GIS4SG
Lokační a alokační úlohy
podzim 2024
Lukáš Herman
herman.lu@mail.muni.cz
Úvod
̶ Kde mám umístit svoji provozovnu (obchod, stanici, nemocnici,
testovací středisko ..) ?
̶ Umístění (lokace) je klíčový faktor pro úspěch v podnikání
(maloobchodním).
̶ Pokud obchodník ví, kde jsou jeho potenciální zákazníci, snadněji
je získá a udrží si je.
̶ Jaká data budeme potřebovat?
̶ Jak optimální umístění najít?
̶ Na jakých principech je nalezení založeno a jaké technologie lze
využít?
̶ Je třeba jít nad rámec location-allocation nástroje v ArcGIS
Network analyst?
Lokace a alokace – v čem je problém?
Starosta ostrova s následujícím rozmístěním obyvatelstva:
Kde je optimální umístit požární stanice tak, aby bylo obyvatelstvo co
nejlépe chráněno v případě vzniku požáru??
Umístění požárních stanic (?)
̶ Optimalizujte rozmístění 5 požárních stanic.
̶ Na základě jakých kritérií bylo umístění zvoleno? Jaké postupy
byly použity?
Jaká potřebujeme data??
̶ Data o poptávce (demand points) – počet obyvatel v
jednotlivých oblastech (počet zákazníků…).
̶ Možno přidat váhy v případě více kritérií/datových zdrojů.
̶ Příklady??
Jaká potřebujeme data? II.
̶ Provozovny (umístění požadované provozovny) – možné,
vyžadované, konkurenční, vytipované… (prodejna, stanice, BTS,
nemocnice…).
̶ Pokud není možné omezit, lze nahradit pravidelnou sítí
rovnoměrně rozmístěných bodů, nebo souborem adres.
Jaká potřebujeme data? III.
3. Síť – silniční či uliční síť s určenými pravidly pohybu (conectivity
rules). Jaké datové sady můžeme využít?? Jaká pravidle je potřeba
splnit?
Oblasti využití alokačních úloh
̶ Největší využití lokačních a alokačních analýz je oblast logistiky a
geomarketingu.
̶ Dalšími oblastmi, kde tyto analýzy nacházejí uplatnění je:
̶ modelování alokace v distribuci vody (potrubí),
̶ v oblasti služeb a investic (hledání vhodných lokalit pro investory),
̶ ve sběru odpadu,
̶ v oblasti datových sítí (wifi, IP adresy).
Teoretický základ
̶ Alokace = přiřazení spotřebitelů ke zdrojům, kdy vznikají
tzv. obslužné (servisní) oblasti.
̶ Lokace = optimální umístění lokality pro vybrané zařízení.
̶ Lokační teorie – vychází z hledání vhodné lokalizace pro nějaké
zařízení (lokace), která je dána souřadnicemi x, y a vypočítána
ze známých souřadnic pevných bodů, tzv. poptávkových bodů a
podle váhy jim přiřazené (alokace).
̶ Jedná se o územní medián, tedy bod s minimálním součtem
euklidovské vzdálenosti, vzdálenosti „vzdušnou čarou“.
Metody řešení územního mediánu
̶ Torricelliho bod, Varignonův rámec, Voronoi diagramy.
̶ Torricelliho bod je bod uvnitř ostroúhleho trojúhelníku, který má
minimální součet vzdáleností od vrcholů. Nad každou stranou
trojúhelníka se sestrojí rovnostranný trojúhelník a jeho kružnice
opsaná. Všechny tři kružnice se protnou v jednou bodě – Torricelliho
bod.
Metody řešení územního mediánu
̶ Varignonův rámec vychází z analogického modelu desky s otvory, které
odpovídají obslužným bodům. Každým otvorem prochází nit, na jejímž
volném konci visí závaží s váhou. Opačné konce nití jsou svázány
v uzlu, jehož souřadnice po ustálení představují optimální umístění
střediska obsluhy.
Metody řešení územního mediánu
̶ Voronoi diagramy
Data pro síťovou analýzu
̶ ZABAGED, OpenStreetNet, JSDI.
