Monthly Archives: setembre 2013

Sobre el Graf de Trams de Carrer (GTC)

 

Tal com ja s’ha comentat en aquest bloc quan hem parlat del ‘Nou concepte de Zones d’Influència’, un element bàsic de la modelització dels desplaçaments a la ciutat de Mataró és el Graf de Trams de Carrer (GTC). Aquest graf està format per segments i nodes, cada segment és un tram de carrer (part del carrer entre cruïlles) i els nodes són precisament les cruïlles.

El GTC es pot obtenir de moltes maneres, però en resum hi ha dos orígens bàsics, ad­quirint-lo a una empresa especialitzada (com per exemple Navteq o  TomTom) , on s’inclouran informacions sobre els sentits de circulació en cada via i els girs prohibits i autoritzats en cada nus i moltes altres coses, o bé generant-lo nosaltres mateixos, aquí s’ha optat pel segon cas, més que res per que es vol estudiar més el desplaçament de vianants  que no pas el de vehicles i d’aquesta manera podem afegir i incloure en el GTC trams que no siguin vials de carrer, com ara camins de vianants dins de parcs o zones verdes i recorreguts específics de la gent que va a peu.

Des del punt de vista d’un SIG el GTC està format per un conjunt d’entitats, o classe d’entitat, segons la terminologia del GeoMedia, de tipus lineal, els segments del graf, i un conjunt d’entitats de tipus punt, els nodes. Aquestes entitats lineals han de ser total­ment connexes si es vol navegar al seu través, o sigui, no hi pot haver cap punt de des­connexió o discontinuïtat. També a part de les característiques geomètriques de cada classe d’entitat, línies i punts, cal que hi hagin uns atributs associats a cada element si­gui aquest segment o node.

Quins són aquests atributs?

En primer lloc hi ha d’haver un codi per a cada segment i un codi per a cada node aquests dos codis han d’estar relacionats, és a dir,  dins de cada segment hi ha d’haver informació d’entre quins dos nodes està definit aquell segment en concret, i això per a tots els segments, d’aquesta manera amb aquestes dues llistes la de segments amb els codis dels nodes dels extrems de cada segment i la dels nodes s’estableix la morfologia del graf i es podria calcular una ruta encara que no tinguéssim la imatge geomètrica precisa.

Un altre atribut que podem tenir dins de la taula de segments és sobre l’ orientació o sentit del tram, aquesta orientació és arbitrària i s’agafa en el moment de definir el graf, per tant ens cal saber quin és el node d’origen del tram i quin el node de final del tram, per tant aquests nodes extrems del tram no són qualssevol , un d’ells és des de on parteix el tram i l’altre és a on arriba.

Per la construcció del GTC utilitzem una eina del GeoMedia Transportation Manager que parteix d’una classe d’entitat lineal i ella mateixa et va guiant per acabar obtenint les dues classes d’entitat del graf, els segments i els nodes, automàticament és generen els camps: NodeId en la taula de nodes amb un codi per cada node, i els camps: EdgeId, FromNodeId, ToNodeId en la taula de segments, que ens indiquen el codi de segment, i des de quin node a quin altre node està definit el segment, respectivament. Aquests són els camps principals per la construcció del graf, després n’hi ha uns altres que anirem comentant a continuació. Vegeu a la figura 1 una part dels segments i els nodes del GTC amb els identificadors respectius.

Fig1. Segments i Nodes del GTC amb els codis de EdgeId (vermell) i NodeId (negre)

Si cliquem sobre del tram 1017 obtenim les informacions que es mostren a la figura 2, on es poden comprovar els valors dels atributs EdgeId, FromNodeId i ToNodeId i es pot veure que el tram 1017 efectivament va del node 836 fins al node 837 tal com es veu a la figura 1.

Fig2. Dades del Segment 1017

De la mateixa manera es pot comprovar que hi ha molts altres camps dins dels atributs del tram, fixem-nos de moment en els camps LENGTH i Cost i Cost_invers.

Per què volem el GTC?

