Geolocalització i Mobilitat

Geolocalització i Mobilitat II

Marc Compte

marc.compte@udg.edu

Smart Towns

St. Antoni de Calonge, 18/10/2018

Geolocalització i Mobilitat II

Presentació

  • Ciències Ambientals
  • Programació web
  • Programació SIG
  • SIGTE (20 anys)
  • Autònom (7 anys)
    • Smart Cities
    • Indoor Location
    • Geographic Databases

Cites

Geolocalització i Mobilitat II

Cites

“La perfection est atteinte, non pas lorsqu'il n'y a plus rien à ajouter, mais lorsqu'il n'y a plus rien à retirer.”

Antoine de Saint-Exupéry

“La perfecció s'assoleix, no quan no hi ha res més a afegir, sino quan no hi ha res més a treure.”

Geolocalització i Mobilitat II

Cites

“I'm not afraid of terrorism at all. I'm afraid of loss of our freedom, loss of mobility, loss of global comradeship.”

Patti Smith

“No tinc cap por del terrorisme. Tinc por de la pèrdua de la nostra llibertat, pèrdua de mobilitat, pèrdua de camaraderia global.”

Geolocalització i Mobilitat II

Cites

“Three ingredients of luxury lifestyle design are time, income and mobility.”

Tim Ferriss

“Hi ha tres ingredients d'un disseny de l'estil de vida basat en el luxe: temps, ingressos i mobilitat.”

Definicions

Geolocalització i Mobilitat II

Geolocalització

Localitzar geogràficament

Localitzar sobre la superficie terrestre

Conèixer les coordenades sobre la superficie terrestre

=

=

És la capacitat de:

Geolocalització i Mobilitat II

Localització o Posicionament?

GPS = Global Positioning System

IPS = Indoor Positioning System

LBS = Location Based Services

Sigles conegudes

Geolocalització i Mobilitat II

Localització o Posicionament?

On ets?

Posició: 41°50'57.8"N 3°06'12.3"E

Localització: Viver d'empreses Alta Mar

Geolocalització i Mobilitat II

Què és la mobilitat?

Desplaçar-se

en massa

per una xarxa

És la capacitat de:

Geolocalització i Mobilitat II

Tipus de desplaçaments

Forçats

o

Voluntaris

Planificables

o

Improvitzats

Title Text

El desplaçament

Aproximació geomètrica

A

B

Punt

Punt

Temps 0

Temps 1

Canvi de posició en el temps i en l'espai

x_0, y_0, z_0, t_0
x0,y0,z0,t0x_0, y_0, z_0, t_0
x_1, y_1, z_1, t_1
x1,y1,z1,t1x_1, y_1, z_1, t_1

Geolocalització i Mobilitat II

Què és un desplaçament?

Geolocalització i Mobilitat II

El terreny no és uniforme

El terreny té

Barreres

Costos

B

A

Font: Wikipedia

Geolocalització i Mobilitat II

El terreny no és uniforme

B

A

Origen

Destí

Ruta

x_0, y_0, z_0, t_0
x0,y0,z0,t0x_0, y_0, z_0, t_0
x_4, y_4, z_4, t_4
x4,y4,z4,t4x_4, y_4, z_4, t_4
x_1, y_1, z_1, t_1
x1,y1,z1,t1x_1, y_1, z_1, t_1
x_2, y_2, z_2, t_2
x2,y2,z2,t2x_2, y_2, z_2, t_2
x_3, y_3, z_3, t_3
x3,y3,z3,t3x_3, y_3, z_3, t_3

Geolocalització i Mobilitat II

Objectes de la ruta

Title Text

Optimitzar la ruta

A

B

Font: Wikipedia

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar la ruta

Geolocalització i Mobilitat II

Quina ruta és millor?

Temps 20 min
Distància 2 kms
Cost 0 €
Temps 10 min
Distància 2.2 kms
Cost 2 €
Temps 19 min
Distància 1.8 kms
Cost 0.5 €

Més econòmica

Més ràpida

Més curta

  • El temps transcorregut
  • La distància recorreguda
  • El cost econòmic incorregut
  • La contaminació generada
  • ...

Geolocalització i Mobilitat II

Què hem d'optimitzar?

  • Totes les anteriors

Geolocalització i Mobilitat II

Què hem d'optimitzar?

Minimitzem el recurs limitant

A

B

Punt

Punt

Temps 0

Temps 1

Quin és el cost d'anar d'A a B?

El cost és una funció que depèn de:

  • Distància
  • Temps
  • Cost econòmic
  • Contaminació
  • ...
  • Distància
  • Temps
  • Cost econòmic
  • Contaminació
  • ...

Evitant les barreres

Geolocalització i Mobilitat II

Com calculem la ruta?

