care implică un singur coridor îngust. Majoritatea aplicațiilor reprezintă un efort unic pentru zona de interes, însă revizuirea tehnologică poate fi necesară în cadrul ciclurilor de revizuire a planificării și managementului.

GIS are caracteristici care au aplicații promițătoare de transport prin accesibilitatea sa pe Internet. Utilizatorii nu trebuie să cumpere software GIS scump, dar pot accesa funcțiile GIS de date și analiză pe Internet. Astfel, GIS-ul pe Internet este, de asemenea, numit "GIS pentru mase". Acest lucru facilitează agențiilor de transport să difuzeze informațiile de transport către public. Interfața prietenoasă a GIS-ului Internet poate facilita și partajarea datelor în cadrul și între agențiile de transport. A doua caracteristică a GIS-ului pe Internet este interactivitatea dintre utilizatori și datele spațiale. GIS interactiv oferă hărți interactive și nu imagini statice pe hartă. Utilizatorii pot lucra cu hărțile interactiv prin efectuarea unor funcții GIS convenționale, cum ar fi zoom, identificare și interogări.

Oaltăcaracteristică a GIS-ului pe Internet este faptul că poate include informații actualizate în timp real. Acest lucru este deosebit de important pentru aplicațiile din sistemele inteligente de transport.

Au fost dezvoltate aplicatii care afișează informații privind traficul în timp real. Mai multe aplicații pot fi dezvoltate în sistemele informatice de călătorie în timp real, informațiile de tranzit și planificarea călătoriilor prin conectarea GIS-ului Internet cu localizări automate ale vehiculelor și contoare automate pentru pasageri.

2.5 Baze de date asociate GIS-T

O serie de baze de date ar trebui să fie disponibile pentru utilizarea în aplicațiile GIS-T, inclusiv bazele de date privind utilizarea terenurilor, datele demografice, de mediu, utilități. Gama completă de atribute asociate cu aceste baze de date este potențial relevantă pentru aplicațiile GIS-T. Retelele de utilități cum ar fi canalizarea și apa pot fi reprezentate ca rețele folosind noduri și legături cu atributele corespunzătoare.

Materialele periculoase pot fi reprezentate ca o "cerere de călătorie" cu originea și destinația pentru o încărcătură periculoasă sau ca acoperire punctuală sau poligon în cazul unui sit contaminat. În plus, aplicațiile GIS-T ar trebui să fie disponibile pentru managementul corporativ, contabilitate și sistemele bugetare.

2.6 Funcționalitatea GIS-T

În scopul identificării și clasificării aplicațiilor GIS-T, se folosesc șapte funcții GIS sau grupuri de funcții:

1. Funcții de bază (editare, afișare, măsurători)

2. Suprapunere

3. Segmentarea dinamică

4. Modelarea suprafețelor

5. Afișarea raster și analiza

6. Dirijarea traficului

7. legături către alte programe (de exemplu, pachete de modelare a transportului).

Funcțiile de bază sunt utilizate pentru a edita, afișa și măsura hărțile de bază.

Funcția de editare permite utilizatorului să adauge sau să șteargă puncte, linii sau poligoane și să modifice atributele acestor caracteristici.

Funcția de afișare generează hărți tematice care arată atributele caracteristicilor selectate utilizând o varietate de simboluri și culori.

Funcția de măsurare este necesară pentru a determina lungimea liniilor și aria poligoanelor.

Funcția de suprapunere permite afișarea simultană a două sau mai multor hărți de bază. Unirea a două hărți de bază afișează toate caracteristicile ambelor hărți, în timp ce intersecția a două hărți de bază afișează doar caracteristicile comune pentru ambele hărți de bază.

Segmentarea dinamică implică divizarea sau segregarea legăturilor de rețea în segmente care sunt omogene pentru setul specificat de atributele de legătură. Segmentarea este dinamică deoarece este creată ca răspuns la atributele actuale ale rețelei. Dacă atributele sunt modificate, atunci "segmentarea dinamică" va crea un nou set de segmente omogene.

Dinamica segmentării a fost introdusă în software-ul GIS pentru a integra și a analiza atributele sistemului de transport bazate pe legături.

De exemplu, în cazul administrării drumurilor, harta de bază a drumului poate fi inițial "segmentată dinamic" prin tipul imbracamintii asfaltice bituminoase versus beton, astfel încât fiecare segment de rețea să conțină doar imbracaminte bituminoasă sau doar covor din beton. Specificarea tipului de imbracaminte asflatica și a numărului de benzi de circulatie ca atribute pentru segmentarea dinamică ar avea ca rezultat segmente de rețea cu același număr de benzi pentru fiecare tip de drum.

Funcția de modelare a suprafeței creează un model tridimensional de forme de teren sau alte caracteristici de suprafață. Harta digitală topografică creată de funcția de modelare a suprafeței este esențială pentru proiectarea drumurilor.

Proiectarea drumurilor poate fi realizată cu un software separat de proiectare care importă harti topografice din GIS, care este apoi exportată pentru o analiză ulterioară.

Funcția de afișare raster permite ca fotografiile și alte imagini să fie încorporate într-un GIS. Suprapunerile fotografiilor aeriene cu hărți de bază ale drumurilor pot fi utilizate pentru a actualiza hărțile de bază adăugând noi linkuri, noi caracteristici, cum ar fi punți sau intersecții, precum și corectarea erorilor.

Posibilitățile de dirijare a traficului bazate pe căile de timp minime au fost disponibile timp de mulți ani în software-ul de călătorie. Integrarea rutei în software-ul GIS reduce direct necesitatea de a crea legături către alte modele și software. Legăturile cu alte modele și software, cum ar fi modelele de cerere de planificare a transportului și software-ul de design al drumurilor, vor fi totuși necesare în cazul în care se va utiliza întreaga putere a GIS-T.

Funcționalitatea software-ului GIS-T existent poate împiedica alegerea bazei de date spațiale și a modurilor de transport. Bazele de date spațiale disponibile vor limita inițial selecția dimensiunilor spațiale și temporale ale posibilelor aplicații. Disponibilitatea bazelor de date aferente va impune, de asemenea, inițial constrângeri similare. În proiectarea viitoarelor aplicații GIS-T, aceste constrângeri vor fi mai relaxate.

