Aplicatie GIS specifica politiei rutiere (REACT)

De Codruta FRUM COSTEA

Aplicatia abordeaza câteva din aspectele legate de problemele cu care se confrunta echipele de interventie, cum ar fi: unitatile de salvare, echipele politiei rutiere, echipele de pompieri etc. Având în vedere problematica aplicatiilor de tip "911 Emergency", de interventie, programul dezvoltat doreste o simulare cât mai fidela a genurilor de probleme ce apar cu statut de urgenta. Prelucrarea si analiza datelor spatiale referitoare la mediul de actiune, precum si a celor specifice fiecarui domeniu de aplicabilitate, în contextul facilitatilor software-ului utilizat, ofera solutia optima problemei abordate. Interventiile de urgenta, alocarea de resurse disponibile, disponibilizarea si amplasarea acestora, precum si posibilitatea obtinerii rapide de rapoarte, dau importanta maxima de exploatare aplicatiei. Datele sunt integrate unitar de catre sistemul geografic folosit, ele provenind din surse multiple, caracterul lor fiind eterogen si specific. Exploatarea datelor este realizata cu predilectie de catre un modul al software-ului si anume cel de afisare si interogare. Paleta facilitatilor oferite de aplicatie este limitata numai de catre cerintele utilizatorului.

REACT are ca obiectiv rezolvarea unei parti cât mai consistente din problematica echipelor de interventie ale departamentului mentionat al politiei. Ele se refera la supravegherea apelurilor de urgenta legate de accidente si circulatie în general, evidenta si analiza accidentelor precum si masurile ce se pot lua bazându-se pe rezultatele analizei în scopul diminuarii numarului accidentelor, definirea drumurilor optime între repere specificate de catre utilizator (fie pre-definite anterior si stocate în fisiere specifice ARC/INFO, fie selectate interactiv), alocarea si gestionarea de resurse, precum si obtinerea de rapoarte specifice. Aplicatia se poate extinde atât în domeniul abordat în prezentarea de fata, cât si în domenii cu activitate similara, de alocare de resurse în situatii de interventie rapida, de optimizare de trasee, de analiza si urmarire a evolutiei în timp-real a resurselor existente etc. în urma studiului realizat cu scopul gasirii solutiei optime pentru o astfel de problematica, s-a decis folosirea unui sistem informatic geografic (GIS). El confera solutii optime pentru situatii critice, cum este alocarea de resurse si pentru probleme legate de gestiunea de resurse în contextul unei retele (privita ca flux de resurse).

Analiza de drum optim între repere selectate de utilizator, parcurgerea lor într-o ordine specificata, este unul din obiectivele majore ale aplicatiei de fata. Optimizarea se face folosind asa numita impedanta, cu rol de criteriu de optimizare. Criteriul de optimizare l-a constituit unul din atributele retelei de strazi a Bucurestiului (privita ca un graf), si anume: distanta, timpul mediu de parcurgere al unei strazi, calitatea carosabilului, numarul de benzi de circulatie pe sens, atributul de sens unic al unei strazi, valoarea traficul pe acea strada în momente semnificative de timp (pe timp de noapte sau zi), includerea strazii în traseele mijloacelor de transport în comun etc.

Un alt deziderat al aplicatiei a fost analiza datelor eterogene în vederea obtinerii rapide de rapoarte folosite drept suport de decizii. S-au creat rapoarte referitoare la probleme specifice ale politiei rutiere, cum ar fi situatia accidentelor pe raza municipiului Bucuresti. Astfel s-au evidentiat zonele cu probabilitate marita de producere de accidente, din punct de vedere al calitatii carosabilului, al conditiilor meteorologice, al numarului de benzi al strazilor unde au avut loc accidente etc. Analiza a fost realizata statistic pe baza evidentei accidentelor produse în decursul unei perioade de timp prestabilite.

O importanta parte a informatiilor exploatate s-a aflat pe sistemul informatic al utilizatorului, de aceea a fost nevoie de gasirea unei solutii de accesare si procesare a datelor. Întâi s-a rezolvat problema conectarii (hardware si soft) a celor doua sisteme, apoi s-a realizat integrarea în program a aplicatiilor SGBD aflate deja în exploatare de catre serviciul politiei rutiere, exploatarea datelor comune facându-se de catre ambele sisteme. S-a mers pe ideea unirii puterii celor doua sisteme, prin completarea facilitatilor oferite de fiecare în parte.

