Geografiska informationssystem (GIS) och transporter (GIS-T) Erik Elldér 23 september 2013 KGG410, Företaget, logistikfunktionen och omvärlden

Geografiska informationssystem (GIS) och transporter (GIS-T) Erik Elldér 23 september 2013 KGG410, Företaget, logistikfunktionen och omvärlden

Syfte Att introducera vad GIS är och hur det kan appliceras på transporter Vad bör du ta med dig härifrån? Veta vad GIS är och hur det används Grundläggande förståelse för hur ett GIS-T är uppbyggt Förstå hur transporter kan analyseras genom GIS

Innehåll Vad är GIS och vad har det med transporter att göra? Vad är GIS och vad används det till? Geografiska data och de olika komponenterna av ett GIS GIS och transporter Hur är ett transport-gis uppbyggt? Data till grund för GIS-T Uppbyggandet av ett GIS-T Grafteori och nätverksanalys Exempel på GIS-T och utvecklingen av GIS Applikationer av GIS-T; offentligt och kommersiellt Framtiden för GIS-T

GIS = Geografiskt Informationssystem Definition: Ett datoriserat informationssystem för hantering och analys av geografisk information (Harrie, 2000) Informationssystem: Ett verktyg för att förmedla information mellan olika användare Geografiskt: Det innebär att informationssystemet förmedlar information som är geografisk Geografiskt innebär att informationen har en geografisk position på jordens yta Hantering och analys: Alltså det man gör i ett GIS: hanterar och analyserar geografisk information

Exempel på GIS

Varför GIS? GIS växer snabbt Snabb utveckling av teknik och data Användarvänlighet och kartan som interaktivt analysverktyg GIS som data-integrerare Möjligheten till geografiska analyser There is something special about spatial Spatial dependency spatial heterogenity

Geografiska data Utan data inget inget GIS Data är geografisk om den också är kopplad till en position på jordens ytan (koordinater, adresser, regioner mm) Olika sätt att förenkla verkligheten Vektorer (objekt) Punkter, linjer, polygoner eller kroppar Raster (ytor) Kontinuerliga ytor Men också beskrivande attributdata

Arbetsprocessen De fyra olika komponenterna av ett GIS Insamling och lagring (encoding) Primära källor (digitalisering, insamling på egen hand) eller inläsning av sekundära data (databaser från ex lantmäteriet, SCB, trafikverket) Bearbetning (management) Förbereda och redigera data, rätta till, uppdatera, geometriska transformationer Analys (analysis) Ex. avståndsanalyser, geografiska sökningar, mäta ytor, ruttanalyser Presentation (reporting) Kartor, text, tabeller, diagram

GIS för transporter (GIS-T) GIS-T är helt enkelt GIS applicerat på transporter alltså ett datoriserat informationssystem för hantering och analys av geografisk transportinformation Två övergripande ingångar Ett verktyg för att hantera, analysera och visualisera data för planering, funktion och underhåll av transportssystem En metod för att bättre förstå transporter Tekniken och uppbyggandet av själva GIS-T-systemet

Exempel på GIS-T

Framväxten av GIS-T GIS-T som forskningsfält är relativt nytt men växer snabbt Teknikutveckling och bättre tillgänglighet på data Växande medvetenhet för de stora samhällsfrågor som är kopplade till transporter Mer komplext samhälle kräver helhetsgrepp Transportproblemen ändrar karaktär iom samhällsutvecklingen Miljö Nya ekonomiska geografin, kunskapssamhälle, just-in-time, flexibilitet

Stora transportutmaningar och GIS-T Förnyelse av transportinfrastruktur Hur hantera och renovera den åldrande infrastrukturen i tider av ekonomiska kriser? Trängsel Ytterligare utveckla och effektivisera transportsystemen Miljö Minska de stora direkta och indirekta miljöeffekter och samtidigt möta efterfrågan? Säkerhet Öka säkerheten utan att minska effektiviteten Trygghet Skydd mot naturkatastrofer och terrorism minska sårbarheten Planering Ökade krav planering, effektivisering dra nytta av geografiska live data? ITS? Forskning Komplexare transportsystem och problem kräver mer av forskningen

