Monthly Archives: juny 2017

Manual d’ús de l’usuari: Mapes descriptius de població

Aquest document explica el funcionament del plugin de ‘Mapes descriptius de població’ per a QGIS.  Per a poder utilitzar-lo, el primer que s’ha de fer és executar el programa QGIS i un cop inicialitzat aquest, cal pitjar la icona següent 101o anar a Complementos -> CCU -> Mapes descriptius de població i s’obrirà una finestra com la que podem veure a continuació a la figura 1, que és molt semblant a la interfície del plugin de la Taula Resum amb algunes diferències descrites en els apartats 1 i 4.
1054 quines capes volem treballar: illes, parcel·les, seccions, barris o districtes postals.

103

Fig 2. Mètode de treball

  1. A la part superior central, hi ha una pestanya desplegable amb les connexions disponibles (ja configurades prèviament) per a realitzar les operacions. Allà n’escollim una i seguidament la barra que hi ha just a sota n’indicarà l’estat.

104

Fig 3. Connexió i progrés

  1. A la zona lateral dreta hi podem trobar el selector de filtres que volem utilitzar per crear la consulta. Només cal pitjar el filtre que vulguem aplicar per poder-lo emprar. Just a sota hi trobem dos botons més: INICI i SORTIR. ‘Inici’ arrenca el procés de representació del mapa i en el cas que hi hagi algun error en la configuració dels paràmetres per a la construcció d’aquestes, el procés s’interromp i ens apareix un missatge amb l’error. I el botó sortir, tanca el plugin.

105

Fig 4. Opcions i ordres principals

  1. Finalment, a la part central, tenim requadre amb dos pestanyes amb les opcions: configuració de la capa de sortida i els filtres.

106
Fig 5. Pestanyes

Per una banda, a la pestanya de ‘Filtres’ podem trobar-hi un requadre amb cinc pestanyes per poder configurar els paràmetres de cada  filtre. Recordem que el filtre es defineix en aquesta pestanya però s’activa pel botó lateral de la figura 4. , s’han de fer les dues coses.

Seguidament els detallarem:

  • El primer que apareix és l’edat. En aquesta pestanya s’ha d’introduir en primer lloc una data segons la qual es vulgui fer l’estudi, per exemple 1 de maig de 2016. Després hem de posar el marge d’edat que volem definir en els camps edat mínima i edat màxima. Si volem fer una taula per les escoles bressol, cal posar 0 i 2 anys en els dos camps respectivament. Seleccionant la opció criteri restrictiu cercarem els nens que encara no hagin fet els 2 anys. En canvi seleccionant el criteri no restrictiu cercarem tots els nens que encara no han fet els tres anys.

107
Fig 6. Filtre per edat

  • El segon criteri que apareix és el gènere. Podem decidir que la nostra cerca sigui en funció d’homes o de dones.

108
Fig 7. Génere

  • A continuació tenim els estudis: podem fer un filtratge segons els estudis que la persona hagi declarat tenir en el padró.

109
Fig 8. Estudis

  • Un altre punt molt important seria l’origen no confondre amb nacionalitat.

Una cosa és el país d’origen, és a dir, on ha nascut la persona en qüestió i l’altre la nacionalitat. La segona és quelcom més complex d’explicar, ja que està subjecte als conceptes de “ius sanguini” i “ius soli”. En el primer cas, quelcom comú als països europeus, africans i la Xina, els nen/a tenen automàtica la nacionalitat d’origen dels pares. Això comporta, per exemple, que un nen/a nascuda de pares marroquins a Mataró tingui nacionalitat marroquina. En el segon cas, si neixes en un país de dret de “ius soli”, obtens la automàticament la nacionalitat del país on neixes. Aquesta és la situació de la majoria de països llatinoamericans.

Llavors, en aquesta finestra podem filtrar la nostre cerca segons diferents criteris:

  1. Pel país d’origen
  2. Per la zona del país d’origen
  3. Per que el seu país d’origen pertanyi a la unió europea.

110

Fig 9. Origen

  • Per últim la nacionalitat, que té els mateixos criteris de filtratge que en l’apartat anterior.

111

Fig 10 . Nacionalitat

Per altra banda, a la pestanya de ‘Configuració de la sortida’ hi trobem diferents opcions per a la visualització dels resultats obtinguts.

