An open source spatial software for transportation infrastructure performance metrics
Ulaştırma altyapı performans ölçütleri için mekansal açık kaynak kodlu yazılım
- Tez No: 556552
- Danışmanlar: PROF. DR. HANDE DEMİREL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeodezi ve Fotogrametri, Geodesy and Photogrammetry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Ulaşım ağları, şehrin ekonomik, sosyo-kültürel yapısından ve nüfus dağılımından başlıca etkilenen ve şehrin yaşanılabilirliğini etkileyen başlıca unsurlarından biri olarak sayılmaktadır. Şehirlerin hızlı kentleşmesinden kaynaklanan problemleri tespit etmek için ulaşım altyapısının performansı sürekli izlenmeli ve nicel olarak değerlendirilmelidir. Bu değerlendirme, geleceğe yönelik yatırımlar konusunda karar mercilerine fayda sağlamakla kalmayıp, mevcut ulaşım sisteminin durumu ve ihtiyaçları hakkında da bilgi sağlar. Büyük şehirlerin ulaşım sorunları, şehir, şehir sakinleri, arazi ve ulaşım arasındaki mekansal bir korelasyon olarak ele alınabilir. Bu nedenle konum bilgisine dayalı çeşitli incelemeler, ulaşım ağlarını izlemek ve hesaplamak için gereklidir. Bir ulaşım ağınının performansını izlemek/hesaplamak adına literatürde hali hazırda tanımlanmış bazı farklı ölçütler mevcuttur. Bunlardan,“ağ bütünlüğü”ve“erişilebilirlik”ölçütleri, bir ulaştırma ağını topolojik açıdan değerlendirmek ve arazi kullanımı ile arasındaki ilişkiyi ortaya koymak için kullanılır. Ulaşım ağının performansı, kendisinin ve çevresinin topolojik özellikleri ile ilişkilendirilir. Bu özellikler ağ bütünlüğü ölçütünün odak noktalarıdır. Ağ bütünlüğü analizleri ulaşım ağının, ihtiyaçlara cevap verecek şekilde; sürdürülebilir ve gelişebilir olarak tasarlanması için karar vericilere mekansal bilgi sağlar. Öte yandan erişilebilirlik ölçütleri, ulaşım ağı ile arazi kullanımı arasındaki ilişkiye odaklanmaktadır. Ulaşım ile arazi kullanımı, bir şehrin sürekli etkileşim halinde olan iki temel öğesi olarak ele alındığında, bu ilişkinin sayısal değerler ile ortaya konulması karar vericiler için, büyük önem arz etmektedir. Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS), mekansal verinin elde edilmesi, işlenmesi ve görselleştirilmesi bakımından bahsedilen ölçütlerin hesaplanabilmesi adına işlevsel bir analiz ortamıdır. Ancak bahsedilen ölçütlerin hesaplanması adına çeşitli CBS tabanlı analiz yöntemleri/araçları geliştirilmiş olsa da, istenilen bütünleşik analiz ortamını sağlayan herhangi bir araç mevcut değildir. Ayrıca varolan araçlar, genellikle ticari yazılımlar altında çalışmaktadır. Bu noktada, açık kaynak felsefesi; bedava, ulaşılabilir ve değiştirilebilir olma açısından mekansal analizlerin yapılmasına katkı sağlayabilir. Açık kaynak kodu, bir yazılımın lisans alma mecburiyeti olmadan dağıtılmasını ve yazılımın kaynak kodlarınının herkes tarafından düzenlenebilmesini ifade eder. Açık kaynak kodlu bir yaklaşım ile, ihtiyaçlara yönelik ve bütünleşik bir analiz modeli üretilebilir, ve ücretsiz olarak yayınlanabilir. Bahsedilen ölçütleri hesaplayarak mekansal veriyi analiz etmek adına, ticari bir yazılım altında çalışan açık kaynak kodlu bir araç, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından desteklenen“Coğrafi Bilgi Sistemleri Tabanlı Karayolu Ulaşımı Erişilebilirlik Analizi”projesinde geliştirilmiş, karar vericiler ve araştırmacılar tarafından test edilmiştir. Karar vericilerden ve araştırmacılardan test sonucu alınan geri dönüşler ışığında, bağımsız ve kolay kullanılabilir bir açık kaynak kodlu yazılım geliştirmeye duyulan ihtiyaç tüm yönleriyle anlaşılmıştır. Bu tez kapsamında, ağ bütünlüğü ve erişilebilirlik ölçütlerinin analizini yapan Spatial Analyst of Transportation Performance (SATRAP) isimli, açık kaynak kodlu bütünleşik bir yazılım geliştirilmiştir. Geliştirilen yazılımın, hiçbir ticari yazılıma bağlı olmadan çalışabilen ve karar vericiler için gerekli işlevsellikleri sağlayan, bütünleşik bir yazılım olması hedeflenmiştir. Bahsedilen analizlerin teknik zorlukları bakımından karar vericiler tarafından uygulanamama sorununa çözüm olarak yazılım, son kullanıcıya kolay kullanım sağlayacak bir arayüze sahiptir. Ayrıca yazılım, kullanıcıdan analizi yapabilmesi için minimum düzeyde veri beklemektedir. Kullanıcı, açık kaynak kodlu veriyi, geliştirilen yazılım ile, hiçbir teknik zorlukla karşılaşmadan elde edebilir, analiz edebilir ve sonuçları görselleştirebilir. Deneysel bir çalışma olarak, metropolitan olma özellikleri bakımından benzerlik gösteren, aralarında İstanbul'un da olduğu farklı kıtalarda bulunan yedi farklı şehir seçilmiştir. Seçilen şehirler, İstanbul, Paris, Rio de Janeiro, Londra, Madrid, Cape Town ve New York'dur. Seçilen şehirlerin kalabalık bölgeleri için, ağ bütünlüğü analizleri olan derece, arasındalık ve yakınlık ölçütleri, geliştirilen yazılım kullanılarak, herhangi bir mekansal veri kullanmadan hesaplanmıştır ve sonuçlar görselleştirilerek ağdaki kritik noktalar tespit edilmiştir. Erişilebilirlik analizi ise, potansiyel ve günlük erişilebilirlik