GIS för transportlogistik PDF
Preview GIS för transportlogistik
GIS för transportlogistik – förutsättningar och möjligheter Björn Andersson TRITA-NA-E05152 Numerisk analys och datalogi Department of Numerical Analysis KTH and Computer Science 100 44 Stockholm Royal Institute of Technology SE-100 44 Stockholm, Sweden GIS för transportlogistik – förutsättningar och möjligheter Björn Andersson TRITA-NA-E05152 Examensarbete om 20 poäng inom fristående kurs i datalogi Stockholms universitet år 2005 Handledare på Nada var Kjell Lindqvist Examinator var Stefan Arnborg Referat Detta examensarbete undersöker förutsättningarna för att använda sig av GIS (geografiska informationssystem) och geografisk informationsvetenskap vid transportlogistiska beräkningar i form av nätverksanalys och ruttplanering. Arbetet har delats upp i tre delar. Dels behandlas teknologin GIS och dess förutsättningar att fungera som stöd vid transportlogistisk analys. Därefter behandlas just den specifika GIS-plattform som används som referens. Eftersom kopplingen mellan applikation och underliggande databas är av största betydelse för prestanda beskrivs till sist även den databas som använts i examensarbetet. Som referensplattform används en betaversion av ESRI:s ArcGIS 9.1 med tillägget Network Analyst. Underliggande databas är Tele Atlas MultiNet. Syftet med arbetet är att ge övergripande kunskaper i GIS utifrån ett transport- logistiskt perspektiv. Det ska kunna användas som ett underlag för framtida beslut om eventuell införskaffning och implementering av en GIS-plattform för transportlogistiska analyser och ruttplanering. De transportlogistiska beräkningar som användes för utvärdering av GIS- plattformen utfördes i samband med ett praktiskt fall i Falköping kommun. Fallet undersöker förutsättningarna för en omstrukturering av förnödenhets- transporter inom kommunen. GIS som teknologi och verktyg visade sig innehålla goda möjligheter för transportlogistiska analyser. Det kan användas vid all typ av planering, strategisk, taktisk och operativ. Till dess större fördelar kan räknas den tydliga visualiseringen av resultat. GIS-plattformen som användes visade sig fungera väl i kombination med databasen. Plattformen innehåller en stor mängd funktioner som ger flexibilitet men som kräver en hel del av dess användare. För att kunna nyttja all funktionalitet krävs goda GIS-kunskaper kombinerat med lika goda kunskaper inom transportlogistik och datastrukturer. En an- passning av plattformen kan vara att föredra för att förenkla handhavande och gränssnitt. Det underliggande topologiska nätverket är grunden till all nätverksanalys. Nätverket bygger i sin tur på den databas systemet arbetar mot. Möjligheterna till nätverksanalys är därför starkt kopplade till den information som databasen ger. Här finns svårigheter i att som användare av databas och GIS-plattform hitta och tolka informationen och sedan använda den på rätt sätt. Detta är något som bör vara konfigurerat och klart vid leverans och implementering av plattformen hos en organisation. Nyckelord: GIS, geografiska informationssystem, geografisk informationsvetenskap, transportlogistik, nätverk, ruttplanering, Network Analyst, Tele Atlas GIS for Transport Logistics – Conditions and Possibilities Abstract This Master's thesis investigates the conditions for using GIS (geographical information systems) and GIScience when performing transport logistic analysis using networks and route planning. The work is split into three parts. First the technology GIS is discussed and its conditions for supporting transport logistic analysis. Then, the specific GIS-platform used in the thesis, is discussed. Finally, since the connection between application and the under- lying database is of the outmost importance for performance, the database used for this thesis is discussed. The platform used as a reference is a beta version of ESRI:s ArcGIS 9.1 with extension Network Analyst. Underlying database is Tele Atlas MultiNet. The purpose of the project is to give comprehensive knowledge in GIS in a transport logistic perspective. It could be used as the basis for decisions in future concerning possible obtaining and implementing of a GIS-platform for transport logistic analysis using networks and route planning. The transport logistic calculations used for evaluating the GIS-platform were performed as a practical case in Falköping municipality. The case investigates the conditions for restructuring the transports of everyday commodities in Falköping municipality. GIS, as technology and tool, turned out to contain good possibilities for transport logistic analysis. It is useful at all levels of planning, strategic, tactical and operative. One of its greater benefits is clear and informative visualization of results. The GIS-platform, used in the thesis, turned out to be well-function in combination with the database. The platform contains a large amount of functions that give flexibility but take a lot of the user. To benefit by all functionality it takes good knowledge in GIS combined by good knowledge in transport logistic and data structures. Customizing the platform is preferred to simplify the management and the user interface. The underlying topological network is the foundation for all network analysis. The network is built on the database that the system is operating on. The possibilities to network analysis are therefore