Per a dues coses, en primer lloc per a navegar des d’un punt de la ciutat fins a un altre, aquesta navegació ens ha de portar al conjunt de segments concatenats que uneixin el punt inicial amb el punt final segons un determinat criteri d’optimització que podria ser minimitzant la distància o minimitzant alguna altra variable (a la figura 3 es mostren els trajectes a les 3 Escoles Bressol més properes des d’una adreça concreta de la ciutat)  i en segon lloc per desplegar a partir d’un punt el conjunt, ramificat en arbre, de trajectes fins a assolir una determinada distància màxima o un valor màxim d’un altre indicador (vegeu la figura 4)

Fig 3. Trajectes a les 3 Escoles Bressol més properes des d’un punt de la ciutat seguint el GTC. La variable a optimitzar és la distància.

A la figura 4 es pot veure aquesta construcció en arbre, seguin el GTC, a partir de l’entitat: Escola Bressol ‘Les Figueretes’ fins a una distància màxima de 250 m. Com es veu a la figura la progressió fins a assolir els 250 metres pot acabar en un punt entremig del tram.

Fig 4. Arbre corresponent a l’Escola Bressol ‘Les Figueretes’ sobre el GTC (segments i nodes) fins a una distància de 250 m.

Tant en el cas 1, camí o trajecte entre dos punts de la ciutat, com en el cas 2, arbre des­plegat sobre el GTC a partir d’un punt, s’ha utilitzat la distància, el camp LENGTH, de cada segment com a base dels càlculs, això vol dir el camí òptim de distància mínima entre dos punts o el desplegament per la xarxa de trams de carrer fins arribar a fer la distància fixada de 250 m.

Una altra possibilitat seria fer servir una altra variable a minimitzar quan volem definir un camí o a utilitzar quan volem definir un desplegament en arbre, aquesta variable se­ria la que tenim quantificada en els camps Cost i Cost_invers de cada tram. Així com la longitud del tram no depèn de si es recorre en un sentit  o en un altre, en canvi si es tre­balla amb una altra variable, com ara el temps de recorregut del tram, sí que depèn de les característiques específiques de cada tram, com ara el pendent, els obstacles i la ti­pologia (plataforma única, escales, etc.) i en aquest cas té sentit de tenir dos paràmetres per tram, per si es circula en el sentit definit del tram Cost o si es va en sentit contrari Cost_invers. Això pot donar lloc a diferències importants de recorregut o de conjunt de carrers a l’abast si es va de casa a l’Ambulatori o es torna de l’ambulatori, sobretot quan el terreny és accidentat, amb moltes pujades i baixades.

En resum, quan més acurada sigui la informació del GTC, i en concret de cada tram, més es podrà afinar en la cerca de recorreguts òptims i en la definició de les Zones d’Influència a través del graf. De la mateixa manera, la utilització de la variable temps com a funció de cost, ens dona una mesura molt més real de la proximitat o llunyania dels centres proveïdors de serveis al ciutadà però requereix de tenir un bon model de la velocitat en els desplaçaments.

Relació entre la capacitat d’un centre proveïdor de serveis i la seva àrea d’influència

 

Ja s’ha vist, en aquest mateix Bloc, com associar la població amb el territori, sabem que pot quedar associada a les Illes, parcel·les i els portals de la ciutat, i també s’ha vist com segmentar aquesta mateixa població segons determinats criteris, franja d’edat, estudis, procedència geogràfica, nacionalitat etc.

Ara anem a explicar com donat un determinat centre proveïdor d’un servei, per exemple un centre educatiu,  podem delimitar una zona del territori immediatament proper, de manera que ‘casin’ la capacitat del centre per una part i la població ‘target’ d’aquest zona propera per altra.

No cal dir que la vista del territori estudiat, en aquest cas la ciutat de Mataró, amb els centres proveïdors  del servei i les respectives àrees properes d’influència, pot donar una imatge, al menys teòrica, de la cobertura o no cobertura de les necessitats del global de la població en el servei objecte d’estudi.

Des d’un punt de vista tecnològic, és a dir, de les eines que ens poden permetre obtenir aquesta representació gràfica, un SIG (Sistema d’Informació Geogràfica) per sí mateix no ens permet obtenir-ho d’una forma fàcil i immediata. Per tant hem hagut d’anar a les funcionalitats base del nostre SIG, en aquest cas el GeoMedia, per generar un procés iteratiu i convergent de modificació de la zona d’influència fins que el nombre d’habitants continguts a la zona, coincideixi amb la capacitat de servei del centre estudiat.

Anem a veure-ho per un cas concret que coneixem. Suposem que volem estudiar la implantació de les Escoles Bressol Municipal a la ciutat de Mataró, recordem la situació dels centres en la figura 1.