ölçütleri ile ele alınmış ve arazi kullanımı ile ulaştırma ağı arasındaki ilişkiyi belirlemek için uygulanmıştır. Erişilebilirlik analizinde, arazi kullanımı haritalarından alınan kent sınıfı, analiz için başlangıç noktaları olarak, endüstriyel bölgeler sınıfı ise hedef noktaları olarak kullanılmıştır. Oluşturulan başlangıç/bitiş noktaları daha sonra yazılıma erişilebilirlik analizlerinde kullanılacak girdi noktalar olarak verilmiş ve analiz sonuçları görselleştirilmiştir. Uygulamalar için kullanılan tüm veriler ve geliştirilen yöntem, açık kaynaklıdır. Ağların performansları ve arazi kullanımı ile sahip oldukları ilişkiler SATRAP kullanılarak nicel olarak hesaplanmış ve sonuçlar görselleştirilip karşılaştırılmıştır. Ağ bütünlüğü için hesaplanan ölçütler kullanılarak sonuç haritalar üretilmiş ve merkezlik değerleri yüksek/düşük bölgelerin tespiti sağlanabilmiştir. Aynı zamanda üretilen haritalar ile, ulaştırma ağının şehir içindeki dağılımı yorumlanmış ve darboğazlar veya önlem alınması gereken yerlerin tespit edilebileceği gözlemlenmiştir. Arasındalık ve derece merkezliği şehirler arasında benzer yönelim gösterirken, yakınlık ölçütü için İstanbul'da bir istisna söz konusudur. Şehrin bir bölgesinde yoğunlaşması beklenen yakınlık metriğinin İstanbul'da bu beklenen normal dağılıma sahip olmadığı gözlemlenmiş ve bu durum, şehrin düzensiz kentleşmesinin bir sonucu olarak yorumlanmıştır. Analizlerin sayısal sonuçları yorumlandığında şehirlerden Paris'in en düzenli ve gelişmiş ulaşım ağına sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Erişilebilirlik analizinde ise, günlük bazda erişilebilirlik, şehirler arasında çok farklılık göstermemiştir. Potansiyel erişilebilirlikte İstanbul'un son sırada yer alması, ulaşım ağının diğer şehirlere kıyasla yetersiz olduğuna dair bir bulgudur. Ayrıca, bütün şehirlerde merkezlik ve erişilebilirlik ölçütleri arasında paralellik saptanmıştır. Bu bulgu, iki ölçüt arasında bir korelasyon olduğunun işaretidir. Karşılaştırmadan doğan sonuçlar, ulaştırma ağlarının performanslarını görece anlamaya yardımcı olmuştur. Geliştirilen yazılım ile minimum veri ve teknik detay ile son kullanıcının fayda sağlayabileceği bir tasarım hedeflenmiş ve yazılımın performansı, uluslararası standardlarca belirlenmiş kalite ölçütlerine göre değerlendirilmiştir. Bu değerlendirme için SATRAP, benzer fonksiyonlara sahip bir araç ile karşılaştırılmıştır. Değerlendirme sonucunda, yazılımın performansı yeterli ve geliştirilebilir olarak yorumlanmıştır. Programın en önemli özelliği, bütünleşik bir analiz aracı olarak tasarlanmasıdır. Ayrıca kullanıcının, analiz sonuçlarını herhangi bir CBS yazılımına ihtiyaç duymadan yorumlayabileceği bir web harita elde edebiliyor olması, yazılımın önemli bir başka avantajıdır. Halihazır CBS yazılımlarında mevcut olmayan bu gibi analizlerin açık kaynak yaklaşımı ile ele alınması, yöntemlerin ve sonuçların yaygınlaşmasına ve karar vericilerin buna uygun şekilde daha yaşanılabilir ve sürdürülebilir şehirler inşa etmelerine olanak sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
Transportation is one of the most important components of a city's development. To detect and address the challenges coming from rapid urbanization of cities, performance of transportation infrastructure should be monitored and evaluated continuously. Monitoring/evaluating the performance of a transportation infrastructure quantitatively will assist policy makers to support their decision functions. In order to monitor/evaluate a transportation network's desired spatial aspects, several spatial performance metrics exist in the literature. From those,“connectivity”and“accessibility”metrics are the ones that enlighten the topological features of a transportation network and configuring its relation between land use/cover. Connectivity metrics provide the quantitative topological relationships of the network parts for performance monitoring of a desired transportation network. Accessibility metrics on the other hand, examine land use/cover attributes and comprehends its relation with transportation. Mentioned metrics necessitate a spatial analysis environment to obtain meaningful and illustrated results. Several Geographic Information Systems (GIS) based methodologies/tools/software were developed to answer the needs of spatial analysing environment, yet desired integrated model for analysing these metrics do not exist as a compact tool. Also existing tools are mostly working under commercial GIS software. At this point, open source thinking has very beneficial contributes in terms of being free, available and manipulatable. With the advantages of open source thinking, an integrated model that is not created before, can be produced and published for free. In order to analyse spatial data by calculating the mentioned metrics, an open-source software running under a commercial software was developed and tested to several decision makers and researchers in a project named“Geographic Information Systems Based