112

Fig 11. Configuració de la sortida

Seguidament s’explicaran detalladament de què consta cada element:

  1. En primer lloc escollim la opció amb la qual volem que es faci el càlcul. Podem escollir entre tres opcions:
    • Habitants absoluts: retorna el número absolut dels habitants afectats pel filtre que hem escollit.
    • Habitants relatius: retorna el percentatge d’habitants afectats pel filtre entre el número total de persones que viuen en l’entitat que hem escollit per fer la cerca.
    • Densitat: retorna la densitat de població que està afectada pel filtre en Habitants/km2.
  1. En segon lloc escollim entre dues opcions pel color de la capa de sortida: un color únic per a tota la capa on en podem en podem regular la transparència, o bé un degradat de colors per indicar el major o menor nombre de persones afectades, on podem escollir-ne el número de intervals i el mode del temàtic que vol dir la forma en que es defineix cada rang, igual nombre de incidències , igual amplada de l’interval etc.
  1. En tercer i últim lloc tenim la possibilitat d’afegir etiquetes i modificar-ne algunes de les seves propietats com ara la mida i el color de la lletra i també la visualització en escala. Els valors de l’escala de visualització tenen un valor per defecte per a cada tipus d’entitat, però es poden modificar sense cap mena de problema.

Una vegada aplicats els filtres a la cerca per qualsevol dels criteris explicats anteriorment i configurats els paràmetres de sortida, només cal pitjar el botó “INICI”.

 

Cobertura mitjançant graf de carrers

Al traçar una trajectòria a traves d’un graf de trams de carrer de manera que a partir d’un punt inicial es calculi fins allà on arriba una distancia determinada seguint el graf, és molt probable que aquesta distancia no coincideixi amb un nus concret sinó que estigui en un punt intermedi d’un segment.

En aquest article es presenta una forma d’obtenir la cobertura a partir d’un punt inicial fins que s’arriba a una distancia màxima seguint l’arbre del graf de trams de carrer, la contribució principal és el càlcul del darrer segment parcial en totes les trajectòries.

Concretament, en aquest article s’explica de quina manera s’ha resolt el problema que representa obtenir els trams complerts i parcials que conformen el càlcul d’una distància recorreguda pel graf de carrers, mitjançant la funció ‘pgr_withPointsDD’ del pgrouting des de punts exteriors al graf, es a dir, que no formen part dels nodes de la xarxa.

Per poder utilitzar el codi d’aquest article s’ha de tenir instal·lat en el PostgresSQL l’extensió ‘pgrouting’ que ens permet fer anàlisi de xarxes, per mes informació visiteu la pagina web (http://docs.pgrouting.org) i (http://pgrouting.org).

ATENCIO: Els següents passos modificaran la base de dades PostgresSQL, cal anar amb molt de compte ja que podeu inutilitzar bases de dades ja existents.

  • Descarregar la base de dades PostgresSQL, feu clic aquí.
  • Crear base de dades nova amb nom ‘db_temp’.
  • Restaurar la base de dades descarregada.

Un cop restaurada la base de dades PostgresSQL, s’ha de tenir 3 entitats:

  • “orig_network” (xarxa de carrers)
  • “origin” (punt d’inici)
  • “orig_network_vertices_pgr” (nodes de la xarxa de carrers)

Per entendre millor el procediment s’ha plantejat un exemple concret basat en un graf de trams de carrer totalment simètric i ortogonal, però seria aplicable a qualsevol graf.

Es parteix d’una xarxa ortogonal de carrers (“orig_network”) de 2.000 x 2.000 metres, amb trams de carrers de 100m de node a node i el punt inicial (“origin”) representat en vermell, tal i com es pot veure en la figura 1.

fig1

Fig 1. Xarxa ortogonal de carrers de 100m.

Procediment pel càlcul de cobertura mitjançant pgrouting.