Pentru facilitatea de alocare de resurse s-a construit o analiza a sectiilor de politie, ca resursa umana. Pentru situatiile de inteventie rapida s-au gasit solutiile optime de disponibilizare de efectiv politienesc, în functie de distanta pâna la obiectiv, de gradul de accesibilitate a locului de interventie, de natura planului operativ etc. Afisarea rapoartelor s-a realizat în diverse moduri, în functie de genul de decizie ce trebuia luata (decizie de moment, arhivare situatie, transmitere situatie catre alt organ decizional).

Corespunzator fiecarei sectii de politie, privita ca centru de resurse, i s-a atasat o zona de raspuns minim, ideal pentru interventii fiind mobilizarea sectiei cea mai apropiata de locul de interventie.

Posibilitatea de blocare a cailor de acces reprezinta o cerinta obligatorie în acest gen de aplicatii. Deasemenea izolarea unei zone, în cazuri infractionale sau de securitate marita, reprezinta alt obiectiv al aplicatiei.

Date de intrare, echipamente si programe utilizate

Ca date de intrare s-au avut în vedere mai multe surse, dat fiind profilul aplicatiei:

Obiectivele aplicatiei

1. Analiza drum optim

Drumul optim între repere specificate în prealabil (date stocate într-un fisier) sau interactiv este unul din majorele obiective ale oricarei activitati de tip interventii de urgenta. Acesta se calculeaza în functie de un criteriu de optimizare precum: distanta, timp mediu de parcurgere a unei anumite distante, gradul de accesibilitate al unei cai de acces (datorat numarului de benzi de circulatie pe sens, existenta unor lucrari de carosabil, afluenta de trafic la anumite ore din zi sau noapte etc.), calitatea carosabilului si altele. Sensurile unice sunt un element de mare importanta si sunt materializate prin atribuirea unei anumite valori impedantei cailor de acces (impedanta este reprezentata prin criteriul folosit pentru optimizare). Drumul optim rezulta în urma alegerii dintre mai multe posibile drumuri optime a caii cu impedanta totala minima. Reperele selectate sunt parcurse în ordinea specificata de catre utilizator. REACT permite amplasarea de bariere ce închid calea de acces. Reluând cele de mai sus, punctele de referinta între care se calculeaza drumul optim sunt specificate de utilizator fie interactiv (prin selectarea lor cu ajutorul tastaturii, mouse-ului, sau digitizorului), fie se pot citi dintr-un fisier special ARC/INFO ce contine coordonatele exprimate prin valori raportate la sistemul de proiectie, sau cel grafic, sau prin adrese (ex. Str. Roma Nr. 8). Retelei de strazi i s-au atasat în tabela de atribute doua câmpuri ce contin numerele limita ale strazii, strada reprezentata în aplicatie printr-un arc (linie). Câmpurile corespund geometric nodurilor ce definesc arcul respectiv. Astfel, un arc poate fi identificat dupa parametrii geometrici sau dupa adresa reala din teren, specificând numarul si numele strazii. Pentru aceasta s-a folosit facilitatea de GeoCoding (pentru a crea tabela de adrese ce este folosita la interogarea si regasirea dupa specificarea adreselor). S-au creat straturi de tip punct prin suprapunerea pe tabela de adrese corespunzatoare retelei de strazi a unui fisier cu informatii alfanumerice (ce contine un câmp de adrese, câmp comun celor doua elemente). Stratul materializeaza localizarea reala a elementelor specificate alfanumeric.

Optional pot fi elaborate si afisate instructiuni de parcurgere a traseului optim între reperele selectate. Instructiunile contin denumirile strazilor ce intra în componenta drumului critic, modul de parcurgere al acestora, precum si lungimea traseului rezultat în urma analizei.

2. Analiza cu acces la date eterogene

Dupa prezentarea datelor de intrare este evidenta natura eterogena si specifica a informatiei exploatate. Mare parte din datele de intrare au constituit-o cele specifice utilizatorului, aflate în format diferit de cel al sistemului informatic geografic cu ajutorul caruia s-a dezvoltat aplicatia. Ele au fost integrate unitar cu cele furnizate în format propriu de catre software-ul folosit S-au creat analize complexe, rapoartele si hartile rezultate constituind element de imporanta în procesul decizional. S-au folosit date tabelare (atribute), date cartografice, imagini si fisiere de sunet. Datele tabelare au provenit din surse diverse, fie proprii ARC/INFO, fie externe DBMS, precum ORACLE si IBM DB. Conexiunea ARC/INFO-ORACLE a fost stabilita simplu. Cea dintre ARC/INFO si IBM DB, exploatata de politia rutiera, s-a simulat numai, prin folosirea unei interfete speciale. Interfata, denumita "IBM GIS Database Interface", a fost dezvoltata de catre grupul GIS IBM din Raleigh, North Carolina, cu ajutorul kit-ului de dezvoltare al ESRI (Environmental Systems Research Institute). Clientul ce exploateaza baza de date IBM are în dotare un sistem IBM AS/400. Interfata IBM - GIS furnizeaza o solutie puternica pentru conectivitatea între cele doua tipuri de baze de date.