2.7 Domeniile de aplicație ale GIS-T

Domeniile de aplicație ale GIS pentru transport se întind pe toate ariile tradiționale de responsabilitate ale unei rețele de drumuri.

2.7.1. Managementul îmbrăcăminții rutiere

Sistemul de management al îmbrăcăminții rutiere (PMS – Pavement Management System) conține trei componente primare: colectarea, analiza si actualizarea datelor. Componentele necesare colectării datelor includ:

Inventarul: caracteristica drumului fizic, care include numărul de benzi, lungimea, lățimea, tipul suprafeței, clasificarea funcțională;

Istoric: datele proiectului și tipul de construcție, reconstrucție, reabilitare și întreținere;

Condițiile de trafic: rugozitatea drumului, puterea de frânare pe suprafața drumului, dirijarea traficului și pericolele care pot aparea;

Trafic: volumul de trafic, tipul de vehicule.

Componentele de analiza includ:

Analiza condiției: deplasarea autovehiculului, pericolele care pot apărea, modalitățile de dirijare ale traficului și rugozitatea drumului;

Analiza performanțelor: analiza performanțelor îmbrăcăminții asfaltice și o estimare a duratei de viață;

Analiza investițiilor: o estimare a strategiilor de investiții la nivel de rețea și de proiect. Acestea includ analiza perioadei anuale și multianuale și ar trebui să ia în considerare evaluarea costului pe ciclul de viață;

Analiza ingineriei: evaluarea construcției proiectate, a reabilitării, a materialului, a proiectării mixturii asflatice și a întreținerii.

GIS este o abordare logică pentru gestionarea acestui program, prin care analiza descrierilor secțiunilor de drum și a deficiențelor acestora colectate în sondajele privind starea drumului poate fi menținută în funcție de locație. De asemenea, repartizarea fondurilor de întreținere și reabilitare a drumurilor poate fi efectuată pe baza kilometrilor pe benzile dintr-o zonă geografică și pe evaluarea condițiilor pentru drum. Aplicatia PMS bazata pe GIS va face astfel o distribuție mai echitabilă a fondurilor și un mediu mai vizibil pentru luarea deciziilor politice.

2.7.2. Ingineria traficului

Programele de gestionare a traficului pot fi dezvoltate cel mai bine într-un mediu GIS. Sistemele de gestionare a traficului bazate pe GIS pot începe cu hărțile de bază ale drumurilor și bazele de date cu atribute utilizate pentru planificarea transportului pe distanțe lungi în zonele urbane.

Aceste hărți regionale de bază vor oferi cadrul pentru identificarea și monitorizarea traficului din perspectiva regională. Mai multe hărți de bază mai detaliate și baze de date pot fi dezvoltate pentru a gestiona traficul în timp real în sectoarele de drum critice.

2.7.3. Managementul siguranței

Analiza datelor privind accidentele și caracteristicilor rutiere, volumelor de trafic, inventarului podurilor și a altor date și prezentarea geografică a acestor informații în mediile GIS va fi foarte utilă pentru dezvoltarea sistemului de management al siguranței. Fișierele de inventar, cum ar fi semnalele de trafic, drumurile înguste și intersectiile cu trecere de cale ferată, pot fi analizate mai eficient folosind GIS.

2.7.4. Întreținerea podurilor

Beneficiile majore generate de utilizarea GIS vor fi în obținerea informațiillor privind podurile prin capabilitatea generală de cerere. Exemplu include studii privind starea podurilor, evaluări ale suficienței, poduri deficitare funcțional, repartizarea capacităților, claritate etc.

Prin intermediul unei baze de date relaționale, inginerii de întreținere a podurilor ar putea accesa informații importante, cum ar fi traficul zilnic mediu, precum și clasificarea sistematică și funcțională din hărțile de planificare și cercetare.

2.7.5. Sistemul de gestionare a accidentelor

GIS este un mediu ideal pentru analiza rutei transportului de materiale periculoase deoarece acest lucru necesită, în mod excesiv, multe atribute ale rețelei de drumuri, precum și alte baze de date (de exemplu demografice, topografice, meteorologice etc.) pe segmente de drumuri individuale, pentru a caracteriza în mod corespunzător accidentele și consecințele asupra populației si a mediului inconjurator.

O altă aplicație importantă a sistemului bazat pe GIS este de a gestiona evacuarea neașteptată a situațiilor de urgență, deși nu a fost inițial planificată ca un sistem de management la distanță. Rețeaua rutieră de pe platforma GIS va oferi un cadru pentru dezvoltarea sistemului de gestionare a dezastrelor de orice fel.

Coordonarea între diferite sisteme de management poate fi ușor planificată și dezvoltată prin aplicațiile sistemului informatic geografic. Aceste subsisteme vor fi automat o resursă valoroasă pentru multe alte sisteme la nivel de stat.

2.8 Analize de retea – Solutii GIS-T

Analiza de rețea poate fi utilizată pentru a rezolva numeroase probleme de transport diferite care ar fi foarte dificil de rezolvat altfel. O condiție prealabilă pentru efectuarea analizei de rețea este existent unui model de rețea.

Tipurile de probleme pe care analizele de rețea le utilizeaza pentru a fi rezolvate sunt destul de variate. O caracteristică comună a algoritmilor este aceea că implică determinarea costului uneia sau mai multor rute prin rețea.

ESRI oferă 6 analize de rețea ca parte a Network Analyst. ESRI numește urmatoarele "soluții" pentru analizele de rețea:

2.8.1. Solutia de ruta

Solutia de rută determină cea mai bună rută dintre două sau mai multe puncte. Cei mai mulți dintre noi folosesc această analiză de rețea în mod regulat. Ori de câte ori se utilizeaza Google Maps sau un serviciu comparabil pentru a obține indicații de orientare de la o locație la alta, serviciul efectuează o analiză de rețea pentru a determina cel mai bun traseu cel mai rapid. Acest solver poate direcționa orice număr de puncte în funcție de o comandă specificată sau cea mai eficientă comandă.

Problemele de depistare a celei mai scurte rute a vehiculelor (VRP – Vehicle Routing Problems) sunt o clasă de probleme de optimizare combinatoriale și includ multe sarcini de transport. În general, un VRP constă într-un set de clienți care trebuie să fie deserviți printr-o flotă de vehicule, fiecare dintre acestea plecând de la un depozit central și revenind la acesta. Tipul VRP determină dacă clienții au bunuri livrate acestora, daca sunt transportate dintr-o locație în alta sau sunt servite în alt mod.

