Материалы XI международной (четырнадцатой екатеринбургской) научно-практической конференции

Информационная поддержка решения городских транспортных проблем

С.Ю. Балынин

Состояние городских транспортных систем (ТСГ) большинства крупных российских городов нельзя назвать удовлетворительным. Частые задержки повышают затраты времени на передвижения по городу как на индивидуальном, так и на общественном транспорте. Основной причиной является возрастающий уровень автомобилизации населения при практически неизменной транспортной сети большинства городов. Даже наиболее благополучные в этом отношении города Москва и Санкт-Петербург не могут решить проблему. Модификация ТСГ - мероприятие дорогое и долговременное, требующее принятия обоснованных и проверенных решений. Именно в связи с этим обстоятельством стоит уделить особое внимание средствам поддержки принятия решения, а также инструментам его реализации.

Для сбора, хранения и анализа данных по планировке городов, расселению, существующим транспортным коммуникациям наиболее подходят геоинформационные системы (ГИС). Повысить эффективность проектирования позволяют системы автоматизированного проектирования (САПР).

Основой любой ГИС является электронная карта, на которую наносятся данные о размещении населения на территории города, положении значимых центров тяготения, определяются существующие транспортные связи и их характеристики. Условно задачи, которые необходимо решить для превращения электронной карты в ГИС систему для транспортной отрасли города, можно разделить на две группы – задачи: 1)  сбора и ввода данных о населении, о расселении, пунктах тяготения и т.д.; 2) по описанию характеристик существующей и прогнозируемой УДС.

Рассмотрим, какие инструменты и решения предлагают разработчики ГИС систем для решения поставленных задач. Стандартными инструментами современных ГИС возможно автоматически по табличным данным разместить на территории города промышленные предприятия и организации, учебные заведения, предприятия культурно-бытового обслуживания, вокзалы и т. д., то есть зоны тяготения населения, а при необходимости и определить расселение сотрудников интересующих предприятий. Трудозатраты на выполнение этой работы будут значительно ниже, чем при ручном распределении, а точность значительно выше, чем при использовании различных существующих моделей расселения.

Распределение населения по территории города характеризуется менее жесткими требованиями к точности положения каждого конкретного жителя – достаточно знать численность населения каждого конкретного района. В данном случае возможно распределить население по территории города комбинированием запросов к базе данных, содержащей информацию по населению.

Вторая группа задач - это задачи по описанию характеристик участков УДС. Основная проблема заключается в разработке модели базы данных [1]. Такая модель для транспорта (в том числе и городского) уже существует  [2,3] и предлагается для использования. Разработчики приводят не только сведения о структуре таблиц и их содержании, но также предлагают для оценки возможностей модели демонстрационный пример транспортной ГИС по городу Санта-Барбара (США).

Сбор данных по городскому транспортному комплексу не является самоцелью, суть геоинформационных систем в предоставлении возможности анализа собранных данных. ГИС позволяют решать задачи анализа расселения трудящихся предприятия по отношению к месту работы, определять удалённость населения от интересующих центров, производить анализ плана города с точки зрения потребности в транспорте, помогают при транспортном районировании и определении численности населения районов, позволяют определять плотность транспортной сети, обеспеченность населения общественным транспортом и т.д. Возможности стандартных ГИС могут быть расширены за счёт подключения дополнительных модулей. Для ГИС MapInfo можно отметить такие модули как ChronoVia и ChronoMap, реализующие функции поиска кратчайших расстояний и создания и анализа карт транспортной доступности.

Задача модификации городской транспортной системы заключается не только в определении и распределении транспортных потоков по городской УДС. Участки УДС также должны изменятся в соответствии с определенными требованиями. Конечно же, разработка проекта реконструкции конкретной улицы или ее участка – задача иная, нежели рассмотренная выше и решать эту задачу будут другие специалисты. Но, тем не менее, жесткая взаимосвязь транспортных проблем с одной стороны и конкретных характеристик участков УДС с другой – очевидна. Отсюда следует, что вполне логично и даже желательно создание системы, позволяющей последовательно решать различные задачи по транспортной системе, двигаясь от общего к частному. То есть, собрав и проанализировав данные по населению и местам их интересов в совокупности с существующей транспортной системой, определить слабые места  существующей транспортной системы, наметить пути решения поставленной задачи и решить ее, выпустив конкретные проекты реконструкции участков УДС, выполнив все это в рамках одной системы (единого информационного пространства).

Сегодня можно утверждать, что первые шаги по разработке подобных систем сделаны. Более того, эти системы уже возможно использовать при проектировании. Речь идет о разработке компании Autodesk – называемой LandDesktop включающей в себя Map и дополнительные модули Survey и Civil Design, а также о разработке компании Bentley и ее программном продукте MicroStationс целым семейством дополнительным модулей, включающем модули пространственного анализа и модули работы над транспортными коммуникациями.

Описать компоненты разработки Autodesk можно следующим образом. AutoCADMap необходим для решения задач, присущих ГИС: подготовка электронной карты города, ввод данных по характеристикам картографических объектов и анализ накопленных данных. Именно в этом модуле решаются задачи на графе УДС по поиску оптимальной траектории движения. Несмотря на то, что перечень функций подходящих для решения задач городского транспорта в AutoCADMap не велик и уступает упоминавшимся ГИС, но, тем не менее, основные функции сбора и анализа данных он содержит. Более того, необходимые функции могут быть разработаны проектировщиками при помощи встроенного языка Basic. Следующие модули можно отнести к компонентам САПР системы проектирования транспортных сооружений. Land Desktop определяет основные характеристики цифровой модели объекта, параметров вывода конструкторской документации, а также содержит функции по построению цифровой модели местности и плановым построениям. За получение данных для цифровой модели местности отвечает модуль. Этот модуль позволяет принять данные с электронных регистраторов и производить обработку полевых измерений. Модуль Civil Design< необходим непосредственно для проектирования. Он позволяет строить продольные и поперечные профили и определяет объемы работ. Практически таким же образом можно описать модули MicroStation. Но принципиально обе системы похожи друг на друга и имеют одинаковые причины не позволяющих их использовать в практическом проектировании. При отсутствии принципиальных противоречий в подходе к проектированию УДС результаты предоставляются в соответствии с американскими нормами. Вообще это не является серьезным препятствием, так как обе системы имеют встроенные языки программирования, позволяющие без особых проблем адаптировать системы под российские стандарты.

Стоит отметить, что если в области ГИС и САПР по проектированию транспортных коммуникаций имеются отечественные разработки аналогичные зарубежным, то в области интегрированных систем таких разработок пока нет.

Изучение материалов по Land Desktop и дополнительным модулям не выявили принципиальных противоречий в подходах к проектированию УДС.

Литература

1. Балынин С.Ю. Построение модели данных для автоматизированной системы проектирования городских транспортных сетей  // Социально-экономические проблемы развития транспортных систем городов и зон их влияния/ Материалы IX международной (двенадцатой екатеринбургской) науч.-практ. конф. – Екатеринбург: АМБ,2003, с.

2.http://support.esri.com/index.cfm?fa=downloads.dataModels.filteredGateway&dmid=14

3.http://www.geog.ucsb.edu/~curtin/unetrans/UNETRANS_index.htm


© S.Waksman, 2002.