Datele imagine au fost introduse în baza de date ca locatie fizica pe suportul de stocare si vizualizate cu ajutorul view-erului propriu ARC/INFO. Imaginea poate fi afisata în doua moduri: fie succesiv, dând la dorinta si senzatia de parcurgere a unui traseu (film), fie independent - fiecarei imagini corespunzându-i o fereastra. Imaginile au fost luate folosind camera video atasata statiei grafice si apoi convertite în format TIF pentru a putea fi recunoscute de catre ARC/INFO, sau "culegând" un cadru dintr-o sursa video (videoplayer) atasata sistemului si prelucrata prin intermediul unui program specific sistemului de operare al statiei grafice. Scanarea reprezinta înca o posibilitate de achizitionare de imagini.

Fisierele de sunet, care s-au constituit ca parte a atributelor elementelor ce sunt interogate sau identificate, au fost achizitionate fie folosind exclusiv capabilitatile multi-media ale statiei INDY (prin înregistrare folosind microfonul, fiind apoi prelucrate cu ajutorul editorului de sunet), fie prelucrate de pe o sursa de sunet conectata la statie. Lansarea efectiva a sunetului s-a realizat lansând un executabil al sistemului.

3. Integrare în aplicatia bazata GIS a aplicatiilor SDBD existente

Pentru ca s-a avut în vedere exploatarea aplicatiilor deja existente pe sistemul informatic al utilizatorului, s-a mers pe ideea integrarii acestora în aplicatia de fata. S-a implementat solutia interfetei IBM - GIS, denumita "IBM GIS Database Interface". Ea ofera o conectivitate perfecta a celor doua tipuri de baze de date. Fisierele specifice sistemului IBM AS/400 sunt accesate direct, fara a mai fi nevoie de conversii de date. S-a avut în vedere si posibilitatea lansarii spre executie a unor programe dezvoltate în ORACLE, conexiunea ARC/INFO ORACLE realizându-se practic usor. Interogari complexe construite folosind limbajul propriu de baze de date conectate au fost lansate, rezultatul acestora fiind afisat direct în ARC/INFO. Utilitatea este evidenta în masura în care exista deja dezvoltari anterioare de aplicatii, subprograme, rutine ce trebuie exploatate.

4. Consultarea si raportarea bazei de date spatiale

Consultarea bazei de date are ca prim scop obtinerea de rapoarte care servesc într-o prima privire în procesul decizional. Rezultatele interogarilor complexe duc la interpretari nuantate ale informatiilor ce conduc la luarea unor masuri, decizii în activitatea politiei. De exemplu, o prima analiza a fost cea a accidentelor înregistrate pe raza municipiului Bucuresti într-o perioada de timp pre-determinata.

Evidenta situatiei accidentelor se poate raporta divers. În functie de criteriul de analiza se obtin elemente ce conduc la definirea zonelor cu potential crescut de accidente, astfel se pot lua masuri de reducere a numarului accidentelor prin plasarea de efective politienesti în obiectiv, sau prin masuri de ordin organizatoric sau structural. Criteriul de analiza poate fi: viteza la care s-a produs accidentul, existenta de victime, calitatea carosabilului, numarul de benzi de circulatie pe sens, existenta de trasee de transport în comun, natura caii de rulare (asfalt, piatra cubica etc.), valoarea traficului în anumite intervale de timp din zi sau noapte, ziua saptamânii în care s-a produs accidentul etc. Toate acestea reprezinta atribute ale datelor privitoare la accidente. Alt gen de criteriu de analiza îl reprezinta si datele legate exclusiv de accidente precum: valoarea alcoolemiei autorului accidentului, conditiile meteorologice, particularitati ale conducatorului auto ce a produs accidentul (vârsta, sex, vechime în conducerea auto etc.). Elementul de legatura dintre datele tabelare despre accidente si baza de date spatiala ce materializeaza reteaua stradala a orasului, l-a constituit un câmp ce contine adresa la care a avut loc accidentul. Din suprapunerea celei dintâi peste reteaua stradala a rezultat un strat de tip punct, ce afiseaza exact locurile de producere a accidentelor. Deoarece datele sunt actualizate periodic, procesul de creare a stratului accidente se va repeta în acelasi ritm, cu posibilitatea de corectie/ajustare a rezultatului final (folosind un editor de adrese). Rapoartele sunt prezentate sub forma afisarii grafice a accidentelor ce au raspuns interogarii împreuna cu o legenda explicativa. Optional se pot anexa imagini de la locul accidentului si alte detalii de importanta pentru studiu.