strongly connected to the information that the database can deliver. Here are some difficulties. As a user of the database and the GIS-platform, it can be difficult to find and interpret the information and then use it in the right way. This task is something that should be done at the time of delivery and implementing of the platform within an organization. Keywords: GIS, geographic information system, GIScience, transport logistic, network, route planning, Network Analyst, Tele Atlas Förord Denna rapport utgör dokumentation över ett examensarbete i datalogi om 20 poäng som är utfört under vårterminen 2005. Arbetet leder till en magister- examen i datalogi och examineras av institutionen för numerisk analys och datalogi (Nada) vid Stockholms universitet. Huvuddelen av arbetet har utförts på Chalmers tekniska högskola i Göteborg under handledning av Jonas Tornberg och uppdragsgivare är Falköping kommun. Examensarbetet är ett av fyra som genomförts inom ramarna för ett projekt som drivs av Falköping kommun under namnet Samordning av logistiska resurser inom transportområdet. Övriga examensarbeten inom projektet är: Guy Humberto (2005), Datorstödd transportresursplanering – En GIS-studie, Examensarbete på Chalmers, 20 poäng. Andersson Maria, Thorén Maria (2005), Kriterier för en samordningscentral – En fallstudie på Falköpings kommun, Examensarbete på programmet Industriell ekonomi, C-nivå 20 poäng. Aronsson Madelene, Häggmark Anna (2005), Samordning av livsmedels- transporter ur mottagarens perspektiv – En fallstudie på Falköpings kommun, Examensarbete på programmet Industriell ekonomi, C-nivå 20 poäng. Jag vill tacka Jonas Tornberg på Chalmers tekniska högskola som varit min handledare på plats, ställt upp med utrustning och bidragit med kunskaper inom GIS där mina egna inte räckt till. Tack också till Kjell Lindqvist, min handledare på Nada i Stockholm. Tills sist även ett tack till övriga som ställt upp med nödvändig information för arbetets genomförande. INNEHÅLL 1 INLEDNING...................................................................................................................1 1.1 Bakgrund.................................................................................................................1 1.2 Syfte........................................................................................................................9 1.3 Problembeskrivning.................................................................................................9 1.4 Avgränsningar.......................................................................................................10 1.5 Metod....................................................................................................................10 1.6 Läsanvisning för rapporten....................................................................................12 2 GIS.................................................................................................................................13 2.1 Geografisk information och dess egenskaper........................................................13 2.2 Modellering och digitalisering av geografisk information....................................13 2.3 Digitaliserad geografisk information.....................................................................14 2.4 Topologiska datastrukturer....................................................................................16 2.5 Topologiska nätverk för nätverksanalys................................................................17 2.6 Ruttberäkningar i transportsystem – definitioner och begrepp.............................17 2.7 Geokodning – adressättning..................................................................................19 3 ARCGIS OCH NETWORK ANALYST.....................................................................20 3.1 ESRI......................................................................................................................20 3.2 ArcGIS - plattformen.............................................................................................20 3.3 Lagringsstrukturer och datakällor..........................................................................23 3.4 Den rumsliga domänen..........................................................................................26 3.5 Adressmatchning i ArcGIS...................................................................................26 3.6 Network Analyst...................................................................................................27 3.7 Nätverksdataset.....................................................................................................30 3.8 Ruttberäkningar i Network Analyst.......................................................................35 4 VÄGDATABAS............................................................................................................38 4.1 Andra vägdatabaser...............................................................................................38 4.2 Tele Atlas..............................................................................................................40 5 RUTTBERÄKNINGAR MED ARCGIS 9 NETWORK ANALYST OCH TELE ATLAS MULTINET...............................................................................49 5.1 Bakgrund...............................................................................................................49 