بخشی از مقاله
چکیده:
. تاکسیها، قطارها و اتوبوسها از جمله اشیاء متحرکی هستند که مردم در زندگی روزمره با آنها سر و کار داشته و از آنها استفاده میکنند. بنابراین براي بهینه نمودن استفاده از امکانات فوق نیاز به سامانهاي براي مدیریت آنها میباشد. چنین سامانه هایی در واقع ترکیبی از سامانههاي اطلاعات مکانی - - GIS، سامانههاي تعیین موقعیت - - GPS و سامانههاي مخابراتی میباشند.
در این مقاله نمونه اي از چنین سامانه اي که براي مدیریت اتوبوسهاي مسافربري طراحی و توسعه داده شده است مورد بررسی قرار گرفته شده است. هدف از طراحی و توسعه چنین سامانه اي مدیریت اتوبوسها براي استفاده بهینه از آنها براي رسیدن به بیشترین حمل و نقل مسافر با کمترین تعداد اتوبوس در کوتاهترین زمان ممکن بوده است. با توجه به اینکه مطالعه موردي در تحقیق فوق مدیریت اتوبوسهاي مسافربري بوده، لذا میتوان گفت از جمله کاربران سامانههاي فوق مدیران و کارشناسان شرکتهاي مسافربري، کارشناسان سازمان کنترل حمل و نقل جادهاي کشور، پلیسهاي راهنمایی و رانندگی و رانندگان اتوبوسها می باشند.
-1 مقدمه
پیشرفتهاي زیادي که در زمینه ارتباطات بی سیم و سامانههاي تعیین موقعیت همچونGPS صورت گرفته، کاربردهاي فناوريهایی نظیر سامانههاي ردیابی، سامانههاي کنترل حمل و نقل و سرویسهاي مکان مرجع را روز افزون نموده است. از جمله کاربردهاي فناوريهاي فوق در مدیریت حرکت اشیاء متحرك میباشد. اشیاء متحرك در حالت کلی اشیاء مکانی در برگیرنده زمان هستند که هندسه - موقعیت، شکل یا هردو - آنها به صورت پویا در طول زمان در حال تغییر میباشد
اگر تنها موقعیت اشیاء تغییر کند به آنها متحرك نقطهاي و اگر علاوه بر موقعیت شکل یا اندازه آنها نیز تغییر نماید به آنها متحرك ناحیهاي گویند .[8] هواپیماها، کشتیها، قطارها، اتوبوسها و تاکسیها همگی اشیاء متحرکی - نقطهاي - هستند که اکثر مردم در زندگی روزمرهشان با آنها سروکار داشته و از آنها استفاده میکنند.
به عبارت دیگر تمامی این امکانات در جهت خدمات رسانی به جامعه تولید شده و از آنها استفاده میشود. سامانههاي اطلاعات مکانی GIS با فراهم نمودن امکانات و ابزارهاي توانمند در مدیریت بهینه اطلاعات مکانی و غیرمکانی نقش بسیار مهمی را دارا میباشند. بنابراین به نظر میرسد که با ترکیب سامانههاي تعیین موقعیت و GIS، مدیریت اشیاء متحرك فوق با کیفیت بسیار بالاتري انجام پذیرد. لذا در این تحقیق نیز سعی شده سامانهي طراحی و اجرا شود که خود ترکیبی از سامانههاي تعیین موقعیت و GIS براي مدیریت اتوبوسهاي مسافربري که در راههاي بین شهري کشور ایران حرکت میکنند باشد.
هدف در این تحقیق طراحی و توسعه یک سامانه براي مدیریت در راستاي رفع یکی از نیازهاي جامعه میباشد. سامانه فوق شامل مولفههاي مختلفی است که مهمترین آن پایگاه داده اشیاء متحرك میباشد. سامانههاي مدیریت اشیاء متحرك باید علاوه بر اینکه یک پایگاه داده قوي و مناسب داشته باشند، شامل مولفههاي دیگري باشند که در حالت کلی عبارتند از مدلسازي دادهاي، ساختار داده ها و عملگرها، تکنیکهاي پرس و جو، نمایه سازي داده ها، بصري سازي داده ها و مدیریت نایقینی و نادرستی 4 ]و.[11 در تحقیق حاضر تمامی قابلیتهاي فوق به جز مدیریت نایقینی در توسعه سامانه در نظر گرفته شده است.
