Разработка специализированной системы визуализации и анализа городской среды

3. АНАЛИЗ ФУНКЦИЙ СИСТЕМЫ

Как уже упоминалось, наша задача - исследование возможностей применения методов геоинформационной визуализации и визуального анализа в сфере торговли недвижимостью и при решении проблем городской инфраструктуры. В связи с этим возникает необходимость в анализе потребностей конечного пользователя системы. В нашем случае это продавцы и покупатели объектов недвижимости, а так же представители муниципальных органов власти. Следовательно, необходим анализ функций будущей системы.

На динамично развивающемся  рынке торговли недвижимостью России аналитические отделы риэлторских фирм оперируют огромными объемами информации, поскольку от своевременности обработки этих данных во многом зависит успех развития бизнеса. Процесс автоматизации обработки информации в большинстве фирм рынка недвижимости построен на основе средств СУДБ и БД. Опыт работы этих компаний показывает, что табличные данные без привязки к географической основе не дают полной картины. Поэтому в последнее время специалисты, работающие на рынке торговой недвижимости, все активнее используют в аналитической работе ГИС-технологии.

Структура аналитического обеспечения  работ на рынке недвижимости тесно  связана с необходимостью учета  пространственной информации. Это проявляется  как на региональном уровне (престижность направления (шоссе), условия проезда, расположение относительно объектов инфраструктуры и др.), так и на локальном (наличие  лесных деревьев, уклоны участков, наличие  обременений и т.д.). Отображение всех объектов на карте одновременно практически невозможно с точки зрения ее восприятия и анализа. Следовательно необходимо разбить все интересующие объекты по уровням, разместив их на различных слоях карты. Многослойность предоставит пользователю возможность работать и анализировать только те данные, которые интересуют его в данный момент, начиная от целого района и заканчивая конкретным зданием или автобусной остановкой.

Важным моментом при оказании консультационных услуг является возможность отображения  как исследуемого участка на карте города, так и среды вблизи него. Потенциальных покупателей могут интересовать различные факторы и особенности того или иного района. Отображение объектов карты, основанное на потребностях потребителя услуг, можно добиться с помощью системы фильтров.

В работе аналитика ГИС является одним из наиболее простых и удобных  инструментов визуализации информации о состоянии рынка, существенно  помогая выполнять прогнозирование  и моделирование возможных ситуаций. Разрабатываемая нами информационная система должна позволять визуально оценить насыщенность рынка, определять зоны концентрации офисных центров, выделять наиболее интересные и перспективные районы на карте города. Все решения, принимаемые пользователями системы, должны основываться на визуальном анализе. Источником информации при этом является не только карта с набором географических объектов, но и статистические данные. Всё это позволит сделать правильный и надежный вывод.

Одновременно на карте может  отображаться сотни и тысячи объектов разного характера. Необходимо предоставить пользователю возможность быстро осуществлять поиск по интересующим показателям. Это может быть район города, этаж, цена и т.д. Удобная система запросов должна позволить продавцу в кратчайшие сроки подобрать подходящий покупателю вариант.

Как уже говорилось,  существующие ГИС многофункциональны и их основная задача – представление информации. При анализе инфраструктуры города  требуются дополнительные инструменты, позволяющие понять причины тех  или иных явлений в жизни города. Если рассматривать такое явление как дорожные пробки, то необходимо проанализировать возможные причины их возникновения, информативно отобразить их на карте города, тем самым дав представителям муниципальных органов проанализировать картину в целом. Пользователь должен иметь возможность, основываясь на своем опыте, расставлять приоритеты различных параметров, от которых зависит движение транспортного потока города.  Следовательно необходимо разработать инструментарий, позволяющий пользователю как анализировать ситуацию в городе в целом, так и фокусироваться на каких-то отдельных моментах.

Любая ГИС обладает системой вывода. Пользователь всегда должен иметь возможность  просмотреть информацию на экране монитора или распечатать на бумаге интересующие его данные. Поэтому одной их основных функций нашей системы должна стать  возможность быстрой печати результата исследований. Учитывая специфику  разрабатываемой ГИС особое внимание должно быть уделено добавлению на печатную форму дополнительной информации об объекте: фотографии, схемы,  описания.