5.2 Arbetsflöde............................................................................................................50 5.3 Partitionering och konfigurering av vägdatabas....................................................51 5.4 Skapande av geodatabas........................................................................................53 5.5 Adressmatchning...................................................................................................56 5.6 Konfigurering av nätverksdataset..........................................................................58 5.7 Beräkningar och analys.........................................................................................60 5.8 Kvalitetskontroll av resultat..................................................................................63 5.9 Applikationsanpassning.........................................................................................64 6 APPLIKATIONSUTVECKLING I ARCGIS 9 DESKTOP.....................................66 6.1 Översikt.................................................................................................................66 6.2 Skräddarsy gränssnitt............................................................................................66 6.3 Modelbuilder.........................................................................................................67 6.4 Att skriva makron i VBA......................................................................................68 6.5 Att skriva komponenter och tilläggsmoduler i något COM-kompatibelt språk.....69 7 RUTTPLANERINGSYSTEM PÅ MARKNADEN...................................................70 7.1 Typer av transportplaneringssystem......................................................................70 7.2 Exempel hämtade från transportföretag................................................................71 8 DISKUSSION OCH SLUTSATSER...........................................................................74 8.1 GIS som teknologi för transportlogistisk analys...................................................74 8.2 Vägdatabasen........................................................................................................76 8.3 ArcGIS 9.1 med Network Analyst........................................................................76 8.4 Plattformen – Network Analyst och Tele Atlas MultiNet.....................................77 8.5 Transportföretags användande av GIS..................................................................79 REFERENSER.......................................................................................................................80 BILAGOR A MATEMATISKA OCH DATALOGISKA TEORIER B SNABBGUIDE TILL NIAM-DIAGRAM C BESKRIVNING AV ATTRIBUT TILL TELE ATLAS NÄTVERKSDATALAGER D BESKRIVNING AV ATTRIBUT TILL TELE ATLAS DATALAGER FÖR GEOKODNING E PROGRAMVAROR – PLATTFORM F OBJEKTMODELLER – ESRI ARCGIS 9.0 G BESKRIVNING AV SVÄNGOBJEKTKLASSEN I ARCGIS GEODATABAS H EXEMPEL PÅ UPPTAGNINGSOMRÅDE (SERVICE AREA) I VALT GEOGRAFISKT OMRÅDE I FALLET FALKÖPING J EXEMPEL PÅ UTDATAFIL FRÅN RUTTBERÄKNING 1 Inledning Här beskrivs ett antal begrepp och teorier som används i arbetet. Dessa begrepp behövs sedan för att kunna tydliggöra arbetets roll och dess samman- hang i det större projekt som arbetet utgör en del av. En kort beskrivning görs även av detta större omgivande projekt. Till sist presenteras examensarbetets mål, syfte och metod. 1.1 Bakgrund Det här arbetet utgör en del i ett större projekt vars mål är att titta på möjlig- heterna att effektivisera förnödenhetstransporter inom en kommun. Det får till följd att begrepp och fakta kommer att vara hämtade från ett antal kunskaps- fält. Dessa är, förutom datalogin, geografisk informationsvetenskap samt transportlogistik. För att tydliggöra respektive kunskapsfält görs först en beskrivning av begreppen geografisk informationsvetenskap, GIS och transportlogistik. Dessutom ges även en presentation av det större projekt som arbetet utgör en del av. 1.1.1 Geografisk informationsvetenskap Benämningen geografisk informationsvetenskap (eng: GIScience) har under de senaste åren blivit allt mer förekommande och då ofta nämnd i samband med geografiska informationssystem (GIS). Kunskapsområdet som sådant finner en allt större roll i ett samhälle där avstånden krymper, samhällen växer och miljöproblemen blir alltmer svårhanterliga. Det är tyvärr så att begreppen geo- grafisk informationsvetenskap och GIS vars innebörd är olika, ibland används utan särskiljning. Vilken benämning som används speglar sig ofta i tillämpningsområde och medverkande personers bakgrund. Oftast används begreppet GIS även som benämning på kunskapsfältet som sådant där benämningen geografisk informationsvetenskap skulle passa bättre (Eklundh red. 1999). I denna rapport kommer båda benämningarna att an- vändas beroende på sammanhang. Geografisk informationsvetenskap är vetenskapen bakom geografiska tekno- logier som exempelvis fotogrammetriska metoder, fjärranalys och GIS. Denna vetenskap ligger till grund för teknologiernas utveckling. Den geografiska informationsvetenskapen är tvärvetenskaplig på så sätt att den under sitt tak samlar områden som t.ex. kartografi, geodesi och fotogrammetri (Goodchild, 1997). Vad menas då med geografisk information (GI)? I Goodchild (1997) hittar man följande