با توجه به اینکه مطالعه موردي در تحقیق حاضر مدیریت اتوبوسهاي مسافربري میباشد، لذا میتوان گفت از جمله کاربران سامانههاي فوق مدیران و کارشناسان شرکتهاي مسافربري می باشند که نیاز به دانستن اطلاعات راجع به حرکت اتوبوسهاي شرکت خود دارند. علاوه بر مدیران شرکتها، کارشناسان سازمان کنترل حمل و نقل جادهاي کشور با دسترسی به اطلاعاتی راجع به اینکه چه اتوبوسهایی الان داخل شهر خاصی و یا در جاده خاصی در حال حرکت هستند میتوانند اطلاعات بسیار مفیدي از وضعیت حمل و نقل جادهاي در دست داشته باشند.
از دیگر قابلیتهاي سامانههاي فوق کنترل سرعت اتوبوسها میباشد. اینکه چه اتوبوسهایی سرعت غیرمجاز داشته و این تخلف در چه مکان و در چه زمانی اتفاق افتاده است، از اطلاعات مهم در مدیریت حوادث رانندگی است. لذا پلیسهاي راهنمایی و رانندگی از دیگر کاربران چنین سامانههایی خواهند بود. علاوه بر موارد فوق رانندگان خود میتوانند از قابلیتهاي چنین سامانههایی استفاده کنند. به عنوان مثال میتوانند نزدیکترین پمپ بنزین و همینطور فاصله خود تا آن را دانسته و بدانند که ظرف چه مدت زمانی به آن خواهند رسید.
از فرضبات اساسی در نظر گرفته شده در تحقیق فوق این است که مختصات اتوبوسها توسط گیرندههاي GPS مشاهده شده و توسط یک سامانه مخابراتی بهینه در اختیار سامانه قرار می گیرد. لذا به چگونگی این تعیین موقعیت و انتقال آن به سامانه اشارهاي نشده و ارزیابی سامانه در مقیاس آزمایشگاهی صورت پذیرفته است.
مشابه چنین سامانهاي در نقاط مختلف دنیا توسعه یافته است که از جمله سامانههاي مدیریت اشیاء متحرك که میتوان به آن اشاره داشت، سامانه DOMINO میباشد که در سال 1999 توسط آقاي ولفسون و همکارانش طراحی شده است
در تحقیق فوق سعی شده قابلیتهایی به سامانه مدیریت پایگاه داده موجود اضافه شود تا بتوان توسط آنها به مدیریت اطلاعات مربوط به اشیاء متحرك پرداخت. سامانه DSTTMOD دیگر سامانه مدیریت اشیاء متحرکی است که در سال 2003 توسط آقایان زیاوفنگ منگ از کشور چین و ژیمینگ دینگ از کشور آلمان طراحی شده است
توسعه دهندگان سامانه از مدلی بر اساس دادههاي مسیر حرکت براي نمایش خصوصیات پویا استفاده نمودهاند و سامانه قادر به پاسخ به انواع پرسشهاي مکانی-زمانی در زمانهاي گذشته، حال و آینده نزدیک میباشد. در یونان نیز در سال 2004 سامانهي براي پیش بینی ترافیک توسط آقاي سوریتیس براکات سولاس و همکارانش طراحی و اجرا شده است
آقاي نیکوس پلکیس و همکارانش در سال 2006 سامانه Hermes را براي مدیریت اشیاء متحرك در یک TIS طراحی نمودهاند .[7] تحقیقی که در ایران در این زمینه صورت پذیرفته است توسعه یک سامانه براي کنترل تخلفات رانندگی، مورد استفاده براي پلیسهاي راهنمایی و رانندگی میباشد. این سامانه از سال 1384 به صورت عملی در کشور مورد استفاده قرار گرفته شده است. در سامانه فوق مختصات وسائط نقلیه در یک کارت حافظه ذخیره شده و هنگام توقف در ایستگاهاي پلیس تخلیه شده و توسط یک سامانه ماهوارهاي به یک سرور مرکزي در تهران انتقال داده میشود.