Buscant el camí de menor cost

  • Dijkstra
  • A*

Algorismes

  • ...

Geolocalització i Mobilitat II

Com calculem la ruta?

Title Text

Optimitzar la ruta

Barreres i costos

Font: Wikipedia

Geolocalització i Mobilitat II

Com definim barreres i costos?

Aresta/segment

Vèrtex/node

Font: UNIGIS.ES

Cálculo de rutas óptimas con PostGIS

Geolocalització i Mobilitat II

La mare dels ous: el graf

Carrer Vèrtex inicial Vèrtex final
C 4 2
B1 2 3
B2 3 1
D 1 5
G 5 9
A1 9 6
A3 7 4
A2 6 7
E 6 3
F 7 8

Geolocalització i Mobilitat II

La mare dels ous: el graf

Font: UNIGIS.ES

Cálculo de rutas óptimas con PostGIS

Geolocalització i Mobilitat II

Com definim un graf?

Title Text

Optimitzar la ruta

Problemàtiques habituals

B

A

Simple

Destí

Ruta

Origen

Geolocalització i Mobilitat II

Quins tipus de ruta hi ha?

El problema del viatjant de comerç

A

Origen

B

Destí

Ruta

C

Parada 1

C

Parada 2

Travelling Salesman Problem (TSP)

Geolocalització i Mobilitat II

Quins tipus de ruta hi ha?

El problema de la ruta en vehicle

A

Origen

B

Destí

Ruta

C

Parada

C

Parada

Vehicle Route Problem (VRP)

Geolocalització i Mobilitat II

Quins tipus de ruta hi ha?

Title Text

Optimitzar la ruta

Aplicacions

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbits d'aplicació

  • Privat i públic
  • Civil i militar
  • Econòmic i social
  • ...

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbit privat

  • Treballar
  • Comprar
  • Oci
  • Serveis
    • Metge
    • Administració
    • ...

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbit públic

  • Transport públic
  • Recollida residus
  • Carrerer
  • Brigades
    • Jardineria
    • Manteniment
    • Vigilància
    • ...

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbit civil

  • Serveis bàsics
  •  

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbit militar

  • ...
  • ...

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbit econòmic

  • Mercaderies
  • Retail
  • Menjar domicili
  • Taxis
  •  

Geolocalització i Mobilitat II

Àmbit social

  • Distribució material
  • Transport persones

B

A

Origen

Destí

Ruta

Geolocalització i Mobilitat II

Objectes de la ruta

Title Text

Optimitzar el destí

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar el destí

Apropar el destí

  • Reduïm el temps en trànsit
  • Reduïm l'afectació al trànsit
  • Reduïm contaminació
  • Més temps per fer altres coses
  • ...

Internet of Things

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar el destí

Optimitzar el moment del desplaçament

Sensors

Exemples: Contenidors

Papereres

Bardisses?

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar el destí

Eliminar el destí

Virtualitzar serveis

Administració

Contractació

Consum

...

Digitalització de processos

Title Text

Optimitzar l'origen

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar el destí

Apropar l'origen

  • Polítiques d'habitatge

Title Text

El desplaçament

Aproximació matemàtica

Geolocalització i Mobilitat II

Factors de la funció temps

velocitat = distància/temps
velocitat=distaˋncia/tempsvelocitat = distància/temps
temps = distància/velocitat
temps=distaˋncia/velocitattemps = distància/velocitat

Geolocalització i Mobilitat II

Factors de la funció temps

La distància

A

C

B

0

0

1 min

2 min

A

v = 1

v = 1

Geolocalització i Mobilitat II

Factors de la funció temps

La velocitat

A

B

B

0

0

2 min

1 min

A 

v = 1

v = 2

Geolocalització i Mobilitat II

Com reduïm la distància?

B

A

Font: Wikipedia

Modificant el graf

Geolocalització i Mobilitat II

Com reduïm la distància?

B

A

Font: Wikipedia

Apropant el destí

B

Geolocalització i Mobilitat II

Com incrementem la velocitat?

B

A

Font: Wikipedia

Modificant el tipus de via

30

30

30

30

50

Geolocalització i Mobilitat II

Com incrementem la velocitat?

B

A

Font: Wikipedia

Modificant la normativa

30

30

30

30

50

50

50

50

Geolocalització i Mobilitat II

Com incrementem la velocitat?

B

A

Font: Wikipedia

Altres regulacions viàries

STOP

Geolocalització i Mobilitat II

Com incrementem la velocitat?

B

A

Font: Wikipedia

L'estat de les vies

Geolocalització i Mobilitat II

Com incrementem la velocitat?

