bakalárska práca

možnosti výpočtu charakteristík dopravnej siete štátov a miest

autor: Adam Tóth
vedúca práce: doc. Ing. Zdena Dobešová, Ph.D.
Katedra geoinformatiky PřF UP
Olomouc 2022

Výsledkami práce sú:

Toolbox a nástroje

Určené pre ArcGIS Pro (testované pre verzie 2.8.3 a 2.9.2). Toolbox si užívateľ pridá do toolboxov v ArcGIS Pro projekte a nástroje v ňom spúšťa ako bežné nástroje v geoprocessingu.
Všetky nástroje ponúkajú možnosť nastaviť súradnicový systém, v ktorom má výpočet prebehnúť, možnosť výberu úložiska a formátu výstupnej vrstvy (shapefile v priečinku alebo feature class v geodatabázi) a možnosť výberu výstupnej vrsty (šesťuholníková mriežka s nastaviteľnou veľkosťou alebo polygónová vrstva vybraná užívateľom).
Všetky nástroje majú vo svojom programovom kóde komentáre, "komunikujú" s užívateľom počas behu nástroja vypisovaním správ do dialógového okna a obsahujú nápovedu, ktorá užívateľovi vysvetlí, čo nástroj robí a čo je potrebné vložiť do vstupných parametrov.
Nasledujúca tabuľka ponúka prehľad nástrojov, aké charakteristiky dopravnej siete počítajú a aké vstupné dáta potrebujú.

Nástroj Charakteristiky Vstupné dáta
Transport infrastructure area UA Podiel plochy pokrytej dopravnou infraštruktúrou
Hustota dopravnej infraštruktúry (plocha na obyvateľa)
Urban Atlas 2018 LCLU polygónová vrstva
Highways OSM Podiel dĺžky diaľnic na celkovej dĺžke cestnej siete
Hustota diaľnic (dĺžka na rozlohu územia)
Vrstva ciest z OSM
Transport network EU Population Grid Hustota ciest/železníc na rozlohu územia
Hustota ciest/železníc na obyvateľa
Vrstva ciest alebo železníc z OSM
GEOSTAT populačný grid 1 km2
Bridges Tunnels OSM Hustota ciest/železníc na rozlohu územia
Hustota mostov na dĺžku ciest/železníc
Hustota tunelov na dĺžku ciest/železníc
Vrstva ciest alebo železníc z OSM
Fractal dimension Dopravné zabezpečenie (polovica fraktálnej dimenzie) Akákoľvek líniová vrstva, napr. cestná alebo železničná sieť
Summary Transport Index Sumárny dopravný index (súčet decilov jednotlivých charakteristík, možnosť nastavenia váh pre jednotlivé charakteristiky) Polygónová vrstva s aspoň 1 vypočítanou charakteristikou z predchádzajúcich nástrojov

Nástroje Fractal dimension a Summary transport index.

Oprava a úprava existujúceho skriptu

Skript Fractal dimension, prezentovaný v tejto práci, vznikol opravou a úpravou skriptu FractalDimensionCalculation, naprogramovaný Svitlanou Kuznichenko v roku 2020 ako súčasť článku Geospatial Assessment of the Territorial Road Network by Fractal Method (Karpinski a spol., 2020). Tento článok je uvedený v sekcii Metódy a dáta v časti literatúra.
Jednou z dôležitých zmien bola oprava hlavného while-cyklu, ktorý bežal pre všetky hexagóny bez ohľadu na to, či bolo možné pre ne počítať fraktálnu dimenziu alebo nie. V upravenom skripte while-cyklus beží len pre hexagóny, ktoré obsahujú cestnú sieť a preto je možné na ich území vypočítať fraktálnu dimenziu.
Ďalej boli do skriptu implementované kontroly vstupných dát, ktoré pôvodný skript neobsahoval.
Navyše pôvodný skript bol programovaný pre ArcMap, takže funkcie a syntax boli zmenené tak, aby vyhovovali ArcGIS Pro.
Všetky zmeny sú popísané v texte tejto bakalárskej práce v kapitole 5.
Autorka pôvodného skriptu, Svitlana Kuznichenko, bola kontaktovaná a súhlasila so zmenami.

Sumárny dopravný index

Nástroj Summary transport index vypočíta sumárny dopravný index, ktorý komplexne ohodnotí dopravnú sieť na danom území.
Do tohto indexu vstupuje polygónová vrstva, v ktorej sú vypočítané charakteristiky z predchádzajúcich nástrojov, stačí však, aby v nej bola aspoň jedna.
Index je počítaný ako súčet decilov charakteristík, ktoré sa nachádzajú vo vstupnej vrstve, pričom užívateľ môže vybrať, z ktorých charakteristík chce index vypočítať a akými váhami (číslami 0-10) sa majú násobiť decily.
Užívateľ má tak voľnosť v konštrukcii vlastného sumárneho dopravného indexu, takže si môže spustiť iba tie nástroje, ktoré počítajú ním vybrané charakteristiky a naviac má možnosť na niektoré charakteristiky klásť väčší dôraz vďaka vyššej hodnote váhy.

Výstupy z nástrojov.

Výstupné vrstvy po testovaní

Pre každé mesto a štát boli spustené všetky nástroje, okrem nástroja Transport infrastructure area UA, ten bol spustený iba pre mestá.
Nástroje Transport network EU Population Grid, Bridges Tunnels OSM a Summary transport index boli pre každé územie spustené 2-krát.
Prvé dva nástroje preto, lebo raz bola vstupom vrstva ciest a raz vrstva železníc a Summary transport index bol spustený 2-krát z dôvodu rozdielneho nastavenia váh.
Pre mestá bol použitý hexagónový grid s veľkosťou 50 km2, pre štáty s veľkosťou 1000 km2.
Testovanie prebiehalo tak, že pri spustení 1. nástroja bol vygenerovaný hexagónový grid so zvolenou veľkosťou a tento grid sa vložil do ďalšieho nástroja ako vlastná polygónová vrstva.
Takto bolo zaistené, že výstupná vrstva bola rovnaká pri všetký nástrojoch a po spustení posledného sa vo výstupnej vrstve nachádzali vypočítané všetky charakteristiky, takže táto vrstva mohla hneď vstúpiť do výpočtu sumárneho dopravného indexu.

Mapy

Z výstupu každého nástroja bola vytvorená jedna ukážková mapa, takže spolu 6 máp.
Územím, pre ktoré boli mapy spracované, je funkčná mestská oblasť Bratislava.