Fig. 2.1 VRP – Problema de rutare a autovehiculelor

2.8.2. Solutia privind facilitatea cea mai apropiata

Acest solver este folosit pentru a determina cea mai apropiată facilitate față de o anumită locație. De exemplu, acest solver ar putea fi folosit pentru a determina ambulanța cea mai apropiată de o scenă de accident. În acest caz, folosind terminologia ESRI, ambulantele vor fi considerate facilități.

Fig. 2.2 Facilitatea cea mai apropiata

2.8.3. Solutia zonei de servicii

Regiunea geografică care poate include facilitati într-o anumită perioadă de timp este denumită zonă de servicii. Pentru a determina limitele acestei zone, se poate utiliza Solverul pentru zone de servicii.

Fig. 2.3 Zona de servicii cea mai apropiata

2.8.4. Origine-Destinație (OD) Solutia matricei de costuri

Solutia matricei de costuri OD este utilizată în general pentru a determina distanțele dintre cele mai rapide rute între un set de origini și un set de destinații. Deși traseul dintre fiecare origine și destinație este adesea reprezentat ca o linie dreaptă, traseul care corespunde costurilor de timp și distanță dintre fiecare pereche de locații urmează rețeaua stradală.

Fig. 2.4 Origine-Destinație (OD)

2.9 Utilizarea GIS-T pentru datele de intrare din lumea reală

În cercetare, cele mai multe tehnici de rezolvare pentru această clasă de probleme sunt proiectate și testate prin intermediul structurilor de probleme sintetice. Cu toate acestea, abordarea VRP din lumea reală necesită o bază de date detaliată pentru a furniza rezultate rezonabile. Dacă nu este cazul, chiar și cele mai bune tehnici de soluție nu sunt de folos pentru aplicațiile practice.

Datele esențiale de intrare pentru VRP-urile din lumea reală sunt colectate utilizând sistemele informatice geografice (GIS). În timp ce majoritatea cercetătorilor utilizează distanțele euclidane între clienți și depozite pentru algoritmii lor de optimizare, un GIS poate furniza informații despre distanța reală derivată dintr-o rețea de drumuri digitale.

Experiențele din proiectele anterioare au arătat că utilizarea datelor de la distanță de calitate limitată în algoritmii de optimizare duce la rezultate de o calitate și mai limitată.

Pentru a obține informații la distanță de o calitate suficientă, ar trebui utilizată cea mai detaliată rețea comercială disponibilă pentru regiunea luată în considerare. Din păcate, informațiile privind distanța statică dintr-o rețea rutieră digitală nu se corelează direct cu timpul real de călătorie din cauza unor influențe dinamice, cum ar fi blocajele rutiere, lucrările de drum și condițiile meteorologice. Timpul de deplasare depinde, de asemenea, de parametri precum stilul de conducere și tipul de vehicul, care sunt deosebit de greu de cuantificat.

2.10 Dezvoltarea sustenabilă a infrastructurii rutiere

Deși dezvoltarea economică este de mare interes, trebuie însă corelate necesitățile economice cu calitatea mediului înconjurător, în speță cu reducerea poluării determinate de activitățile în transporturi. În acest sens, doar ținându-se cont de mediul înconjurător se poate vorbi despre dezvoltare durabilă.

In prezent, dezvoltarea infrastructurii de transport este concepută cu ajutorul unei evaluări complete a impactului asupra mediului, ținând cont de consecințele negative pe care construirea și exploatarea unor rețele de transport le poate avea asupra mediului înconjurător.

Prin reducerea poluării se urmărește, de asemenea, raționalizarea costurilor generate si eficientizarea traficului rutier. O dezvoltare sustenabilă a infrastructurii de transport trebuie sa asigure costuri de transport și efecte asupra mediului înconjurător cat mai reduse. Astfel, dezvoltarea durabila a infrastructurii de transport presupune o prioritizare și o ierarhizare a rutelor de transport, precum si dezvoltarea transportului intermodal.

3. STUDIU DE CAZ

3.1.Date introductive

Având în vedere:

• dispozițiile OG nr. 4/2010 privind instituirea Infrastructurii naționale pentru informații spațiale în România, republicată,

• dispozițiile HG nr. 579/2015 privind stabilirea responsabilităților specifice ale autorităților publice, precum și a structurilor tehnice pentru realizarea temelor de date spațialeși aprobarea măsurilor necesare pentru punerea în comun a acestora,

• dispozițiile HG nr. 38/2016 privind aprobarea Planului de activități pentru realizarea și actualizarea Infrastructurii naționale pentru informații spațiale în România,

este necesară realizarea unei hărți la nivel național care să permită restructurarea seturile de date spațiale existente și noi, respectându-se cerințele de conformitate cu prevederile regulamentelor Uniunii Europene.

Scopul modelării datelor spațiale este punerea la dispoziția utilizatorilor a următoarelor servicii, conform Cap IV din OG nr. 4/2010:

• Servicii de căutare care să permită o identificare completă a seturilor de date spațiale;

• Servicii de vizualizare pentru afișarea, navigarea, rotirea panoramică și suprapunerea vizuală a datelor spațiale;

• Servicii de descărcare în vederea descărcării de copii ale datelor spațiale, precum și accesarea acestora ori de câte ori este necesar;

• Servicii de transformare care să permită transformarea datelor spațiale pentru realizarea interoperabilității;

• Servicii care permit accesul la serviciile de date spațiale;

Rețeaua de drumuri a României în format layer vectorial este la scară 1:5000 în format cache system de proiecție Stereo 70 și conține: limite județe, limite UAT, localități, râuri, lacuri, căi ferate, curbe de nivel, păduri, cote, clădiri, zone funcționale, denumiri geografice.

Rețeaua de drumuri este simbolizată în funcție de tipul de drum: național, județean, comunal.

Prelucrarea a fost efectuată cu ArcGIS Desktop și ArcGIS Standard v10.1+.