Roadway Accessibility Analysis”that was supported by Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) Grant No: CAYDAG-115Y692. By the lights of the feedbacks given by decision makers and researchers for the developed tool, need of an open source software development has been understood in all aspects. In this thesis, an integrated software named Spatial Analyst of Transportation Performance (SATRAP) that quantifies and illustrates connectivity and accessibility metrics was developed to evaluate the transportation networks in different spatial aspects with open source approach. The software is designed as an independent GIS software that can calculate transportation performance metrics with all-round open source approach. It has necessary functionalities with a user friendly interface for decision makers. In addition, the software expects minimum level of spatial data from user to perform the analyses. User can obtain, analyse and visualize open source data without handling any technical difficulties with SATRAP. To validate SATRAP, seven different cities that are similar in terms of their metropolitan characteristics were selected as a case study to calculate performance metrics of them. Connectivity analyses for these cities were measured with degree, betweenness and closeness metrics. The results were visualized to identify critical points in the network. Accessibility analyses on the other hand, were computed with potential and daily accessibility metrics for cities. In this context, urban and destination classes of land use maps were used as origin and destination points for analyses. These points were then given to the software as input points to be used in the accessibility analysis and the results were visualized. All data used for applications and the method developed were open source. Software successfully produced meaningful results and maps without an obligation to have road network data. Resulted connectivity maps clearly showed the topological distribution of cities. Distribution of network's spatial characteristics was observed similar as expected from majority of cities. As an exception, Istanbul showed a different pattern in closeness measure. It can be claimed that, unexpected spatial pattern of Istanbul mostly depends on its irregular urbanization process. Resulted accessibility values also indicated this irregularity. Conclusions based on the comparison helped to interpret the performance of transportation networks relatively. Then, performance of the developed software was tested by comparing it with a likewise tool using various quality aspects. Performance of SATRAP was found satisfactory and improvable. The biggest advantage of software that its independent implementation that provides various analyses for performance monitoring with a user friendly interface. Furthermore, another important advantage of the software is that the user can obtain a web map where the result of analysis can be interpreted instantly without the need for any GIS software. An open source approach to such analyses will allow the methods and results to become widespread and enable decision makers to build cities more liveable and sustainable accordingly.
Benzer Tezler
- Araçlardan kaynaklı emisyonların izlenmesine yönelik coğrafi analizler için açık kaynak kodlu ve web tabanlı bir gösterge paneli önerilmesi
Deploying an open source web-based dashboard for geo-spatial analyses to monitor the emissions from vehicles
ABDULLAH UĞUR TOPAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANDE DEMİREL
- Web ortamında coğrafi verilerin birlikte çalışabilirliğine yönelik yaklaşımların belirlenmesi: Ulaşım veri teması örneği
Determining approaches for geo-data interoperability on the web: Transportation data theme example
SERCAN ERHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Coğrafyaİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF ÇAĞDAŞ AYDINOĞLU
- Açık kaynak kodlu yazılım eklentisi ile üretilen internet tabanlı haritaların mekansal karar destek sistemi ile bütünleştirilmesi
Producing internet based map using by open source software plugin to integrated with spatial decision support system
EMRAH FATİH ASILHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiHarita Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ANİME MELİS UZAR DİNLEMEK
- Bütünleşik kent bilgi sistemlerine yönelik ulusal konumsal 3 boyutlu veri standartlarının geliştirilmesi
Development of national spatial 3 dimensional geo-data standards for integrated urban information systems
SERPİL ATEŞ AYDAR
Doktora
Türkçe
2023
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN YOMRALIOĞLU
- Afet yönetimine yönelik açık veri modeli ve konumsal analiz araçlarının geliştirilmesi: Heyelan ve sel örneği
Developing open geo-data model and analysis tools for disaster management: Landslide and flood case
M. SELİM BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Coğrafyaİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARİF ÇAĞDAŞ AYDINOĞLU