К сожалению, мы не обладаем всей полнотой статистической информации, на основании  которой можно было бы построить  точный визуальный анализ. Тем не менее, в качестве данных будем применять  усредненные параметры, которые  при дальнейшей работе могут быть заменены. Вместе с тем, есть значительный объем данных топографии районов города Екатеринбург, дорог, зданий и иных объектов инфраструктуры. Эту информацию можно получить из существующих ГИС, таких как «Яндекс.Карты» и 2Gis. Реальная система должна оперировать большим объёмом данных  и доставлять их в визуальном виде.

На основе проделанного анализа  потребностей конечного пользователя, можно сделать выводы об основных функциях и особенностях системы, необходимых для успешной информационной поддержки:

• многослойность карты;
• возможность получать об объекте дополнительную информацию: фото, схемы, рисунки, текстовое описание.
• система фильтров отображения объектов;
• удобная система запросов и поиска объектов на карте;
• возможность печать подробной информации об объекте;
• инструментарий для измерения расстояния и площади;
• система визуального анализа выдаваемой информации;

 

 

4. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

ЕКАТЕРИНБУРГА

Сегодня пробки на дорогах Екатеринбурга стали  настоящим бедствием: люди часами стоят  в автомобильных заторах, опаздывая  на работу или на важную деловую  встречу, грузы не вовремя попадают на стройки и промышленные предприятия, резко ухудшается экологическая  ситуация в городе.

Активным изучением  и анализом пробок крупных городов  занимается компания «Яндекс». В Екатеринбурге  создан филиал аналитического центра, который занимается сбором и обработкой информации о транспортных потоках  города. Основные источники информации центра «Яндекс.Пробки» - данные детекторов транспорта и камер наблюдения за транспортными потоками, установленные  на сложных развязках города, мобильные  треки от пользователей и партнеров, сообщения корреспондентов и  т.д. Загруженность дорог измеряется в баллах:

1 – Дороги  свободны

2 – Дороги  почти свободны

3,4 – Местами  затруднения

5 – Движение  плотное

6 – Движение  затрудненное

7 – Серьезные  пробки

8 – Многокилометровые  пробки

9 – Город стоит

10 – Лучше ехать  на метро

Кроме того, используется комплексный показатель загруженности  улиц, учитывающий количество транспортных средств, длину пробок и среднюю  скорость движения (по данным видеодетекторов).

Одной из причин транспортных заторов на дороге является наличие так называемых «узких»  мест.

«Узкие» места — такие  участки дорог, движение на которых  замедляется даже при относительно небольшом количестве автомобилей. Они возникают по самым разным причинам — из-за сужения трассы, сложных развязок и перекрёстков, где сливаются несколько потоков  машин, парковки автомобилей вдоль  трассы, плохо настроенных светофоров и т.д. Именно с таких участков начинаются пробки в часы пик —  из-за того, что на них падает скорость автомобилей. Такие места ещё  называют «бутылочными горлышками».

 К сожалению выявлением  таких мест на дорогах Екатеринбурга  открыто никто не занимается. Более пристально этой проблеме  уделяют внимание в Москве, где проблема пробок более актуальна и остра. Рассмотрим на примере Моссквы несколько примеров «узких» мест, опубликованных компанией «Яндекс»:

1. Часть дороги занимает опора моста. Сразу после моста есть разворот в сторону области, на котором скапливаются машины.

Рис.8 «Узкое» место на дороге, пример №1 [7]

2. Каширское шоссе вливается в Варшавское, при этом семь полос сливаются в пять. Через триста метров после этого расположен пешеходный светофор.

Рис.9 «Узкое» место на дороге, пример №2 [7]

 

3. На светофоре часто скапливается большой поток желающих повернуть налево. При этом карман для поворота слишком короткий — в результате автомобили занимают левую полосу перед карманом и полосы для движения прямо непосредственно перед перекрёстком.

Рис.10 «Узкое» место на дороге, пример №3 [7]

 

Компанией «Яндекс» обладает огромным опытом в создании качественных сервисов информационной поддержки пользователей. Каждый год  аналитические центры «Яндекс.Пробки» публикуют годовой отчет по состоянию пробок на дорогах крупнейших городов. Статистическая информация, собираемая аналитическими центрами, находятся в открытом доступе и может быть использована в разрабатываемой ГИС.