3.2 Modalități de lucru cu ArcGIS

ArcGIS este un produs al companiei ESRI (Environmental Systems Research Institute), poate cel mai utilizat dintre soft-urile GIS la nivel mondial la ora actuală. Compania a fost fondată în 1969, având sediul în Redlands, California, USA. Inițial compania este centrată pe principiul organizării și analizei informațiilor geografice, realizând proiecte, în special de reconstrucție a unor orașe, iar pe măsura trecerii timpului, dezvoltându-se tot mai mult în direcția măririi unui set de aplicații care să poată fi utilizat într-un mediu computerizat, pentru a crea un sistem informațional geografic (GIS sau SIG). Aceasta este ceea ce azi se numește tehnologia GIS, compania având aproximativ 2700 de angajați și utilizatori în peste 150 de țări, fiind în continuă dezvoltare.

Principala diferența dintre o harta GIS și una statică, de hârtie sau digitală e că prima are calitatea de a fi dinamică. Pe hărțile statice se pot observă elementele componente ale hărții, se pot face măsurători aproximative, însă nu se pot face analize complexe și nu se poate realiza legătura cu o baza de date spațială, ca în cazul hărților realizate cu un GIS.

Este prezentat ca trei produse software separate pentru a satisface nevoile mai multor tipuri de utilizatori:

.

Fig. 3.1 Tipuri de licență ale programu ArcGIS

ArcView oferă instrumente complete de cartografiere și analiză împreună cu editare simplă și geoprocesare.

ArcEditor include capabilități avansate de editare pentru shapefiles și geodatabase, pe lângă funcționalitatea completă a ArcView.

ArcInfo este produsul pilot ArcGIS Desktop. Se bazează pe funcționalitatea ArcEditor cu geoprocesare avansată. De asemenea, include aplicațiile vechi pentru stația de lucru ArcInfo.

Deoarece ArcView, ArcEditor și ArcInfo au o arhitectură comună, utilizatorii care lucrează cu oricare dintre aceste desktop-uri GIS își pot împărtăși munca cu alți utilizatori. Hărți, date, simbolologie, straturi de hărți, instrumente personalizate și interfețe, rapoarte, metadate și așa mai departe, pot fi accesate interschimbabil în toate cele trei produse. Aceasta înseamnă că se beneficiaza de utilizarea unei singure arhitecturi, minimizând necesitatea de a învăța și de a implementa mai multe arhitecturi diferite.

Noile atribute pot fi adăugate tuturor locurilor prin intermediul unei serii de extensii ArcGIS Desktop de la ESRI și alte organizații. Utilizatorii pot, de asemenea, să își dezvolte propriile extensii personalizate pe ArcGIS Desktop lucrand cu ArcObjects, biblioteca de componente software ArcGIS. Utilizatorii dezvoltă extensii și instrumente personalizate utilizând interfețe standard de programare Windows, cum ar fi .COM și .NET.

3.2.1. ArcMAP

In vederea modelării hărții a fost utilizata aplicația ArcpMAP – aplicația centrală în ArcGIS Desktop.

ArcMAP este aplicația GIS ce se bazează pe hărți, inclusiv analiza hărții și editarea. Hărțile au un aspect de pagină care conține o fereastră geografică sau un cadru de date, cu o serie de straturi, legende, bare de scalare, săgeți de nord și alte elemente. ArcMap oferă moduri diferite de vizualizare a datelor geografice ale unei hărți și a vizualizărilor de aspect în care se pot efectua o gamă largă de sarcini GIS avansate.

ArcMap este aplicația primară utilizată în ArcGIS și este utilizată pentru a efectua o gamă largă de sarcini comune GIS, precum și sarcini specifice, specifice utilizatorului, precum:

Lucrul cu hărți – se pot deschide și utiliza documentele ArcMap pentru a explora informații, pentru a naviga în jurul documentelor de hartă, pentru a activa și a dezactiva straturile, pentru a accesa datele atributelor aflate în spatele hărții și pentru a vizualiza informațiile geografice.

Compilarea si editarea seturilor de date GIS – ArcMap oferă una dintre principalele căi prin care utilizatorii automatizează seturile de date geodatabase. ArcMap suportă editarea completă a funcțiilor scalabile.

Geoprocesarea pentru a automatiza munca și a efectua analiza – GIS este atât vizual, cât și analitic. ArcMap are capacitatea de a executa orice model sau script de geoprocesare, precum și de a vizualiza și de a lucra cu rezultatele prin vizualizarea hărții.

Organizarea și administrarea geodatabase-lor și a documentelor ArcGIS – ArcMap include fereastra Catalog si permite organizarea tuturor seturile de date GIS și geodatabase, documentele de hartă și alte fișiere ArcGIS, instrumentele de geoprocesare și multe alte seturi de informații GIS.

Publicarea documentelor de hartă pe măsură ce serviciile de hărți care utilizează ArcGIS pentru conținutul Server-ArcGIS sunt aduse la viață pe web prin publicarea informațiilor geografice ca o serie de servicii de hărți – ArcMap oferă o experiență simplă pentru utilizator pentru publicarea documentelor de hartă ca servicii de hărți.

Împărțirea hărților, straturi, modele de geoprocesare și baze geografice cu alți utilizatori – ArcMap include instrumente care facilitează pachetul de date GIS cu alți utilizatori. Aceasta include posibilitatea de a partaja hărțile și datele GIS utilizând ArcGIS Online.

3.2.2 ArcCatalog

Prin interemediul ArcCatalog, s-a creat un geodatabase local, denumit DN 68_prelucrat.

Aplicația ArcCatalog se utilizeazăîn special pentru căutare și documentare. Cu ajutorul ArcCatalog se pot accesa datele stocate în calculator sau în alte rețele. In vederea accesarii datelor, se creeaza o conexiune cu locația acestora, conexiunile create de utilizator purtand numele de Catalog.

ArcCatalog se accesează făcând click pe iconul din bara standard, interfața acestuia constă într-un panel cu structură de arbore în partea stângă și un panel de preview în partea dreapta. În acesta din urmă se afișează conținutul fișierelor din stânga, respectiv locația și atributul stocate în seturi de date individuale. Tot aici se accesează și metadata, o componentă importantă a datelor geografice.

Aplicația ArcCatalog ajută la organizarea și gestionarea tuturor informațiile GIS (hărți, seturi de date, modele, metadate, servicii etc.). Acesta include instrumente pentru:

Căutarea și găsirea informațiilor geografice.

Înregistrarea, vizualizarea și gestionarea metadatelor.

Definirea schemelor și modelelor geodatabase.

Administrarea unui ArcGIS Server.

Căutarea și descoperirea datelor GIS pe rețelele locale și pe Web.