Per calcular una cobertura de 500m des del punt vermell seguirem les següents passes:

  • Fer un duplicat de la xarxa al qual anomenarem ‘network’.
  • Crear una taula anomenada ‘poi_tmp’ on tindrà totes les geometries dels punts inicials, en el nostre cas només tindrà un valor.
  • Modificar la taula ‘poi_tmp’ afegint els camps (x,y,edge_id,side,fraction, newPoint);
DO $$
#variable_conflict use_variable
DECLARE dist_var INT;
BEGIN
dist_var:=500;DROP TABLE IF EXISTS "network";
CREATE TABLE IF NOT EXISTS "network" as (SELECT * FROM "orig_network");
drop table if exists poi_tmp;
CREATE TABLE if not exists poi_tmp as (SELECT ST_Centroid(tmp."geom") the_geom,tmp."id" as pid from (SELECT * FROM "origin") tmp);
ALTER TABLE poi_tmp ADD COLUMN     x FLOAT;
ALTER TABLE poi_tmp ADD COLUMN     y FLOAT;
ALTER TABLE poi_tmp ADD COLUMN     edge_id BIGINT;
ALTER TABLE poi_tmp ADD COLUMN     side CHAR;
ALTER TABLE poi_tmp ADD COLUMN     fraction FLOAT;
ALTER TABLE poi_tmp ADD COLUMN     newPoint geometry;
  • Actualitzar el camp ‘edge_id’ amb l’identificador del tram més proper.
  • Actualitzar el camp ‘fraction’ amb la fracció corresponent del tram abans trobat.
UPDATE "poi_tmp" set "edge_id"=nearest_section."tram_id" from (SELECT distinct on(Poi.pid) Poi.pid As Punt_id,Sg.id as Tram_id, ST_Distance(Sg.the_geom,Poi.the_geom) as dist FROM "network" as Sg,"poi_tmp" AS Poi ORDER BY Poi.pid, ST_Distance(Sg.the_geom,Poi.the_geom), Sg.id) nearest_section where "poi_tmp"."pid"=nearest_section."punt_id";
UPDATE "poi_tmp" SET fraction = ST_LineLocatePoint(e.the_geom, "poi_tmp".the_geom),newPoint = ST_LineInterpolatePoint(e.the_geom, ST_LineLocatePoint(e.the_geom, "poi_tmp".the_geom)) FROM "network" AS e WHERE "poi_tmp"."edge_id" = e.id;
  • Crear la taula ‘tbl_final_nodes_tmp’ que contindrà les ‘id’, els costos agregats i el node de partida de tots els nodes pels quals passa la funció ‘pgr_withPointsDD’.
  • Crear la taula ‘geo_final_nodes_tmp’ que contindrà els nodes anteriors amb la geometria corresponent.
DROP FUNCTION IF EXISTS coverage();
DROP TABLE IF EXISTS tbl_final_nodes_tmp;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS tbl_final_nodes_tmp AS(SELECT node,agg_cost,start_vid FROM pgr_withPointsDD('SELECT id, source, target, cost, reverse_cost FROM "network" ORDER BY "network".id','SELECT pid, edge_id, fraction, side from "poi_tmp"',array(select "pid"*(-1) from "poi_tmp"),dist_var,driving_side := 'b',details := false));
DROP table if exists geo_final_nodes_tmp;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS geo_final_nodes_tmp as (select "orig_network_vertices_pgr".*,"tbl_final_nodes_tmp"."agg_cost", "tbl_final_nodes_tmp"."start_vid", dist_var from "orig_network_vertices_pgr","tbl_final_nodes_tmp" where "orig_network_vertices_pgr"."id" ="tbl_final_nodes_tmp"."node" order by "tbl_final_nodes_tmp"."start_vid" desc,"tbl_final_nodes_tmp"."agg_cost");

Després d’executar el codi anterior obtenim la imatge mostrada a la figura 2. El punt blau indica la projecció del punt de partida sobre el tram més proper, que serà d’on començaran tots els camins.

fig2

Fig 2. Nodes que queden dins de la cobertura.

El que ens retorna la funció ‘pgr_withPointsDD’ son els nodes que queden dins de la cobertura, però si volem saber els trams que composen la cobertura de 500 metres, veurem que no sabem quins son els trams finals de la cobertura que quedarien incomplerts.

Per tal de resoldre aquest problema, s’ha de fer el següent:

  • Crear la taula ‘final_sections_tmp’ on tindrem tots els trams que formen part de la cobertura , inclosos els trams finals dels quals només és vàlida una fracció del mateix.
DROP table IF EXISTS final_sections_tmp;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS final_sections_tmp as (select "network"."id","network"."the_geom","geo_final_nodes_tmp"."id" as node,"geo_final_nodes_tmp"."agg_cost" as coste,(dist_var  "geo_final_nodes_tmp"."agg_cost") as falta,"geo_final_nodes_tmp"."start_vid" as id_punt,  (select case when (dist_var-"geo_final_nodes_tmp"."agg_cost") / ST_Length("network"."the_geom")<=1 then (dist_var-"geo_final_nodes_tmp"."agg_cost") / ST_Length("network"."the_geom") when (dist_var-      "geo_final_nodes_tmp"."agg_cost") / ST_Length("network"."the_geom")>1 then (1) end) as      fraccio from "network","geo_final_nodes_tmp" where ST_DWithin("geo_final_nodes_tmp"."the_geom", "network"."the_geom",1)=TRUE);

En la figura 3 es mostra el resultat d’executar el codi anterior.

fig3

Fig 3. Trams que formen part de la cobertura de 500 metres.