Fig 1. Situació de les Escoles Bressol Municipals a la ciutat de Mataró.

Ja que els usuaris de les Escoles Bressol són nens entre 0 i 2 anys, el que s’ha de fer és preparar una segmentació de la població total que només tingui en compte aquesta franja d’edat, i també s’ha d’escollir si ho agreguem per Illes, parcel·les o portals. Utilitzarem el recurs basat en Visual Basic que ja vam explicar, la interfície seria la de la figura 2.

Fig 2. Escollim els habitants entre 0 i 2 anys agrupats per Illes.

Això vol dir exactament que tenim associat a cada illa de cases el nombre de nens entre 0 i 2 anys que hi ha empadronats en algun habitatge de l’illa. Ens cal també tenir associat a cada entitat Escola Bressol el nombre màxim de nens que pot acollir. A partir d’aquestes dues dades podem iniciar el procés de càlcul pròpiament dit. Cal tenir en compte que l’àrea d’influència resultant serà, probablement, diferent per a cada entitat ja que dependrà tant de la capacitat del centre com de la densitat que hi hagi a les illes del voltant de cada centre de nens entre 0 i 2 anys.

Fixem-nos en la interfície de càlcul de les Àrees d’Influència de la figura 3, aquí podem veure el formulari que s’ha d’omplir per iniciar el càlcul.

Fig 3. Interfície per generar les Àrees d’Influència

Els camps més importants són:

Tipus d’agregació: ILLES [podrien ser també Parcel·les o Portals]
Entitat Base: Escoles Bressol [a partir de les quals generem les Àrees d’Influència]
Paràmetre del Radi Incial: 400 [valor associal al radi de les Zones d’Influència incials]
Cobertura: 100% [si volem que Tota la població del rang tingui Escola Bressol, o només una part, en aquest cas aquest valor seria de menys del 100%]
Possibilitat de comptar els habitants que no estàn a cap zona: Sí
Possibilitat de fer un mapa temàtic de la població no inclosa: No
Treballar per Trams: No [Possibilitat d’agafar Zones d’Influència Circulars o a partir del Graf de Trams de Carrer]

Si premem el botó de ‘Calcular l’Àrea d’Influència’ obtenim el que surt a la figura 4.

Fig4. Àrees d’Influència de les EB Municipals

A l’anterior figura es pot veure l’Àrea d’Influència de cada Escola Bressol Muncipal on s’ha aproximat la població entre 0 i 2 anys de cada zona i la disponibilitat de places de cada centre. Encara que no es vegi a la figura 4, s’ha calculat igualment el  nombre de nens d’aquestes edats que queda fora del conjunt d’àrees, que és per a tota la ciutat de 1972. Cal pensar també que segons la mena d’agregació que es faci l’aproximació entre la xifra del recompte de nens dins de la zona i la del nombre de places serà més o menys propera, si comptem per illes l’error que es pot cometre és molt més gran que si comptem per parcel·les o portals, ja que a l’incloure o no una illa el nombre d’habitants de la zona canvia molt bruscament.

També hi ha la possibilitat de fer un mapa temàtic de tota aquesta població que queda fora, d’aquesta manera les illes més fosques són les que tenen més nens ‘exclosos’ en la situació actual de les Escoles Bressol Municipals i considerant una cobertura del 100%. Vegeu la figura 5.

Fig 5. Àrees d’Influència de les EB Municipals, amb mapa temàtic per illes de la població exclosa

Es imporant pensar que el que s’ha vist per les Escoles Bressol Municipals, es pot generalitzar a qualsevol grup d’entitats que ofereixin un servei determinat i de les que coneixem la seva capacitat en el servei, per exemple els Centres d’Assistència Primària, els Centres Cívics, les institucions socio-sanitàries, etc.

En un cop d’ull, si mirem per exemple la figura 5 podem saber a quins llocs de la ciutat seria més interessant que hi hagués un nou centre o a on no caldria que n’hi hagués un d’existent. L’eina permet fer simulacions modificant la ubicació i la capacitat d’un centre en concret observant com varien el nombre i distribució de la població no inclosa.

Igualment tot el que s’ha fet per les Àrees d’Influència circulars, a vista d’ocell, es pot fer també per les Àrees d’Influència seguint el Graf de Trams de Carrers, considerant els trajectes del vianants i donant una imatge més real de la capacitat d’accedir a un determinat servei.  Però això ja ho comentarem més endavant.