ArcCatalog permite organizarea, găsirea și utilizarea datelor GIS, precum si deținerea datelor utilizând metadatele bazate pe standarde.

3.3 Crearea unui geodatabase

Instrumentul de creare a fișierelor Geodatabase permite stocarea de fișiere care să corespundă unei versiuni mai vechi a ArcGIS. Acest lucru permite impartirea de date cu persoane care au versiuni mai vechi ale ArcGIS, care ar putea să nu poată deschide noi versiuni ale bazei geografice.

Formatul de date Geodatabase permite stocarea straturilor sau a colecțiilor de straturi (feature datasets). Clasele de elemente și atributele aferente sunt stocate în tabele ale RDBMS-ului.

Un geodatabase contine o colecție de seturi de date. Există trei tipuri:

File geodatabases – Stocate ca dosare într-un sistem de fișiere. Fiecare set de date este păstrat ca un fișier care poate scala până la 1 TB în dimensiune. Fișierul geodatabase este recomandat în baza geodatabazelor personale.

Geodatabases personale – toate seturile de date sunt stocate într-un fișier de date Microsoft Access, care are o dimensiune limitată de 2 GB.

Geodatabases pentru intreprinderi – De asemenea, cunoscute sub denumirea de geodatabase multiuser, ele pot fi nelimitate în ceea ce privește dimensiunea și numărul de utilizatori. Stocată într-o bază de date relațională utilizând Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, IBM Informix sau PostgreSQL.

Fig. 3.2 Crearea unui geodatabase local

3.3 Vectorizarea DN 68 pe ortofotoplan

In vederea creării bazei de date, s-au utilizat ortofotoplanurile existente pe care s-a vectorizat lungimea DN 68 prin polilinie.

Datele vectoriale sunt compuse din linii sau arce, definite de punctele de început și de sfârșit, care se întâlnesc la noduri. Locațiile acestor noduri și structura topologică sunt de obicei stocate în mod explicit. Caracteristicile sunt definite doar de limitele lor, iar liniile curbe sunt reprezentate ca o serie de arce de legătură.

Stocarea vectorilor implică stocarea unei topologii explicite, însă stochează doar acele puncte care definesc o caracteristică și tot spațiul în afara acestor caracteristici este "inexistent".

Un GIS bazat pe vectori este definit prin reprezentarea vectorială a datelor sale geografice. În funcție de caracteristicile acestui model de date, obiectele geografice sunt reprezentate explicit și, în cadrul caracteristicilor spațiale, sunt asociate aspectele tematice.

Ortofotoplanul în format digital este un produs aerofotogrammetric la scară, reprezentand o porțiune a suprafeței terestre. Fiind realizat dintr-o serie de ortofotoimagini suprapuse longitudinal și transversal, de fapt ortofotoplanul este o hartă foto ce oferă informații vizuale de acuratețe asupra unei suprafețe de teren.

Fig. 3.3 Vectorizarea liniei DN 68 pe ortofotoplan

De asemenea, cu ajutorul funcției Editare in ArcMap, se poate prelungi polilinia existentă a DN ului, asa cum se vede in captura de mai jos:

Fig. 3.4 Editare DN 68 prin vectorizare

Dupa vectorizarea drumului, pot exista neconcordanțe in detaliu intre polilinia trasată si linia terenului. Prin urmare, cu ajutorul funcției Editare, se aliniază in mod automat polilinia cu DN 68, in acest fel asigurandu-se o precizie maximă de vectorizare indiferent de gradul de mărire a hartii.

Fig. 3.5 Alinierea poliliniei cu linia tereneului aferenta DN 68 – detaliu

3.4 Georeferențierea datelor

Un sistem geografic utilizează o suprafață sferică tridimensională pentru definirea pozițiilor la un moment dat pe suprafață pământului. Un sistem geografic include o unitate de măsură unghiulară, un datum și un prim meridian. Un punct se definește prin longitudine si latitudine (unghiurile sunt măsurate dinspre centrul pământului către un punct dat pe suprafață terestră).

Un sistem de coordonate se defineste pe o suprafață plană și bidimensională. Sistemul proiectat se bazează pe sistemul geografic de coordonate, care are la bază o sferă.

În cazul unui sistem proiectat de coordonate, identificarea pozițiilor se face pe un grid, originea sistemului fiind în centrul gridului, prin coordonatele x și y. Fiecare poziție data are 2 valori specifice care o referențiază fată de poziția centrală. Latitudinea specifică poziția orizontală, iar longitudinea poziția verticală.

Suprafața tridimensională trebuie transformată indiferent de modul de lucru. Transformarea matematică descrisă mai sus poarta numele de proiecția harții.

Prin reprezentarea suprafeței terestre în două dimensiuni, se ajunge la anumite distorsiuni în formă, distanță sau direcție. Proiecția harții utilizează formule matematice care leagă coordonatele sferice de coordonatele plane. Existența mai multor tipuri de proiecții determină o serie de distorsiuni.

Tipurile de proiecții utilizate sunt: cilindrice, conice și plane.

Datele stocate în GIS sunt referentiate astfel încât să corespundă poziției corecte de pe suprafață terestră. În acest scop, sunt realizate următoarele operații:

•proiectarea datelor;

•transformarea coordanatelor;

•ajustarea datelor (rubersheeting).

În acest sens, s-a procedat la transformarea coordonatelor din Sistemul Stereo 1970 în Sistemul deReferinta WGS 84.

Fig. 3.6 Transformarea coordontatelor din Stereo70 in WGS84

3.5 Topologie

Topologia reprezintă conceptul matematic prin care sunt reprezentate în mod explicit relațiile spațiale dintre elemente (vecinătate, continuitate, interconexiune). Utilizând topologia se pot determina obiectele adiacente unui obiect, elementele pe care le intersectează, mărimea unui obiect, etc.

Datele vector pot fi topologice și netopologice. În topologie se folosesc relații spațiale specifice pentru definirea proprietatatii spațiale. Acest model este caracterizat prin:

• nod sau joncțiune – toate liniile au puncte de început și de sfârșit

• intersecție – liniile au în comun o joncțiune/nod

• liniile se pot modela astfel încât să formeze poligoane

• liniile se pot conecta în vederea formarii poligoanelor în stânga sau în dreapta lor.