Evidenta sectiilor de politie, din unghiul personalului ca structura, efectiv, a reprezentat un al doilea gen de analiza. S-au evidentiat zonele alocate cu predilectie fiecarei sectii (prin definirea unor raze optime de acces, privite prin prisma distantei sau a timpului), precum si traseele fixe ale echipajelor aferente sectiilor. Aceasta abordare este folositoare prin prisma definirii interventiilor optime la locurile de urgenta si anume este ideal sa poata raspunde solicitarii sectia în raza careia se situeaza locul interventiei, în caz negativ este apelata sectia a carei asa-numita zona de deservire este imediat apropiata. Astfel se reduc considerabil întârzierile în lansarea actiunilor de interventie.

Pentru marcarea densitatii personalului (ca efectiv) alocat sectiilor de politie s-a folosit facilitatea de spot. Punerea astfel în evidenta a numarului de personal alocat sectiilor de politie reduce timpul necesar analizei ulterioare.

Afisarea informatiilor se realizeaza în doi pasi: selectare si generare de raport. Optional se poate realiza si sortare. Aceasta afisare a rezultatelor interogarii se face utilizând mai multe procedee:

5. Interactivitatea utilizator-aplicatie prin închiderea de cai de acces

Aplicatia de fata, pâna în momentul actual de prezentare, exploateaza numai informatiile, neintervenind practic pentru modificarea lor. Blocari ale unor cai de acces pot aparea brusc, astfel este nevoie de posibilitatea simularii acestor evenimente efectiv în baza de date. Acestea influenteaza fundamental rezultatul unor analize, precum drumul optim între repere, drum ce poate viza si caile dezafectate temporar. Practic, aceasta se realizeaza prin selectarea caii de acces blocate pentru moment si modificarea valorii impedantei, câmp cu rol de criteriu de optimizare a drumului optim.

6. Izolarea unei zone de interventie

În cazul unei infractiuni (tâlharie, jaf, atentat la viata cuiva etc.) este nevoie de izolarea locului infractiunii prin delimitarea unei zone suficient de mare pentru a putea bloca fuga de la locul respectiv. Astfel, toate caile de acces dinspre si înspre locul infractiunii trebuiesc blocate. Se face identificarea locului semnalat prin apel telefonic de urgenta, se delimiteaza zona ce include o anumita distanta, sau un anume timp de acces si astfel rezulta zona de izolare.

7. Determinarea zonelor de raspuns optim

Fiecarei sectii de politie i se ataseaza o zona optima de raspuns, functie de caracteristicile sectiei (numar personal, resurse motorizate, calitatea acestora din urma). Functiile sistemului de dezvoltare care sunt aplicate se refera la alocarea de resurse. Astfel se defineste, corespunzator fiecarui atribut ce este privit ca un criteriu, o zona de raspuns minim. Pentru interventia spre un anumit punct este ideal a interveni un echipaj al sectiei din a carei zona de raspuns optim apartine locatia specificata. Daca nu este posibila interventia respectiva (din diverse motive), se alege sectia a carei zona de raspuns este cea mai apropiata de locul interventiei.

REACT doreste materializarea unor solutii simple si rapide a unor probleme de alocare de resurse si gestiune de trafic. S-au întâlnit inconveniente ce au îngreunat dezvoltarea aplicatiei, precum lipsa popularii în întregime a atributelor hartii digitizate (cum ar fi numele de strazi, tipul lor), disponibilitatea echipamentului pe care s-a dezvoltat aplicatia. Numele strazilor din tabela de atribute a hartii municipiului Bucuresti nu au coincis cu cele din noul nomenclator, de aceea s-a optat pentru reactulizarea denumirilor strazilor, în locul variantei crearii unui fisier tampon ce continea atât denumirile noi precum si pe cele vechi, fisier apelat în procesul interogarii. Aplicatia se doreste a fi un exemplu de abordare a problemelor de tip interventii-urgenta, alocare de resurse si gestionare transport.

Codruta Frum Costea, Institutul de Cercetari pentru Informatica, Bucuresti, pentru detalii suplimentare tel: 665.60.60/160

(C) Copyright Computer Press Agora