Alta incertesa o baixa predictibilitat

  • La meteorologia
  • El trànsit

Anàlisis d'experiències prèvies

Machine Learning

Title Text

Mesures per optimitzar

la mobilitat

Geolocalització i Mobilitat II

Desplaçament és mobilitat?

A

C

vs.

Geolocalització i Mobilitat II

Problemes de mobilitat

Decentralització de serveis

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar la mobilitat

Apropar el destí

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar la mobilitat

Transport en grup

Pooling apps

Transp. públic

Servei

Servei

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar la mobilitat

Pooling per inversió del sentit

B

A

Origen

Destí

Ruta

Origen

Destí

Geolocalització i Mobilitat II

Optimitzar el destí

Pooling per inversió del sentit

Virtualitzar serveis

Servei

Servei

6 Routing simple

1 VRP

Asset tracking

Title Text

Usos dels SIG

Anàlisi i estadístiques

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisis globals del municipi

Estadístiques per habitant i centre

Si tenim:

  • Un centre
  • El cens de població

Podem calcular:

  • Routing
  • Agregat d'habitants
    • Mitjana
    • MinMax
    • Desv. tipus

Cost mig del desplaçament de la població a 1 centre

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisis globals del municipi

Estadístiques per habitant

Si tenim:

  • El cens laboral
  • El cens escolar
  • El cens de població

Podem calcular:

  • Routing
  • Agregat d'habitants
    • Mitjana
    • MinMax
    • Desv. tipus

Cost mig del desplaçament diari de la població entre setmana

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de conques

Conques de captació

Font: ESRI

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de conques

Estadístiques per habitant i servei

Si tenim:

  • Ubicació dels centres
  • El cens de població

Podem calcular:

  • Conques de captació
  • Agregat d'habitants
    • Mitjana
    • MinMax
    • Desv. tipus

Població total "assignada" a 1 servei

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de conques

Estadístiques per habitant i servei

Si tenim:

  • Ubicació dels centres
  • El cens de població

Podem calcular:

  • Conques de captació
  • Routing
  • Agregat d'habitants
    • Mitjana
    • MinMax
    • Desv. tipus

Cost mig del desplaçament de la població

al seu centre més proper

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de l'accessibilitat

Isocrones

Font: Wikipedia

Altres exemples:

Salut

Educació

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de l'accessibilitat

Isocrones (exemple)

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de l'accessibilitat

Estadístiques per habitant i servei

Si tenim:

  • Ubicació dels centres
  • El cens de població

Podem calcular:

  • Isocrones
  • Agregat d'habitants
    • Mitjana
    • MinMax
    • Desv. tipus

Població total a cada isocrona

Població total amb poca accessibilitat

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi de l'accessibilitat

Estadístiques (exemple)

Geolocalització i Mobilitat II

Anàlisi dels desplaçaments

Tracking de vehicles i actius

Si tenim:

  • Sistema de posicionament

Podem calcular:

  • Posició a temps real
  • Agreguem posicions per obtenir el trajecte fet

Com es comporten els vehicles a la realitat

Title Text

Usos dels SIG

Planificació i simulacions

Geolocalització i Mobilitat II

Planificació i simulacions

Afectació

Font: Wikipedia

Geolocalització i Mobilitat II

Planificació i simulacions

Simular afectacions sobre el trànsit

Geolocalització i Mobilitat II

Planificació i simulacions

Simular l'efecte del transport públic

Geolocalització i Mobilitat II

Planificació i simulacions

Simular una evacuació

Cites

Geolocalització i Mobilitat II

Cites

Connected and automated vehicles hold the potential to dramatically improve the safety, sustainability and accessibility of our mobility system.”

Peter Sweatman

Director, Mobility Transformation Center, U. Michigan

“Els vehicles automatitzats i connectats tenen el potencial per millorar dramàticament la seguretat, sostenibilitat i accessibilitat del nostre sistema de mobilitat.”

Geolocalització i Mobilitat II

Cites

“The reality about transportation is that it's future-oriented. If we're planning for what we have, we're behind the curve.”

Anthony Foxx

Secretari de Transport, EEUU, 2013-2017

“La realitat sobre el transport és que està orientat al futur. Si planifiquem pel que tenim ja estem obsolets.”

Geolocalització i Mobilitat II

Cites

“The solution to transportation inefficiencies lies at the intersection of collaborative consumption and the social graph: Shifting transportation from ownership to access.”

John Zimmer

Co-fundador i President de Lyft

“La solució a les ineficiències del transport es troba en la intersecció entre el consum colaboratiu i el graf social: Traslladar el transport de la propietat a l'accés.”