Fig. 3.7 Topologie

De asemenea, cu ajutorul Instrumentului Topologie, se pot crea diverse reguli, precum: sa nu se intersecteze anumite linii, sa nu existe pseudonoduri, sa nu existe suprapuneri de linii, etc.

Fig. 3.8 Reguli in topologie

În acest sens, este prezentată mai jos o captură care evidențiază o eroare în topologie, și anume faptul că două linii nu se intersectează. Astfel, se poate corecta, urmând a se realiza o singură polilinie a DN-ului la final.

Fig. 3.9 Eroare in topologie

3.6 Crearea tabelului de atribute ale drumului

Ulterior corecțiilor aplicate utilizând Topologia, urmează realizarea unei singure polilinii. Pe cale de consecință, din modul Editare, se face o singură polilinie cu comanda Merge, creându-se un tabel cu atributele drumului.

Layerului creat i se asociază un tabel de atribute. In acest sens, pentru orice obiect spațial, există un corespondent unic care stochează atributele corespunzătoare. Obiectele spațiale și atributele sunt legate prin identificatori specifici.

Fig. 3.10 Crearea unui tabel de atribute

Un tabel reprezintă colecția tuturor înregistrărilor (rândurile tabelului) și a câmpurilor (coloane). Datele dintr-o coloană specificătrebuie să fie la fel (numere, texte sau date). Coloanele au nume unice în cadrul aceluiași tabel,. Un anumit tip de câmp stochează un tip diferit de valori. Oricărui tip de date spațiale îi corespunde un format tabelar.

Atributele datelor spațiale se stochează în tabelele elementelor. În cazul în care este necesară stocarea în tabele separate, se pot asocia tabele cu cheie comună. O valoare comună a cheii primare permite asocierea tabelelor.

Cheia primară reprezintă o coloana tabelului în care se pot stoca valori unice de identificare unică a înregistrărilor. Un tabel are o singură cheie primara.

Relația dintre tabele se caracterizează prin cardinalitate (prin cardinalitate se intelege cator obiecte "A" ii corespund obiectele "B"). În acest sens, există următoarele tipuri de cardinalitate: unul –la-unul, unul – la-mai multi; mai multi – la – unul sau mai multi- la –mai multi.

Pentru a conecta 2 tabele, este necesar a fi cunoscuta cardinalitatea acestora.

Asocierea tabelelor se realizează prin intermediul claselor de relații. Astfel, tabelele sunt legate virtual. Cele mai importante caracteristici ale claselor de relații sunt editarea, interogarea sau simbolizarea datelor în oricare dintre tabele.

3.7Modelarea hartii cu ajutorul atributelor

Ulterior pașilor premergători finalizării hărții modelate privind viabilitatea DN 68 descriși mai sus, s-a procedat la încărcarea și simbolizarea pe hartă a datelor completate și actualizate pentru fiecare bornă aferentă DN 68.

Fig. 3.11 Încarcare date pentru pozițiile kilometrice ale bornelor – pasul 1

Fig. 3.12 Încarcare date pentru pozițiile kilometrice ale bornelor – pasul 2

Fig. 3.13 Simbolizarea bornelor aferente DN 68 pe hartă

Fig. 3.14 Simbolizarea bornelor aferente DN 68 pe hartă – Detaliu

s

Fig. 3.15 Încarcarea bazei de date privind pozițiile kilometrice ale bornelor

Pozitiile kilometrice de inceput si de sfarsit se identificăîn conformitate cu Ordonanța nr. 43/1997 privind regimul drumurilor, urmand ca ulterior să se seteze atributele pe capetele drumului.

Fig. 3.16 Limitele DN-urilor stabilite conform OG nr. 43/1997

3.8 ArcToolbox

ArcToolbox se găsește pe bara standard; accesarea ArcToolbox deschide caseta cu uneltele aferente softului. Instrumentul ArcToolbox poate fi accesat din ArcMap și din ArcCatalog.

Unelte oferite depind de licența folosită, cele mai multe și complexe unelte pentru analiza datelor oferindu-le ArcInfo.

ArcToolbox este, de fapt, o colecție de unelte în vederea efectuării unei bune analize GIS, precum și pentru managementul și conversia datelor.

Fig. 3.17 Interfata ArcToolbox

Astfel, cu ajutorul ArcToolbox, se creează o nouă rută cu bornele kilometrice încărcate, permițând accesul virtual la DN 68 prin utilizarea distanțelor kilometrice și nu în coordonate ale punctelor.

Fig. 3.18 Creare ruta DN 68

3.8.1 Calibrarea

Este posibilă ajustarea măsurilor de traseu pentru a corespunde locațiilor de măsurare cunoscute, utilizând o procedură numită calibrare. Calibrarea ajustează măsurătorile traseului prin citirea informațiilor măsurate stocate ca atribut într-o clasă de caracteristici punct.

Fiecare punct se încadrează pe ruta specială pe care o calibrează sau într-o anumită toleranță a liniei de traseu. Multe puncte pot fi folosite pentru a calibra un singur traseu.

În timpul procesului de calibrare, se creează un nou punct în care fiecare punct de calibrare intersectează traseul. Valoarea măsurată pe aceste noduri noi corespunde valorii măsurate stocate ca atribut punct. Valorile măsurate pe alte noduri de traseu preexistente pot fi interpolate și / sau extrapolate.

Procesul de calibrare creează un nou punct pentru fiecare punct din toleranța specificată.

Fig. 3.19 Calibrare ruta DN 68

Instrumentul Find permite localizarea fiecărei borne kilometrice încărcate utilizând un nume-loc pentru a găsi funcții care se potrivesc cu anumite valori de atribute și pentru a găsi locații utilizând referințe liniare.

Fig. 3.20 Afisarea bornei de la km 10 a a DN 68

3.9 Segmentarea dinamică a DN 68

Ulterior stabilirii bornelor kilometrice pe hartă, precum și accesarea corespunzătoare a acestora, urmează segmentarea DN 68 din 200 m în 200 m și apoi completarea cu atribute precum: tipul de drum, poziția kilometrică, starea tehnică a drumului, clasa de trafic, etc.

Fig. 3.21 Segmentarea DN 68

3.10 Afișarea rezultatelor

Rezultatele pot fi reprezentate grafic pe hartă, fiind însoțite și de o descriere sub forma unui raport, însă și sub forma tabelară, care să conțină valorile calculate prin analiza GIS efectuată.

De asemenea, viabilitatea drumurilor pe o hartă dinamică poate fi pusă la dipozitia publicului pe web. In afară unor harți, se pot pune la dispoziția utilizatorului rapoartele sau graficele care să evidențieze diverse caracteristici ale temelor. ArcMap are doua modalități de vizualizare a datelor:

• dată view (pentru explorare, editare, analiza si simbolizare a datelor) – vizualizare unică a imaginii

• layout view (pentru aranjarea imaginii pentru printare sau publicare în format digital si aducerea unor elemente ale hărții, precum scara, titlu, legenda și orientare) – vizualizare multiplă pentru publicare sau printare. Limita unui layer din punct de vedere al vizibilității poate fi definită în caseta Properties a fiecărui Layer (click-dreaptă, opțiunea Properties, General).

Pentru a află informațiile despre elementele straturilor care alcătuiesc harta, se utilizează instrumentul Identify. Astfel, se deschide o fereastră care afișează toate informațiile conținute în baza de date a stratului pentru elementul selectat, permițând accesul la informații precum ID-ul elementului, faptul că este vectorial de tip polilinie, numele, suprafață, precum și toate informațiile introduse în baza de date prin funcția Attribute Table.

În vederea verificării hartii modelate, se selectează un sector de drum utilizând funcția Identify, urmând a se afișa cu o mare acuratețe viabilitatea drumului pe porțiunea selectată, în funcție de atributele încărcate (DRDP-ul de care apartine, tipul drumului, km de inceput si de sfarsit, clasa de trafic, capacitatea portanta, coeficientul de rugozitate HS, clasa de performanțǎ (CP), indicele global de degradare IG, coeficientul IRI (lndicele international de uniformitate).

Fig. 3.22 Viabilitatea unui sector de drum aferent DN 68

4. CONCLUZII

Lucrarea de diplomă „Utilizarea GIS-T in domeniul rutier” abordează o temă de mare actualitate, tehnologia GIS (sistemelor informaționale geografice) fiind o tehnologie în continuă dezvoltare, un instrument computerizat pentru maparea și analizarea tuturor elementelor existente pe suprafața terestră.

Lucrarea ofera o prezentare de dezvoltare a GIS-T, împreună cu o descriere a principalelor sale caracteristici.

Aplicarea tehnologiei GIS în ingineria transporturilor are următoarele scopuri:

• asigurarea tehnologiei pentru planificarea, dezvoltarea, operarea și optimizarea sistemelor de transport;

• deschiderea noilor orizonturi în planificarea și ingineria transporturilor;

• asigurarea comunicării printr-o înțelegere interactivă între public și profestionistii în transporturi.

Lucrarea este concepută ca o sinteză a principiilor de baza ale tehnologiei GIS-T, a modelelor de reprezentare și a celor mai importante probleme ce trebuie abordate în dezvoltarea unui astfel de sistem informațional geografic în domeniul informațiilor spațiale ale infrastructurii rutiere.

Scopul lucrării este de a prezenta modul de actualizare a informațiilor spațiale aferente infrastructurii naționale, precum și modul în care se crează o baza de date completă care permite utilizatorului accesarea informațiilor asupra caracteristicilor tehnice drumurilor naționale. În acest sens, datele pot fi disponibile în varianta web sau în aplicații tehnologice dezvoltate pe modelul spațial creat.

În afară utilizării datelor de către publicul larg, acestea pot determina o serie de alte aplicații necesare coordonării traficului rutier prin afișarea rutelor în funcție de greutățile și dimensiunile maxime permise autovehiculelor.

De asemenea, având la dispoziție datele complete aferente stării infrastructurii rutiere înglobate într-un sistem informațional geografic, se pot crea o serie de aplicații care să permită rutarea autovehiculelor în funcție de necesitățile conducătorilor auto, această tehnologie fiind practic într-o continuă dezvoltare.

Existența acestui sistem permite colectarea, stocarea, manipularea, prelucrarea, analizarea și vizualizarea tuturor tipurilor de date necesare accesării informațiilor privind caracteristicile tehnice ales drumurilor, determinând, implicit, o mai bună organizare a informațiilor existente.

În viitorul apropiat, GIS-T va beneficia de o serie de tehnici legate de sistemele informationale geografice, creand criterii de utilizare pentru a determina cum se poate îmbunătăți infrastructura rutiera.

GIS-T poate fi apoi folosit pentru a evalua efectele de schimbare a infrastructurii, aceste informații permitand introducerea dinamica în baza de date. Dezvoltarea criteriilor de design pentru rutare, bazate pe cunostintele de consiliere in orientare, permite considerarea nu numai a caracteristicilor sistemului rutier, dar și a caracteristicilor utilizatorii care solicita informatii prin aplicatiile aferente GIS-T.

Utilizarea sistemului de informații geografic împreună cu sistemul de poziționare globală este esențială în localizarea vehiculului. GIS-T reprezintă un instrument analitic de excepție pentru orice sistem care are locație, spațiu și dimensiune. Beneficiile de management al transportului eficient utilizând GIS-T includ facilizarea traseelor și micșorarea timpilor de conducere a autovehiculului, precum și creșterea siguranței personale.

GIS-T se dovedește a fi un instrument eficient pentru gestionarea facilitătilor, contribuind la economisirea timpului și la reducerea semnificativă a costurilor.

Tehnologia GIS a deschis noi orizonturi în planificarea transportului și, mai ales, în modelarea cererii de călătorie. GIS-T reprezintă instrumentul de planificare în transport care transmite vizual implicațiile actuale ale deciziilor de planificare pentru utilizatori. GIS oferă un mijloc de comunicare care permite o înțelegere interactivă între public și profesioniștii în transporturi. Această tehnologie a dezvoltat un instrument esențial pentru utilizarea mai eficientă a datelor spațiale.

În viitor este puțin probabil să existe un sistem geografic în transporturi care să ignore impactul copleșitor al GIS-T ca sub-disciplină în domeniul rutier. GIS-T este, de fapt, interdisciplinar prin natura sa, iar geografii și drumarii, având cunoștințe adecvate în geografie și transport, sunt bine poziționați pentru a urmări studiile GIS-T, precum și pentru a oferi asistență în implementarea GIS-T adresată în problemele reale ale infrastructurii rutiere.