Stora transportutmaningar och GIS-T GIS-T som geografiskt helhetsverktyg Komplexare problem beroende av geografisk kontext Stark koppling till andra sociala och ekonomiska processer Ny GIS-T teknik ger nya möjligheter Internet of things, location-aware technologies, spatio-temporal and moving objects data, mikrodata från individ- eller fordonsperspektiv

Hur är ett transport-gis uppbyggt? Data som grund GIS möjliggör hantering och analys av data De olika komponenterna av ett GIS Insamling och lagring Bearbetning Analys Presentation

Ett pedagogiskt exempel Tillgänglighet till service i Dalslands glesbygd Problembild Avbefolkning av landsbygden leder till butiksnedläggningar Butikerna är ofta sista utposten som utgör sociala mötesplatser där apotek, post, och annan service också samlas Frågeställningar Var finns butikerna? Hur är tillgängligheten med bil eller kollektivtrafik till butikerna? Hur bor folk i förhållande till butikerna?

Insamling av data Vilka data behövs? Primär eller sekundär; måste jag samla in ngn egen data? Hur stor kan förenklingen av verkligheten vara? allt beror på syftet

Använda redan insamlade data (sekundära data) Från vart? Myndigheter (ex. NVDB) Företag Internet, open source, community mapping (ex. open street maps) Avvägningar Tillförlitlighet, kvalité Pris Detaljnivå

Samla in egna data (primära data) Olika metoder att samla in data Manuellt Adresser GPS, mobiltelefon Flygfoton Satellitmätningar

Lagring av geografiska data Georeferering, koordinatsystem och kartprojektioner Vektorer (objekt) eller raster (ytor)? Attributdata

Bearbetning av data Anpassa och rätta till data för analys Exempelvis: rätt georeferering? Lägga till attributdata? etc. Upptäcka och rätta till fel GIS-T: förbereda nätverk Organisera data(basen) effektivt Geografin som dataintegrerare Lära känna sina data

Analys Från enklare selekteringar till avancerade prognosmodeller Selekteringar, urval, summering Avståndsmätningar Bufferanalys Nätverksanalys (ruttplanering, lokalisering etc.) Modellering Centralt är såklart vilka frågor som man vill ha besvarade?

Ruttplanering, grafteori och nätverksanalys Handelsresandeproblemet (Traveling Salesman Problem, TSP) Mest optimala vägen genom ett nätverk Snabbaste? Billigaste? Kortaste? Inte bara transporter elnät, kretskort, robotrörelse

Handelsresandeproblemet i Sverige Snabbaste vägen för att besöka Sveriges 24 978 tätorter (2004) En resa på 72 500 km http://www.tsp.gatech.edu/sweden/index.html

Grafteori En graf är en symbolisk representation av ett nätverk Varje terminal eller korsning blir en nod Varje sammankopplad nod länkas samman med en länk

Nätverksanalys Studerar flöden och förflyttningar i ett nätverk Baserat på grafteori Vägnätet som graf / topologiskt nätverk Länkar innehåller information om kopplingen mellan noder Riktning: enkelriktad? Förbjuden för viss trafik? Kostnad: avstånd? Tid? Attributdata från väg-länkarna används för att bygga nätverket Nätverksanalys

Presentation Presentera och visualisera data och analys Oftast kartografisk visualisering Viktig del för att förmedla och förklara Viktiga aspekter av presentationskomponenten Relationen användare kartograf Visuella hierarkin Mängden information

http://www.youtube.com/watch?v=qgllzwt0acu&feature=player_embedded

The functional complexity of GIS is what makes it a system different from any other. Without geo-visualization capability, the GIS is merely a database management engine endowed with some power to extract meaningful relationship between data entities. Without analytical capability, GIS would be reduced to an automated mapping application. Without database management features, GIS would be unable to capture spatial and topological relationships between geo-referenced entities if these relationships were not pre-defined.

Applikationer av GIS-T Hur används GIS-T i praktiken? Offentligt, privat (och forskningsmässigt) Framtiden för GIS-T Framtida utvecklingsmöjligheter Utmaningar

GIS-T i den offentliga sektorn Hur kan GIS användas för att ta bättre och effektivare beslut? Traditionellt använts för kartering och planering Växer; tidigare system integreras i GIS-T Insamling, lagring och bearbetning av data en utmaning Planering/planläggning Förvaltning Administration

Tillgänglighet Västra Götaland GIS-baserad modell för analys av tillgänglighet i Västra Götaland Beräknar restider med bil eller kollektivtrafik mellan önskade start- och målpunkter i Västra Götaland Ger möjligheter att beräkna hur lång tid det tar att nå viktiga funktioner i samhället Används som stöd i samhällsplanering

Tillgänglighetsatlas Beskriver tillgängligheten till viktiga samhällsfunktioner i Västra Götaland Används i samhällsplaneringen

GIS-T i det privata Global Navigation Satellite System (GNSS) GPS-teknik mha satelliter Används för att samla in geografiska data Grunden till mycket annan GIS-användning Car Navigation System Baserat på GNSS Hitta snabbaste vägen Location-Based Services

Exempel på logistik och GIS Routing and scheduling Ex ruttplanering för lastbilar eller paketbilar Vehicle tracking and dispatching Ex planering av taxi-körningar Fleet management Ex kontroll av lastbilar Site selection and service area analysis Ex lokalisering av butiker eller logistikterminaler

Exempel på logistik och GIS DHL Sverige Ersatte sortering av paket efter postkodsområden med GIS Använder GIS för att optimera upphämtning och utdelning av paket Varje pakets leveransadress geolokaliseras GIS systemet skapar rutter för enskilda fordon http://www.esri.com/~/media/files/pdfs/library/casestudies/dhl-express-europe.pdf

Framtiden för GIS-T Intresset för GIS är knappast mättat Ökad användning ökad kompetens och intresse Spridning av ny teknik och data nya möjligheter GIS-T och ICT (Information and Communication Technologies) Internet, smart-phones etc.

GIS-T och ITS (Intelligent Transport Systems) Intelligenta transportsystem Tjänster relaterat till transporter och trafikledning För en smartare användning av transportsystemen Bakgrund i försök att komma till rätta med trängsel Från mer vägar till smartare lösningar Exempel på ITS Ledningssystem för trafiksignaler, containers, vägskyltar etc. Integration av realtidsinfo om ex trafikbelastning, väder mm. Även framväxten av GIS-T/ITS vilar på ny teknik och data

Lite längre fram i framtiden Artificiell intelligens och GIS-T Simulering av mänskligt (transport)beteende Huvudsakligen för transportprognoser GIS-T i Ubiquitous Transportation Systems (UTS) Ubiquitous: existing or being everywhere Ny modell för interaktion mellan människa-dator, där informationsbehandlingen har integrerats i vardagliga föremål och aktiviteter Molnet, Internet-of-Things etc.

http://www.youtube.com/watch?v=yzql6j2d5h4

Utmaningar inför framtiden Dels kopplat till tekniken Insamling och hantering av data Tillförlitlighet och säkerhet Integritet och dels till samhällsutvecklingen i stort Ökad rörlighet, kunskapssamhälle, flexibilitet etc. Ett komplexare samhälle kräver ett mer dynamiskt GIS Individen/varan/användaren i centrum ist för infrastrukturen

Sammanfattning GIS är ett datoriserat informationssystem för hantering och analys av geografisk information Antingen som verktyg eller utveckling av själva systemet Data grunden i alla GIS Insamling och lagring Bearbetning Analys Presentation Breda användningsområden både offentligt och privat Framtiden för GIS-T beroende av teknik

Referenser Committee on Geographic Information Science and Applications (ABJ60), 2007 Grand Challenges in Transportation: The Role of Geographic Information Systems and Science (Transportation Research Board) kan hämas på: http://cts.cs.uic.edu/grandchallenges2007.pdf Kresse W, Danko D M, 2012 Springer Handbook of Geographic Information (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg) Miller H J, Shaw S-L, 2001 Geographic information systems for transportation : principles and applications (Oxford Univ. Press, New York Rodrigue J-P, Comtois C, Slack B, 2009 The geography of transport systems (Routledge, New York) Shaw S-L, 2010, "Geographic information systems for transportation: from a static past to a dynamic future" Annals of GIS 16 129-140 Shaw S-L, 2011, "Geographic information systems for transportation An introduction" Journal of Transport Geography 19 377-378 Thill J-C, 2000, "Geographic information systems for transportation in perspective" Transportation Research Part C: Emerging Technologies 8 3-12