بخشی از مقاله
چکیده
پیشرفتهای زیادی که در زمینه ارتباطات بیسیم و سامانههای تعیین موقعیت همچونGPS صورت گرفته، کاربردهای فناوریهایی نظیر سامانههای ردیابی، سامانههای کنترل حمل و نقل و سرویسهای مکان مبنا - LBS - را روز افزون نموده است. از جمله کاربردهای فناوری های فوق در مدیریت حرکت اشیاء متحرک میباشد. هواپیماها، کشتی ها، قطارها، اتوبوسها و تاکسیها همگی اشیاء متحرکی 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. سامانههای اطلاعات مکانی - GIS - با فراهم نمودن امکانات و ابزارهای توانمند در مدیریت بهینه اطلاعات مکانی و غیرمکانی نقش بسیار مهمی را دارا میباشند.
بنابراین به نظر میرسد که با ترکیب سامانههای تعیین موقعیت و GIS، مدیریت اشیاء متحرک فوق با کیفیت بسیار بالاتری انجام پذیرد. لذا در این تحقیق نیز سعی شده سامانهای طراحی و اجرا شود که خود ترکیبی از سامانههای تعیین موقعیت و GIS برای مدیریت اتوبوسهای مسافربری - به عنوان مطالعه موردی - که در راههای بین شهری کشور ایران حرکت میکنند باشد.
-1 مقدمه
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 برای بهینه نمودن استفاده از امکانات فوق نیاز به سامانهای برای مدیریت آنها میباشد. چنین سامانه هایی در واقع ترکیبی از سامانههای اطلاعات مکانی - - 1GIS، سامانه تعیین موقعیت - - 2GPS و سامانههای مخابراتی میباشند که به آنها سرویسهای مکان مبنا - - 3LBS گویند.
در این مقاله نمونه ای از چنین سامانه ای که برای مدیریت اتوبوسهای مسافربری طراحی و توسعه داده شده است مورد بررسی قرار گرفته شده است. هدف از طراحی و توسعه چنین سامانه ای مدیریت اتوبوسها برای استفاده بهینه از آنها برای رسیدن به بیشترین حمل و نقل مسافر با کمترین تعداد اتوبوس در کوتاهترین زمان ممکن بوده است. با توجه به اینکه مطالعه موردی در تحقیق فوق مدیریت اتوبوسهای مسافربری بوده، لذا میتوان گفت از جمله کاربران سامانههای فوق مدیران و کارشناسان شرکتهای مسافربری، کارشناسان سازمان کنترل حمل و نقل جادهای کشور، پلیسهای راهنمایی و رانندگی و رانندگان اتوبوسها می باشند.
هدف در این تحقیق طراحی و توسعه یک سامانه برای مدیریت در راستای رفع یکی از نیازهای جامعه میباشد. سامانه فوق شامل مولفههای مختلفی است که مهمترین آن پایگاه داده اشیاء متحرک میباشد. سامانههای مدیریت اشیاء متحرک باید علاوه بر اینکه یک پایگاه داده قوی و مناسب داشته باشند، شامل مولفههای دیگری باشند که در حالت کلی عبارتند از مدلسازی دادهای، ساختار داده ها و عملگرها، تکنیکهای پرس و جو، نمایه سازی داده ها، بصری سازی داده ها و مدیریت نایقینی و نادرستی 11]و. [4 در تحقیق حاضر تمامی قابلیتهای فوق به جز مدیریت نایقینی در توسعه سامانه در نظر گرفته شده است.
با توجه به اینکه مطالعه موردی در تحقیق حاضر مدیریت اتوبوسهای مسافربری میباشد، لذا میتوان گفت از جمله کاربران سامانههای فوق مدیران و کارشناسان شرکتهای مسافربری میباشند که نیاز به دانستن اطلاعات راجع به حرکت اتوبوسهای شرکت خود دارند. علاوه بر مدیران شرکتها، کارشناسان سازمان کنترل حمل و نقل جادهای 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 مفیدی از وضعیت حمل و نقل جادهای در دست داشته باشند.
از دیگر قابلیتهای سامانههای 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 پلیسهای راهنمایی و رانندگی از دیگر کاربران چنین سامانههایی خواهند بود. علاوه بر موارد فوق رانندگان خود میتوانند از قابلیتهای 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 گیرندههای 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 اشارهای نشده و ارزیابی سامانه در مقیاس آزمایشگاهی صورت پذیرفته است.