 

 

5. ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА СИСТЕМЫ

5.1. Описание электронной карты

Как уже говорилось, основа любой ГИС – это электронная карта, состоящая из различных слоёв. Основные преимущества такого подхода были описаны выше в главе «Послойная организация данных». Поэтому, одним их основных этапов разработки системы было создание слоёв электронной карты Екатеринбурга. Ниже опишем основные слои, присутствующие в системе.

• City – самый первый слой, появляющийся при открытии приложения. Представляет из себя слой полиполигонов. Содержит 1 объект – город Екатеринбург. Был вынесен в отдельный слой с различными целями. Во-первых, предоставить пользователю общую информацию о городе (дата основания, общая площадь и население, официальный сайт города и т.д.). Во-вторых, это позволяет в дальнейшем добавлять на карту другие города области ( например города спутники: Березовский, верхняя Пышма и т.д.), не затрагивая при этом другие слои карты.

Рис.11 Слой «City»

• Area – слой районов города. Состоит из 7 полигональных объектов: Ленинский, Верх-Исетский, Железнодорожный, Орджоникидзевский, Кировский, Октябрьский и Железнодорожный районы. При отображении слоя можно выбрать один из районов и двойным щелчком мыши открыть информацию о нем. Район – немаловажный фактор на рынке торговли недвижимостью, часто являющийся основополагающим при принятии решения. Для визуального анализа объектов слоя, на данном этапе разработки системы, были выбраны такие параметры как население и плотность населения. Безусловно, такой анализ будет полезен для реальных пользователей лишь при решении очень узкого круга задач, но, к сожалении, на данном этапе разработки мы не обладаем какими-то конкретными статистическими данными, которые можно было бы использовать в системе.

Рис.12 Слой «Area»

 

• MainRoads, BigRoads, Roads – слои дорожной сети Екатеринбурга, появляющиеся при разном масштабе карте. Каждая улица представляет из себя ломаную полилинию, каждый слой – набор таких полилиний. Для визуального анализа используются такие параметры как уровень пробок и состояние дорожного полотна. Данные по пробкам были получены с помощью сервиса «Яндекс. Карты», поэтому реально отображают ситуацию с дорожной сетью в городе. Для примера был воспроизведен участок Ленинского района. Данные о состоянии дорог были получены опытным путем и являются относительными.
• Water – слой водоемов города: пруды, реки, озёра и т.д. объекты представлены полигонами. Визуальный анализ отсутствует.

Рис.13 Слои «MainRoads», «BigRoads», «Water»

 

• Buildings – слой зданий. Безусловно, воспроизвести все объекты в рамках разработки нашей системы не возможно. Поэтому был выбран участок Ленинского района, на карту которого были нанесены дома и другие здания. Объекты слоя – полигоны. Для анализа были выбраны такие параметр как: средняя цена за 1кв.м., этажность здания, количество проживающих людей.
• Icons – точечный слой различных объектов карты, имеющий потенциальный интерес для пользователя системы. На данный момент добавлены такие объекты как знаки дорожного движения, детские площадки во дворах, спортивные объекты и т.д. Каждому объекту (точке) соответствует запись атрибутивной таблицы, в которой хранится тип объекта, в зависимости от которого ему присваивается пиктограмма. Эта пиктограмма отображается на карте с центром в соответствующей точке. Слой может содержать сколь угодно много объектов различного типа, которые могут быть так же разделены по группам, и в зависимости от установленных фильтров отображаться на карте.

 

5.2. Описание интерфейса программы

Основное окно программы  изображено на рисунке ниже.

Рис.14 Интерфейс основного  окна программы

 

Оно состоит из трёх основных частей. В основной части находится электронная карта, сверху – панель инструментов для работы с ней, слева – панель для настройки отображения объектов карты (подписи, визуальный анализ данных, фильтры). Структура электронной карты была описана выше, поэтому перейдем к описанию панелей инструментов и настроек.

Верхняя панель содержит следующие  инструменты для работы с картой: