Geri Dön

Comparison of shortest path and least risk path according to the 2D and 3D visualizations for multilayered indoor spaces

En kısa yol ve en az riskli yol algoritmalarının 2B ve 3B görselleştirilmiş çok katlı binalarda karşılaştırılması

PDF İndir

  1. Tez No: 389355
  2. Yazar: HAZAL CEYLAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ERGİN TARI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 81

Özet

Gelişen teknoloji sayesinde, navigasyon cihazları bir çok insanın hayatına girmiş bulunmaktadır. Günlük hayatta, çoğu insan önceden bildiği veya bilmediği yerlere giderken Küresel Konumlama Sistemlerini kullanmaktadırlar. Fakat bu sistem iç mekanlarda, dış mekanlarda olduğu kadar yaygın olarak kullanılmamaktadır. Çünkü, bu sistem radyo sinyalleri ile çalışmakta olup, radyo sinyalleri duvarların içinden geçip bina içinde kullanılamamaktadır. Bu nedenle, iç mekanlarda konum belirleme ve navigasyon başka teknikler ile bazen de küresel konumlama sistemlerinin yardımı ile sağlanmaktadır. Bu yüksek lisans tezinde, iç mekanlar için kullanılan navigasyon teknikleri beş ana sınıfa ayrılmıştır. Bunlardan ilki GPS, ikincisi INS yani seyrüsefer sistemidir, üçüncüsü ses dalgaları ile konum belirleme yöntemi, dördüncüsü elektromanyetik dalgalar ile konum belirleme yöntemi ve beşincisi ile optik methotlar yardımı ile konum belirleme yöntemidir. Bu tekniklerden tek bir tanesi genellikle sonuç vermediği için, tekniklerin birlikte kullanımı iç mekanlarda konum belirlemek için çok daha iyi sonuç vermektedir. GPS ile INS kombinasyonu genellikle en yaygın olarak kullanılan konumlama tekniğidir. Bu teknik, bir çok uygulamada kullanılmıştır. Seyrüsefer sisteminin kullandığı temel sensörler olan hız ölçerler ve jiroskopların kalitesi sistemin doğruluğunu etkilemektedir. Bundan bir kaç sene öncesine kadar, bu sensorler oldukça pahalı ayrıca kullanıcıların günlük hayatta üzerlerinde taşıyamayacağı kadar ağır ve büyüklerdi. Gelişen teknoloji ile birlikte, MEMS adı verilen düşük maliyetli, küçük ve hafif sensorler seyrüsefer sisteminin günlük hayattaki kullanımını arttırmıştır. Ve şuan kullanılan seyrüsefer sisteminde bu sensorler kullanılmaktadır. Seyrüsefer sisteminde başlangıç noktasının doğruluğu önemlidir ancak bu sensorler düşük maliyetleri sebebi ile istenen doğruluğa ulaşamamaktadır. Bu nedenle doğruluğu arttırılmış olan GPS ölçmelerinden yararlanılır. Seyrüsefer sistemi optik methodlar ile kombinasyonunda ise başlagıç noktasının konumu optik yöntemler ile belirlenmektedir. Kullanıcı mekana ait önceden hazırlanmış haritayı akıllı telefonuna indirir ve daha sonra QR kodunu akıllı telefonların kamerası ile taratır. Daha sonra sistem kullanıcının tarattığı kodu çözer ve kullanıcıya o anki konum bilgisini verir. Sistemin kullanımı oldukça kolaydır fakat önceden navigasyonu yapılacak olan binanın haritalarının ve QR kodlarının hazırlanmış olması gerekmektedir. Ses dalgarı ile elektromanyetik dalgaların birlikte kullanılması yönteminde ise kullanıcının üzerine ses dalgası yayan ve radyo dalgarı yayan ve toplayan bir cihaz bulunur. Önce cihazdan radyo dalgaları yayılır ve bu dalgalar ses dalgası emisyonunu tetikler ve böylece tavana yerleştirilmiş olan alıcılar mesefayi hesaplar, böylece konum belirlenmiş olur. Son olarak, seyrüsefer sistemi ile electromanyetik dalgaların kombinasyonu açıklanmıştır ve bu kombinasyon daha çok acil durum senaryolarında kullanılmaktadır. Konum belirleme teknikleri ve bunların birbirleriyle olan kombinasyonları açıklandıktan sonra, iç mekanlar için harita üretimi konusu ele alınmıştır. İç mekanları iki ayrı yöntem ile modellemek mümkündür. İlk yöntemde, koridorlar, odalar, duvarlar, mobilyalar, asansörler, mervivenler vb. iç mekana ait objeler BIM veya CBS ile modellenir. Bu modelde geometrik veriler objelerin öznitelik bilgilerine eklenir. BIM modelinde, binaya ait geometrik ve semantik bilgi sayısallaştırılmış halde bulunur. BIM modelinin en önemli özelliği, iç mekanların 3 boyutlu modellenmesine olanak sağlamasıdır. CBS'te BIM modeline benzerlik gösterir fakat bu iki model farklı amaçlar için geliştirilmiş modeller olduğu için aralarında belirgin farklılıklar bulunmaktadır. BIM modeli ile CBS modeli arasındaki en temel fark bu iki modelleme sisteminin detaylandırma düzeylerinin farklı olmasıdır. BIM modeli, iç mekanları en ince ayrıntısına kadar modellerken, CBS modelinde bu kadar detaya yer verilmez ve genel olarak geometri ve yüzeylere yoğunlaşılır. Bir diğer fark ise, kullanılan koordinat sistemi farkıdır. BIM modelinde, yerel koordinat sistemi kullanılırken, CBS modelinde evrensel koordinat sistemi kullanılır. BIM modeli, öznitelik verileri de dahil olmak üzere çok zengin bir veri yapısına sahiptir, bu nedenle CBS için very kaynağı olarak değerlendirilebilir. Ancak, BIM modelinden CBS modeline dönüşüm yapıldığında, BIM modelindeki very zenginliğinin bir kısmı kaybolur. Iç mekanları modellerken kullanılan ikinci yöntem ise nokta çizgi modelidir. Bu yöntem dış mekanları modellerken kullanılan yöntemlerle benzerlik gösterir. Modellemede en küçük birim hücredir. Hücreler, odaları, koridorları, duvarları vs. ifade eder. Basit bir hücre, tek bir noktadan girişi olan kapalı bir alanı ifade eder. Kompleks hücreler, bir çok noktadan girişi olan kapalı alanları ifade eder. Açık hücreler ise, sınırlarından en az biri açık olan, açık bir alanı ifade eder. Bağlayıcılar ise, katları birbirine bağlayan asansörler ve mervivenlerdir. Hücrelerin bir araya gelmesiyle çizgeler oluşur. Çizgeler yönlü ve yönsüz olmak üzere ikiye ayrılır. Bina içerisinde sınırlamalar varsa yönlü çizgeler kullanılır, sınırlama yoksa yönsüz çizgeler kullanılır. İç mekanların modellenme yöntemlerinden sonra iç mekan navigasyonu için bazı ideal rotalar tanımlanmıştır. Bunlar en kısa yol algoritması, en basit yol algoritması ve en az riskli yol algoritmasıdır. En kısa yol algoritması ağırlıklı ve ağırlıksız çizgelere uygulanabilen bir algoritma olup, Dijkstra'nın algoritması sadece ağırlıklı çizgelere uygulanabilmektedir. Dijkstra'nın algoritması iç mekanlara uygulanabildiği gibi dış mekanlarda da sıkça kullanılan bir algoritmadır. Ağırlıklı ilişkilerin göz önüne alındığı çizgelerde, her bir kenarın sayısal bir değeri bulunmaktadır. Fakat bu değer sadece pozitif değerler alabilmektedir. Algoritma tek bir noktadan tanımlanmış diğer tüm noktalara olan en kısa yolu iterasyon yöntemi ile hesaplar. Başlangıçta başlangıç noktası hariç tüm noktalar sonsuz değerini alır ve birinci iterasyonda başlangıç noktasının bağlı olduğu bütün noktalar içerisinde en küçük değeri alan nokta o an ki yeni başlangıç noktası olarak seçilir. Daha sonra bu seçilen noktadan iterasyon devam eder ve yine en küçük değeri alan nokta seçilir. İterasyon, sistemdeki tüm noktalar ziyaret edilene kadar güncellenerek devam eder. Ve ilk seçilen noktadan, diğer tüm noktalara olan en kısa mesafeler tespit edilmiş olur. Bazen en kısa yol, karmaşık bir yol olabilir. Bu durumlar için en basit yol algoritması yararlı olabilir. Bu algoritmada yolun kısalığından çok, tarif kolaylığı, hatırlanabilirliği, veya tarif edilen yolun bulunma kolaylığı gibi faktörler önem taşır. En basit yol algoritması genellikle en kısa yoldan daha uzun olmaktadır. İç mekanlar için kullanılan bir başka algoritmada en az riskli yol algoritmasıdır. Bu algoritmanın temel amacı kaybolma riskinin en az olduğu rotanın belirlenmesidir. Bu algoritmanın iki koşulu vardır. Birincisi, kullanıcının navigasyonu yapılacak olan mekana yabancı olması. Ikinci koşul ise eğer yalnış bir yol seçerse hata yaptığı noktaya geri dönmesi ve o noktadan yeniden seçim yapmasıdır. Algoritma genel olarak bir yol ayrımındaki yalnış gidilebilecek yolların ağırlıklarına bağlı olarak çalışır. Bu tez çalışmasında Dijkstra'nın en kısa yol algoritması ile en az riskli yol algoritması örneklerle birlikte detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Tezin amacı, en kısa yol algoritması ile en az riskli yol algoritmasının iki boyutlu ve üç boyutlu görselleştirmelerde göz önünde bulundurularak karşılaştırılmasıdır. Çalışma alanı olarak Gent Üniversitesi mühendislik binası olan“Plateau-Rozier”seçilmiştir. Giriş katı ve birinci katı daha önceki çalışmalar ile CBS ortamında modellenmiş ve bu model Sketch Up adlı programda iki boyutlu ve üç boyutlu olarak sayısallaştırılmıştır. Asansör ve merdivenler sadece bağlantı görevi görmekte olup, değerleri sabit 3 metre seçilmiştir, kapasiteleri ve uzunlukları hesaba katılmamıştır. Daha sonra, her bir noktadan diğer bütün noktalara olan en kısa yol ve en az riskli yol hesaplanıp, en kısa yol algoritması ile en az riskli yol algoritmalarının birbirinden en çok farklılık gösterdiği altı rota belirlenmiştir. Bu belirlenen altı rotanın ArcGIS programmında çizimleri yapılmıştır. Her bir rotanın bir başlangıç noktası bir de bitiş noktası bulunmakta olup, altı tane farklı görseli bulunmaktadır. Bu görselleştirmeler, iki boyutlu siyah/beyaz ve iki boyutlu renkli, üç boyutlu siyah&beyaz ve üç boyutlu renkli versiyon-1, ve üç boyutlu siyah/beyaz ve üç boyutlu renkli versiyon-2. Bu altı farklı görselleştirmeden toplamda dokuz adet farklı eşleştirme yapılmıştır. Kullanıcıların genellikle soldaki görselleri seçmeye yatkın olması dolayısıyla bu dokuz kombinasyona sadece sağ sol yer değiştirilerek dokuz tane daha görsel eklenmiştir. Yani toplamda ok sekiz tane farklı kombinasyon elde edilmiştir. Çalışma, elli kişi tarafından yapılmıştır ve üç temel soru üzerine yoğunlaşılmıştır. Bunlar;“Hangi rota daha kısa?”,“Hangi rota en basit?”ve“Hangi rotada en az dönüş vardır?”şeklindedir. Ayrıca,“Rota belirleme problemini çözmek için hangi görselden yararlandınız?”,“Hangi görsel daha estetik?”gibi sorulara da yer verilmiştir. Çalışmanın sonuçlarına göre, genellikle en kısa yol en az riskli yola göre daha çok tercih edilmiştir ve karar aşamasında iki boyutlu görseller üç boyutlu görsellere göre daha anlaşılır olduğu tespit edilmiştir. Ulaşılan diğer bir sonuç ise, en az riskli yol algoritması en kısa yol algoritmasından daha uzun olmasına rağmen, karar noktalarındaki risk değerlerinin en kısa yol algoritmasına göre daha az olduğu tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Thanks to the development of technology, navigation devices come into many people's life. In daily life, people use Global Positioning Systems (GPS) to find their ways in both familiar and unfamiliar outdoor spaces. For indoor spaces, this technology is not popular as outdoor spaces. Because, GPS technology is limited since the radio signals can not penetrate through walls of the buildings. So other positioning techniques are used to determined the positioning and navigation in indoors. In this master thesis, the positioning techniques for indoor spaces are defined and the combination of indoor positioning techniques are explained. Since one of the positioning technique is not enough for positioning in a indoor space that's why combination of techniques gives us so much better solutions to this problem. After the positioning techniques and their combinations are explained, the optimal routes for an indoor space are determined and Dijkstra's algorithm and least risk path algorithm are explained in details with their examples. The aim of this thesis is to compare these two algorithm according to the different 2D and 3D visualizations of the floors. The case study building is chosen as“Plateau-Rozier”building of Gent University. Ground floor and first floor are modelled as Geometric Network Model and according to this model these floors are digitized in Sketch Up programme to visualize it 2D and 3D. Than from each node to every node all the single source shortest paths and least risk paths are calculated in C# software, and six routes are selected as a task where the shortest routes and least risk routes differs apparently. Each route consist of a source node and a end node and they have six visualizations to compare. The visualizations are 2D black&white and 2D color, 3D black&white and 3d color with version one, and 3D black&white and 3D color version two. After test is prepared with these routes and visualizations, fifty unfamiliar users are asked by some questions like“Which route is the shortest?”,“Which visualization do you prefer for solving a routing problem?”, and so on. According to the test, it is proven that people prefer shortest paths than least risk paths and they make their decision based on 2D visualization not 3D.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    720086

    Investigating deep reinforcement learningfor static optimization in optical networks

    Başlık çevirisi yok

    EMRE FURKAN MERCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolPolitecnico di Milano

    PROF. MASSİMO TORNATORE

    PROF. FRANCESCO MUSUMECİ

  2. Tez No

    492767

    Mobil android uygulaması ile farklı kısa yol algoritmalarının simülasyonu ve k arşılaştırılması

    Comparison and simulation of different shortest path algorithms with mobile android application

    GİRAY BAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHaliç Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÜLVİYE HACIZADE

  3. Tez No

    619063

    A study on performance evaluation of optimization algorithms in the shortest path problem

    En kısa yol probleminde optimizasyon algoritmalarının performans değerlendirmesi üzerine bir çalışma

    ELÇİN DUYGU EKMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATİH VEHBİ ÇELEBİ

  4. Tez No

    734941

    Optimizasyon algoritmalarının gezgin satıcı problemi üzerinde incelenmesi

    Analysis of optimization algorithms based on traveling salesman problem

    MERT ÇALIŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEMRA GÜNDÜÇ

  5. Tez No

    638208

    Exploring functional dynamıcs of bacterial and human ribosome structures via coarse grained techniques

    Bakteri ve insana ait ribozomal kompleks dinamiğinin kaba ölçekli teknikler ile araştırılması

    PELİN GÜZEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS

Geri Dön