-2 پیشینه تحقیق
مشابه چنین سامانهای در نقاط مختلف دنیا توسعه یافته است که از جمله سامانههای مدیریت اشیاء متحرک که میتوان به آن اشاره داشت، سامانه DOMINO میباشد که در سال 1999 توسط آقای 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 متحرک پرداخت. سامانه DSTTMOD دیگر سامانه مدیریت اشیاء متحرکی است که در سال 2013 توسط آقایان زیاوفنگ منگ از کشور چین و ژیمینگ دینگ از کشور آلمان طراحی شده است
توسعه دهندگان سامانه از مدلی بر اساس دادههای مسیر حرکت برای نمایش خصوصیات پویا استفاده نمودهاند و سامانه قادر به پاسخ به انواع پرسشهای مکانی-زمانی در زمانهای گذشته، حال و آینده نزدیک میباشد. در یونان نیز در سال 2004 سامانهی برای پیش بینی ترافیک توسط آقای سوریتیس براکات سولاس و همکارانش طراحی و اجرا شده است .[6] آقای نیکوس پلکیس و همکارانش در سال 2014 سامانه Hermes را برای مدیریت اشیاء متحرک در یک TIS طراحی نمودهاند
تحقیقی که در ایران در این زمینه صورت پذیرفته است توسعه یک سامانه برای کنترل تخلفات رانندگی، مورد استفاده برای پلیسهای 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 ایستگاهای پلیس تخلیه شده و توسط یک سامانه ماهوارهای به یک سرور مرکزی 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 قابلیتهای سامانه فوق کنترل میزان تردد خودروها از یک محور مشخص مانند تهران-قزوین میباشد
-3 اشیاء متحرک و پایگاه داده اشیاء متحرک
منظور از اشیاء متحرک، 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 می باشد. اگر تغییر تنها در موقعیت یک شی صورت پذیرد، به آن متحرک نقطهای گفته میشود. اگر تغییر در اندازه، شکل و موقعیت شی صورت پذیرد آنگاه به آن متحرک ناحیهای گفته میشود
بدیهی است حرکت اشیاء متحرک - نقطهای - در طول زمان به صورت پیوسته است. بنابراین برای داشتن مختصات شی متحرک در هر لحظه باید از تکنیکی استفاده شود که هر لحظه مختصات شی متحرک را بازگرداند. سادهترین راه برای ذخیره اطلاعات مربوط به حرکت اشیاء متحرک، ذخیره اطلاعات مسیر حرکت - Trajectory - آنها میباشد. هر مسیرحرکت از قسمتهای کوچکتری به نام پاره خط - Segment - تشکیل شده است و هر پاره خط دارای شرایط یا قیود مختلفی میتواند باشد. در تحقیق حاضر دو شرط زیر برای هر پاره خط در نظر گرفته شده است :
· در هر پاره خط، شی متحرک در یک مسیر مستقیم حرکت میکند.
· سرعت در هر پارهخط ثابت است.
آنچه در پایگاه داده ذخیره میشود مختصات ابتدا و انتهای هر پاره خط به همراه مولفه زمانی آن میباشد. نقاط ابتدا و انتهای هر پارهخط در واقع مختصات مشاهده شده شی متحرک و مولفه زمانی آن نیز زمان مشاهده مختصات میباشد. باتوجه به توضیحات فوق، بدیهی است که مختصات شی متحرک در ابتدا و انتهای هر پاره خط مشخص است. برای محاسبه مختصات در زمانی بین دو زمان ابتدا و انتهای هر پاره خط، - وبا توجه به قیودی که برای هرپارهخط در نظر گرفته شده است - با یک درون یابی خطی ساده میتوان مختصات شی متحرک را در زمان مورد نظر محاسبه نمود. شکل1 ساختار یک مسیر حرکت و پاره خطهای تشکیل دهنده آن را نشان میدهد.
شکل Trajectory :1 و پارهخطهای تشکیل دهنده آن [5]
با نمایش و ذخیره اطلاعات راجع به حرکت اشیاء متحرک توسط دادههای مسیر حرکت، می توان به یک سری 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 متحرک، مسافت طی نموده شی متحرک، زمان سفر شی متحرک .[6] هر مسیر حرکت نیز دارای 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 متحرک و محیط مکانی اطرافش وجود دارد عبارتند از :[6]
· ترک کردن - : - leave شی متحرک ناحیه مورد نظر را ترک نموده است.
· وارد شدن - : - Enter شی متحرک وارد ناحیه مورد نظر شده است.
· داخل ماندن - : - Stay Within شی متحرک داخل محدوده مورد نظر بوده است.
· عبور کردن - : - Cross شی متحرک از ناحیه مورد نظر عبور میکند.
· عبور نکردن - : - Bypass شی متحرک داخل محدوده مورد نظر نبوده است. روابط فوق در شکل 2 نشان داده شده است.