beskrivningar av begreppet: (cid:131) Information om en plats/position på jordens yta. (cid:131) Kunskapen om var någonting finns. (cid:131) Kunskap om vad som finns på en given plats/position på jordens yta. Här ska även nämnas att begreppen spatial information och rumslig information är vanligt förekommande. Dessa två begrepp som har samma betydelse (spatial = rumslig) ges ett vidare begrepp än geografisk information 1 eftersom det här handlar om bestämning i rummet i dess vidaste bemärkelse dvs även utanför vårt eget jordklot (Eklundh red. 1999). Centralt för de definitioner man hittar om geografisk information är att det handlar om information som är knuten till en geografisk position. För att en- tydigt kunna ange en sådan geografisk position används ett s.k. geodetiskt referenssystem med tillhörande koordinatsystem. Ett vanligt sätt att ange en punkts läge på jorden är med hjälp av geografiska koordinater, longitud (öst- västlig) och latitud (nord-sydlig) riktning. 1.1.2 Geografiska informationssystem, GIS Ett geografiskt informationssystem är ett datorbaserat informationssystem för geografisk information. Allmänt är ett informationssystems syfte att förenkla informationsutbyte, förbättra hantering, bearbetning och analys av informationen samt möjliggöra effektiv och säker lagring av data. I ett GIS ingår mjukvara, hårdvara den geografiska informationen som hanteras och inte minst användare av systemet, se figur 1. Att användare av systemet innefattas är inte signifikant för GIS utan för informationssystem allmänt. Information är data tolkad av någon individ. Utan denne individ som tolkar har vi ingen information (Tarkowski, Ireståhl, Lumsden, 1995). Figur 1 Funktioner och beståndsdelar i ett GIS. Genom att definiera ett GIS som ett informationssystem som hanterar geo- grafisk information och informationen i sig har den egenskapen att den ska vara knuten till en plats eller position på jordens yta har man avskrivit en del system och programvaror möjligheten att kallas för ett geografiskt informationssystem. Dit hör bildbehandlingssystem som hanterar geografiska kartor i form av bildfiler (jpg, gif m.fl.) men utan den egenskapen att objekt och punkter på kartbilden har en referens till en geografisk position på vår jord (Eklundh red.1999). Även de traditionella CAD-systemen faller bl.a. därför utanför ramen för ett GIS. 2 I denna rapport kommer begreppet GIS att användas dels med innebörden metod dels i dess betydelse som en teknologi. Förenkling av informationsutbyte är en av hörnpelarna i ett GIS. En stor del av den information som är beslutsgrundande inom såväl privat som offentlig sektor är geografiskt bunden information. Att då på ett enkelt sätt kunna fram- ställa informationsmaterial kopplat till kartor som ger betraktaren det geo- grafiska sammanhanget är en möjlighet till snabbare och säkrare beslutsvägar. Förbättrad hantering och bearbetning av den geografiska informationen nås genom att man inom ett och samma system har tillgång till all den samlade information som finns inom en organisation. Här finns däremot ett av hindren till utvecklingen av GIS-användandet. Ofta är informationen inom en orga- nisation uppdelad på ett flertal skilda datorsystem vilket medför problem vid datautbyte mellan systemen i form av överföringsprotokoll och data- konverteringar. Att ha tillgång till organisationens all information i ett och samma datorsystem väl strukturerad, förbättrar möjligheten att upptäcka nya mönster och hitta ny information. Kopplingen till geografin via kartor är sedan ytterligare en styrka. GIS används inom en mängd tillämpningsområden. Samhälls- och trafik- planering samt försvaret är några av de vanligare exemplen men idag används GIS även inom exempelvis räddningstjänst, transportnäring, skogs- och jordbruksnäring, energidistribution etc. Marknadsföring är ett exempel på ett bredare användningsområde. En uppfattning inom branschen som emellanåt hörs är att de möjligheter och resurser som ett GIS står till förfogande med sällan utnyttjas. Detta kan bero på bristfälliga kunskaper hos användare samt skillnader i syn på arbetssätt mellan användare av ett GIS och program- varutillverkare (Eklundh red.1999). Utbildning inom GIS och förbättring av användarvänlighet hos programvaror inom området är exempel på åtgärder som kan vara positiva för ökande GIS-användning. I Sverige arbetar idag ett antal konsultföretag med att överbrygga hanterings- och gränssnittsfrågan genom att anpassa och bygga GIS-applikationer som är direkt kopplade till en specifik tillämpning. 1.1.3 Geografisk informationsteknologi, GIT Geografisk informationsteknologi är samlingen teknologier ämnade att hantera geografisk information. Exempel på sådana teknologier är: (cid:131) GPS – Global Positioning System. Ett system som med hjälp av ett antal satelliter kretsande runt jorden möjliggör positionering i realtid. (cid:131) Fotogrammetriska metoder. Informationsinsamling genom mätningar i bildpar tagna från flygplan. Genom att bildparet till viss del täcker över varandra och bilderna är tagna ur olika vinklar fås information om höjdskillnader i motivet. (cid:131) Fjärranalys. Teknik för insamling av information från flygplan eller satellit med hjälp av avläsning av den från jorden reflekterade elektromagnetiska strålningen. (cid:131) GIS, Geografiska Informationssystem. Se tidigare beskrivning. 3
Description:The list of books you might like