Per tal d’obtenir les fraccions del trams finals que completen la cobertura de 500 metres, s’ha creat una funció en ‘PL/pgSQL’, la qual realitza les modificacions necessàries.

  • Crear la funció ‘Coverage’ que realitzarà el procés.
  • Crear la taula ‘fraction_sections_raw’ que contindrà el trams (complerts i fraccions) que composen la cobertura de 500 metres.
CREATE OR REPLACE FUNCTION coverage() RETURNS SETOF final_sections_tmp AS
$BODY$
DECLARE
r final_sections_tmp%rowtype;
m final_sections_tmp%rowtype;
BEGIN
DROP TABLE IF EXISTS fraction_sections_raw;
CREATE TABLE fraction_sections_raw (the_geom geometry, punt_id bigint,id_tram bigint,fraccio FLOAT,node bigint,fraccio_inicial FLOAT,cost_invers FLOAT,cost_directe FLOAT,target bigint,radi_inic FLOAT);
FOR r IN SELECT "final_sections_tmp".* FROM "final_sections_tmp" WHERE "final_sections_tmp"."id" not in (select "edge_id" from "poi_tmp")
LOOP
insert into fraction_sections_raw VALUES(ST_Line_Substring((r."the_geom"),case when (select ST_Line_Locate_Point((r."the_geom"),(select "geo_final_nodes_tmp"."the_geom" from "geo_final_nodes_tmp" where "geo_final_nodes_tmp"."id"=r."node" and "geo_final_nodes_tmp"."start_vid"=r."id_punt")))<0.001 then 0 else 1-r."fraccio"
END,
case when (select ST_Line_Locate_Point((r."the_geom"),(select "geo_final_nodes_tmp"."the_geom" from "geo_final_nodes_tmp" where "geo_final_nodes_tmp"."id"=r."node" and "geo_final_nodes_tmp"."start_vid"=r."id_punt")))<0.001 then r."fraccio" else 1
END),r."id_punt"*(-1),r."id",0,r."node",0,0,0,0);
RETURN NEXT r;
END LOOP;
FOR m IN SELECT "final_sections_tmp".* FROM "final_sections_tmp" WHERE "final_sections_tmp"."id" in (select "edge_id" from "poi_tmp")
LOOP
insert into fraction_sections_raw VALUES(m."the_geom",m."id_punt"*(-1),m."id",0,m."node",0,0,0);
RETURN NEXT m;
END LOOP;
RETURN;
END
$BODY$
LANGUAGE 'plpgsql' ;
PERFORM "the_geom" FROM coverage();

Tot seguit es modifica la taula ‘fraction_sections_raw’ per tal d’obtenir els trams finals que corresponen a la cobertura de 500 metres.