با این کار سامانه قادر به تشخیص تخلفات رانندگی از جمله سرعت غیر مجاز بوده و همچنین قادر به تشخیص مکان و زمان این تخلفات میباشد. از دیگر قابلیتهاي سامانه فوق کنترل میزان تردد خودروها از یک محور مشخص مانند تهران-قزوین میباشد .
-2 اشیاء متحرك و پایگاه داده اشیاء متحرك
منظور از اشیاء متحرك، اشیایی هستند که به طور پیوسته در طول زمان تغییراتی در هندسه آنها صورت میگیرد که این تغییر در هندسه، خود شامل تغییر در شکل - یا اندازه - ، یا تغییر در موقعیت شی و یا هر دو میباشد. اگر تغییر تنها در موقعیت یک شی صورت پذیرد، به آن متحرك نقطهاي گفته میشود. اگر تغییر در اندازه، شکل و موقعیت شی صورت پذیرد آنگاه به آن متحرك ناحیهاي گفته میشود
بدیهی است حرکت اشیاء متحرك - نقطهاي - در طول زمان به صورت پیوسته است. بنابراین براي داشتن مختصات شی متحرك در هر لحظه باید از تکنیکی استفاده شود که هر لحظه مختصات شی متحرك را بازگرداند. سادهترین راه براي ذخیره اطلاعات مربوط به حرکت اشیاء متحرك، ذخیره اطلاعات مسیر حرکت - Trajectory - آنها میباشد. هر مسیرحرکت از قسمتهاي کوچکتري به نام پاره خط - Segment - تشکیل شده است و هر پاره خط داراي شرایط یا قیود مختلفی میتواند باشد. در تحقیق حاضر دو شرط زیر براي هر پاره خط در نظر گرفته شده است
• در هر پاره خط، شی متحرك در یک مسیر مستقیم حرکت میکند.
• سرعت در هر پارهخط ثابت است.
آنچه در پایگاه داده ذخیره می شود مختصات ابتدا و انتهاي هر پاره خط به همراه مولفه زمانی آن میباشد. نقاط ابتدا و انتهاي هر پارهخط در واقع مختصات مشاهده شده شی متحرك و مولفه زمانی آن نیز زمان مشاهده مختصات میباشد.
باتوجه به توضیحات فوق، بدیهی است که مختصات شی متحرك در ابتدا و انتهاي هر پاره خط مشخص است. براي محاسبه مختصات در زمانی بین دو زمان ابتدا و انتهاي هر پاره خط، - وبا توجه به قیودي که براي هرپارهخط در نظر گرفته شده است - با یک درون یابی خطی ساده میتوان مختصات شی متحرك را در زمان مورد نظر محاسبه نمود.
شکل1 ساختار یک مسیر حرکت و پاره خطهاي تشکیل دهنده آن را نشان می دهد.
شکل Trajectory :1 و پارهخطهاي تشکیل دهنده آن
با نمایش و ذخیره اطلاعات راجع به حرکت اشیاء متحرك توسط دادههاي مسیر حرکت، میتوان به یک سري خصوصیات و روابط مربوط به حرکت آنها دست یافت. از خصوصیات معمول و پرکاربرد که میتوان به بدان اشاره نمود عبارتند از: آزیموت حرکت شی متحرك، مسافت طی نموده شی متحرك، زمان سفر شی متحرك .[6] هر مسیر حرکت نیز داراي روابطی با محیط مکانی اطراف خودش میباشد. در تحقیق حاضر منظور از محیط مکانی محدوده شهرستانها یا استانها میباشد. روابطی که بین مسیر حرکت شی متحرك و محیط مکانی اطرافش وجود دارد عبارتند از :
• ترك کردن - : - leave شی متحرك ناحیه مورد نظر را ترك نموده است.
• وارد شدن - : - Enter شی متحرك وارد ناحیه مورد نظر شده است.
• داخل ماندن - : - Stay Within شی متحرك داخل محدوده مورد نظر بوده است.
• عبور کردن - : - Cross شی متحرك از ناحیه مورد نظر عبور میکند.
• عبور نکردن - : - Bypass شی متحرك داخل محدوده مورد نظر نبوده است.