Având în vedere creșterea rapidă în domeniul Internetului și a comunicațiilor wireless din ultimii ani, un număr din ce în ce mai mare a aplicațiilor GIS-T va apărea, în special pentru direcțiile de navigare, acesta fiind cea mai comună din punct de vedere comercial. Sistemul de poziționare globală în transporturi va fi disponibil ca dispozitiv încorporat în vehicule, precum și ca dispozitiv portabil și predominant în aplicații ale telefoanelor inteligențe.

O altă tendintă observată în ultimii ani este numărul tot mai mare de aplicații GIS-T în sectorul privat, în special pentru aplicații de logistică. Deoarece multe întreprinderi implică operațiuni de ordin geografic (de exemplu centre de distribuție, magazine de vânzare cu amănuntul, locația clientului), GIS-T poate fi un instrument util pentru o varietate de aplicații logistice. Multe dintre aceste aplicații logistice se bazează pe analiza și procedura de modelare a GIS-T, cum ar fi problemele de rutare și facilitatea de locație.

Bibliografie

1. AL-RAMADN, B., 2002, Introduction to sGeographic Information Systems Technology and Its Applications. Review2002: College of Environmental Design, KFUPM, Dhahran, 2002, 113-120

2. Gupta, P., Jain, N., Sikdar, P.K., and Kumar, K., 2003 Geographical Information System in Transportation Planning. Map Asia Conference.

3. Vonderohe, A. P., Travis, L., Smith, R. L., and Tasai, V., 1993, Adoption of Geographic Information System for Transportation, Transport Research Board, National Research Council, Washington, DC, NCHRP Report 359.

4. Ren Peng, Z., and Beimborn, E. A., 1998, Internet GIS and its Applications in Transportation. TR News. Santhakumar, S.M., Gokuldas, G.

5. Alterkawi, M., 2001, Application of GIS in Transportation Planning.

6. SUTTON, J.C., CEVLLOS, F., FARIA, D., KAMLER, B., MILLAN, L., PALMERLEE, T., SANCHEZ, T.W., SHIFFER, M., WATANABE, W., and WIGGINS, W., 2004, Geographic Information Systems Applications in Transit, Transportation Research Board, Washington, DC, TCRP Synthesis 55.

7. Maria Antonia Brovelli – History of GIS

8.Grigoraș, I. (2008), Sistem complex de aplicare a tehnicilor GIS și Teledetecției în sprjinul activităților de gestiune integrate a zonei costiere

9. Ordonanța nr. 4/2010, privind instituirea Infrastructurii Naționale pentru Informații Spațiale în România si Ordonanța nr. 43/1997 privind regimul drumurilor

10. Rus, T., Moldoveanu C., Danciu V., – Considerations on the State of Romanian National Geodetic Network. Journal of Geodesy and Cadastre, RevCAD No. 13, 2012;

11. Păunescu, C., Mocanu V., Dimitriu S.G., – Sistemul Global de Poziționare GPS. Editura MatrixRom, 2006;

12. Moldoveanu, C., – Sisteme de referință și de coordonate, Ed. CONPRESS, București, 2004;

13.Dragomir, P., Rus, T., Avramiuc, N., – Sisteme de referință și de coordonate ETRS 89 DIN România (RO-ETRS89), Agenția Națională de Cadastru și Publicitate Imobiliară, București, 2007;

14.Dragomir, P.I., Rus, T., Dumitru, P., – Integrarea Rețelei Naționale de Stații GPS Permanente în Rețeaua Europeană EUPOS, conferința Tehnologii Moderne pentru Mileniul III, Oradea, 2005;

15.Dragomir, P.I., Rus, T., Dumitru, P., – Rețeaua națională de stații GPS permanente a României, Revista CAD-journal of Geodesy and Cadastre, 2005;

16. https://ro.wikipedia.org/wiki/GIS

17.http://geo-spatial.org

18.http://inspire.jrc.ec.europa.eu

19.http://www.ancpi.ro

20.http://www.cngcft.ro

21.http://www.esri.ro

22.http://www.eupos.org

23.http://www.galileo-industries.net

24.http://www.gnss.com

25.http://www.edndoc.esri.com

26.http://www.opengis.org (OpenGIS Consortium Homepage)

27. http://www.gisdevelopment.net

Lista figuri

Fig. 1.1 Instrumente de colectare a datelor si rolul GIS 11

Fig. 1.2 Structura unui GIS 12

Fig. 1.3 Formatul raster 13

Fig.1.4 Entități de reprezentare în GIS 14

Fig. 2.1 VRP – Problema de rutare a autovehiculelor 28

Fig. 2.2 Facilitatea cea mai apropiata 29

Fig. 2.3 Zona de servicii cea mai apropiata 29

Fig. 2.4 Origine-Destinație (OD) 30

Fig. 3.1 Tipuri de licență ale programu ArcGIS 33

Fig. 3.2 Crearea unui geodatabase local 36

Fig. 3.3 Vectorizarea liniei DN 68 pe ortofotoplan 37

Fig. 3.4 Editare DN 68 prin vectorizare 37

Fig. 3.5 Alinierea poliliniei cu linia tereneului aferenta DN 68 – detaliu 38

Fig. 3.6 Transformarea coordontatelor din Stereo70 in WGS84 39

Fig. 3.7 Topologie 40

Fig. 3.8 Reguli in topologie 40

Fig. 3.9 Eroare in topologie 41

Fig. 3.10 Crearea unui tabel de atribute 42

Fig. 3.11 Încarcare date pentru pozițiile kilometrice ale bornelor – pasul 1 43

Fig. 3.12 Încarcare date pentru pozițiile kilometrice ale bornelor – pasul 2 43

Fig. 3.13 Simbolizarea bornelor aferente DN 68 pe hartă 44

Fig. 3.14 Simbolizarea bornelor aferente DN 68 pe hartă – Detaliu 44

Fig. 3.15 Încarcarea bazei de date privind pozițiile kilometrice ale bornelor 45

Fig. 3.16 Limitele DN-urilor stabilite conform OG nr. 43/1997 46

Fig. 3.17 Interfata ArcToolbox 47

Fig. 3.18 Creare ruta DN 68 48

Fig. 3.19 Calibrare ruta DN 68 49

Fig. 3.20 Afisarea bornei de la km 10 a a DN 68 50

Fig. 3.21 Segmentarea DN 68 51

Fig. 3.22 Viabilitatea unui sector de drum aferent DN 68 53