Resum

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • Geolocalització = La capacitat de conèixer les coordenades d'un objecte o esdeveniment
  • Mobilitat = La capacitat de desplaçar-se en una xarxa y entre una multitud
  • Els desplaçaments poden ser forçats o voluntaris, planificables o improvitzats.
  • El desplaçament té barreres i costos
    • Barreres = qualsevol element fora de la xarxa (edificis, parcs, ...)
    • Costos = Concepte multifactorial (velocitat, fricció de la superfície, ...) i sovint subjectiu.

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • Un desplaçament es defineix amb:
    • Un origen
    • Un destí
    • Una ruta que uneix els dos anteriors (i que defineix el cost)
  • La ruta òptima és la que uneix origen i destí amb un menor cost.
  • Hi ha diversos algorismes per al càlcul de la ruta òptima.

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • La xarxa, el graf, és un tipus de dada molt particular que té:
    • Segments: elements linials amb un inici i un fi i que es connecta a altres segments.
    • Nodes: els punts d'unió dels diversos segments.
  • Un carrer acostuma a tenir diversos segments.
  • Un node uneix dos o més segments.
  • El càlcul de ruta òptima pot resoldre diverses problemàtiques habituals del desplaçament:
    • Simple: anar de A a B.
    • Viatjant de comerç: anar de A a B passant per C1 i C2, en aquest ordre.
    • Ruta en vehicle: Anar de A a B passant per C i D, en qualsevol ordre.

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • El càlcul de ruta òptima té aplicació en molts àmbits:
    • Públic i privat
    • Civil i militar
    • Econòmic i social
    • ...
  • També podem minimitzar el cost del desplaçament:
    • modificant la posició del destí (apropant-la a l'origen).
    • modificant la posició de l'origen (apropant-la al destí).
    • eliminant la necessitat del desplaçament (virtualitzant serveis).

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • El temps de desplaçament depèn de la distància i la velocitat.
    • A major distància major temps, a una mateixa velocitat.
    • A major velocitat menor temps, a una mateixa distància.
  • Podem reduïr la distància:
    • Modificant el graf.
    • Modificant la posició de l'origen o el destí.
  • Podem augmentar la velocitat:
    • Modificant la normativa (velocitat màximes)
    • Modificant el graf (els tipus de via, l'estat de la carretera, ...)

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • L'acumulació de desplaçaments simultanis provoca congestions i redueix la mobilitat.
  • La mobilitat també es pot beneficiar de les millores en els desplaçaments individuals:
    • Apropar o eliminar el destí: descentralitzar serveis, passar d'un model radial a un model distribuït.
    • Optimitzar el moment del desplaçament.
    • Invertir l'ordre del desplaçament: passar de N > 1 (N desplaçaments) a 1 > N (1 desplaçament).
  • A vegades la mobilitat millora substancialment si reduïm lleugerament la capacitat de desplaçament individual:
    • Agrupant desplaçaments

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • La sensorització i automatizació són claus per a la gestió eficient de la infraestructura i els serveis.
  • Els Sistemes d'Informació Geogràfica i la geolocalització ténen múltiples aplicacions.
  • S'apliquen en el càlcul de les rutes òptimes.
  • També per a realitzar anàlisis per obtenir informació
    • Conques de captació o abastament.
    • Isocrones basades en la xarxa viària.
    • Seguiment a temps real d'una flota.
    • Càlculs estadístics basats en les anteriors
  • I per a la planificació. Amb la informació anterior podem plantejar-nos diversos escenaris a l'hora d'aplicar una determinada mesura.

Geolocalització i Mobilitat II

Resum

  • Els Sistemes d'Informació Geogràfica també ens serveixen per fer simulacions.
    • Podem simular què passaria en cada un dels escenaris plantejats durant l'anàlisi i la planificació.
    • També podem simular el trànsit i com es comportaria en determinades situacions i mesures de control.
  • I amb l'anàlisi, planificació i simulacions els SIG ens permeten prendre decisions corrent un risc menor.
  • Com satisfer les necessitats de desplaçament?
    Quines necessitats són inevitables i com les satisfem:
    • Infraestructures
    • Transport públic
    • Transport col·laboratiu
  • Com optimitzar els desplaçaments?
    • Estat de les infraestructures
    • Disseny de rutes
    • Millor informació: horaris, quant triga a arribar el següent, ...

Mecanismes d'afectació directa

Title Text

marc@compte.me

@marcompte

https://slides.com/mcompte/geolocalitzacio-i-mobilitat

Geolocalització i Mobilitat

By Marc Compte

Geolocalització i Mobilitat

Introducció a la geolocalització i la mobilitat. Conceptes, usos, mètodes i processos dels Sistemes d'Informació Geogràfica aplicats a la mbilitat.

  • 115
Loading comments...

More from Marc Compte