  • Actualitzar ‘fraccio_inicial’ amb el valor que li pertoca.
  • Actualizar ‘’cost_directe’, ‘cost_invers’ amb els valors corresponents.
  • Actualitzar ‘fraccio’ amb el valors calculats dels trams finals.
  • Modificar la geometria segons el camp ‘fraccio’ calculat.
update "fraction_sections_raw" set "fraccio_inicial"="poi_tmp"."fraction" from "poi_tmp" where "id_tram"="edge_id";
update "fraction_sections_raw" set "cost_directe"="network"."cost", "target"="network"."target", "cost_invers"="network"."reverse_cost" from "network" where "id_tram"="id";
UPDATE "fraction_sections_raw" SET "fraccio"=((case when ("fraction_sections_raw"."fraccio_inicial" * ST_Length("fraction_sections_raw"."the_geom"))>dist_var then (dist_var/ST_Length("fraction_sections_raw"."the_geom")) else "fraction_sections_raw"."fraccio_inicial" end)+(case when ((1-"fraction_sections_raw"."fraccio_inicial") * ST_Length("fraction_sections_raw"."the_geom"))>dist_var then (dist_var/ST_Length("fraction_sections_raw"."the_geom")) else (1-"fraction_sections_raw"."fraccio_inicial") end));
update "fraction_sections_raw" set "the_geom"=final."the_geom"from(select distinct(ST_Line_Substring((m."the_geom"),(case when (select ST_Line_Locate_Point((m."the_geom"), (select "the_geom" from "geo_final_nodes_tmp" where "geo_final_nodes_tmp"."id"=m."node" and "geo_final_nodes_tmp"."start_vid" = m."punt_id"*-1)))<0.01 then 0 else 1-m."fraccio" END),(case when (select ST_Line_Locate_Point((m."the_geom") , (select "the_geom" from "geo_final_nodes_tmp" where "geo_final_nodes_tmp"."id"=m."node" and "geo_final_nodes_tmp"."start_vid" = m."punt_id"*-1)))<0.01 then m."fraccio" else 1 END)))  the_geom,m."id_tram"from "fraction_sections_raw" m where m."id_tram" in (select "edge_id" from "poi_tmp")) final where final."id_tram" ="fraction_sections_raw"."id_tram";
insert into "fraction_sections_raw" (select SX."the_geom",PI."pid" as punt_id,SX."id"as id_tram,999 as fraccio,SX."source" as node,PI."fraction" as fraccio_inicial , SX."cost",SX."reverse_cost" from "network" SX inner join (Select "edge_id","pid","fraction" from "poi_tmp") PI on SX."id"=PI."edge_id");
UPDATE "fraction_sections_raw" set "the_geom"=final."the_geom" from (select ST_Line_Substring((SXI."the_geom"),(case when (FT."fraccio_inicial" - (dist_var/ST_Length(SXI."the_geom")))>0 then (FT."fraccio_inicial"-(dist_var/ST_Length(SXI."the_geom"))) else 0 end),(case when (FT."fraccio_inicial" + (dist_var/ST_Length(SXI."the_geom")))<1 then (FT."fraccio_inicial"+(dist_var/ST_Length(SXI."the_geom"))) else 1 end)) as the_geom, FT."punt_id", FT."id_tram", FT."fraccio" from "fraction_sections_raw"FT inner join (select SX."the_geom" as the_geom, SX."id" as tram_xarxa from "orig_network" SX, "poi_tmp" PI where SX."id"=PI."edge_id") SXI on FT."id_tram"=SXI.tram_xarxa where FT."fraccio"=999) final where "fraction_sections_raw"."punt_id"=final."punt_id" and "fraction_sections_raw"."fraccio"=999;
  • Crear la taula ‘fractions_sections_tmp’ que contindrà els trams sense duplicats de la cobertura de 500m.
  • Crear la taula ‘driving_distance’ que contindrà la unió de tots els trams.
DROP TABLE IF EXISTS fraction_sections_tmp;
CREATE TABLE fraction_sections_tmp AS (select distinct(the_geom),punt_id,radi_inic from fraction_sections_raw);
DROP TABLE IF EXISTS driving_distance;
CREATE TABLE IF NOT EXISTS driving_distance AS (Select ST_Union(TOT.the_geom) the_geom, TOT."punt_id" from (select the_geom,punt_id,radi_inic from fraction_sections_tmp) TOT group by TOT."punt_id");
END $$;

Un cop executat tot el codi el resultat és el que es mostra en la figura 4.

fig4

Fig 4. Cobertura final de 500 metres.

En aquesta figura es poden veure els segments finals dels trajectes a partir del punt projectat amb la seva autèntica dimensió, implicant per tant només un fragment del tram sencer correspondent, es pot comparar amb la figura 3 per veure la diferència de resultats.

Conclusions

Com a conclusió finals del article, podem dir que s’ha creat una funció per obtenir la cobertura a partir d’un punt amb distància o funció  de cost constant a partir d’un punt d’inici projectat sobre del graf, donant un resultat exacte.

Millorant, així, el resultat que es podria obtenir només amb les funcions pròpies de la llibreria del ‘pgrouting’.

La funció dissenyada es aplicable a qualsevol funció de rutatge en la que es parteixi d’uns punts inicials, que formin, o no, part del graf, i obtenir la cobertura desitjada.

El codi sencer es pot descarregar del següent enllaç.