̶ StreetNet (CEDA) – aktualizace 2x
ročně; bezešvá, navigace,
doplněna topo podkladem a
administrativními hranicemi.
̶ Popisné informace identifikační
(číslo silnice, mezinárodní
označení, třída název ulice.),
technické a funkční (popis
segmentů, pravidla pohybu).
Street Net vzorek
StreetNet
ZABAGED
Horák a kol. (2015)
Street Net
typy
komunikací
Real Time data pro síťovou analýzu
̶ Rodos http://rodos.vsb.cz/
̶ Dynamic Mobility Model (DMM) integrován s pohybem osob, vozidel
a zboží.
Detailní pohled RODOS Brno (zdržení
dopravy)
Jak řešit v ArcGIS?
̶ Bez sítě – Buffer na generování obalových zón a nástroj Create Thiessen Polygons
pro tvorbu spádových oblastí.
̶ Jak v rámci vektorových dat, tak i rastrových
̶ Na síti – Network Analyst a její nástroje Service Area a Location-Allocation.
̶ Service Area neboli obslužné zóny představují hrany (ulice), které spadají
do vymezené oblasti prostřednictvím parametru Impedance (vzdálenost, čas,
náklady…). Zařízení, kolem jsou dány lokalizací na síti a vždy do analýzy musí
vstupovat alespoň jedno. Je možné také vytvářet složené obslužné zóny, např.
ve vzdálenosti 1 a 2 km.
̶ Parametry Impedance; Default Breaks.
Location – alocation v ArcGIS - jak lze ovlivnit řešení
lokačních a alokačních úloh?
Vstupy:
̶ potenciální lokality zařízení (Candidate), stávající lokality zařízení (Required) a
lokality konkurenčních zařízení (Competitor).
̶ poptávkové body (Demand Points), které představují potenciální zákazníci pro
zařízení (nejčastěji adresní body s demografickými charakteristikami, které slouží
jako váha analýzy). Poptávkové body tak omezují výslednou analýzu pouze na
oblasti, kde se poptávkové body nachází .
Jak řešit v QGISu?
̶ Bez sítě – analogicky jako v případě ArcGIS (Obalová
zóna + Voronoi polygony)
̶ Na síti
̶ Např. video návod:
https://www.youtube.com/watch?v=CnSAIJUQo9M
̶ Nebo: https://plugins.qgis.org/plugins/QNEAT3/
Typy analýz
Nástroj Location-Allocation obsahuje celkem 6 typů analýz:
̶ Minimize Impedance (Minimalizace nákladů)
̶ Maximize Coverage (Maximální pokrytí)
̶ Minimize Facilities (Minimalizace zařízení)
̶ Maximize Attendance (Maximalizace účasti)
̶ Maximize Market Share (Maximalizace trhu)
̶ Target Market Share (Cílené pokrytí trhu)
Minimalizace nákladů
̶ Analýza zaručuje minimalizaci odporu (vzdálenost, čas, nebo
finanční náklady na překonání daného úseku sítě).
̶ Př. - veřejnost cestuje do nějakého zařízení, a my požadujeme,
aby tato cesta byla co nejkratší. Využívá se tedy nejvíce při
lokalizaci služeb veřejného sektoru. Používá se pro analýzy, kde
je odpor (vzdálenost či čas) klíčovým faktorem.
̶ Platí, že každý poptávkový bod se vždy přiřadí pouze k jednomu
zařízení.
̶ Nejjednodušší alokační a lokační analýza.
̶ Nejvíce rozšířená.
Maximální pokrytí a Minimalizace zařízení
̶ Maximální pokrytí se snaží přiřadit co nejvíce poptávkových bodů k
zařízení, např. u lokalizace policejních stanic, ze kterých se vyjíždí k
nehodám, při pokrytí celého území. Hraniční vzdálenost, váhy (počet
obyvatel).
̶ Minimalizace zařízení analýza se snaží vybrat co nejméně
z potenciálních zařízení tak, aby pokryla celé území minimálním
počtem zařízení.
Maximalizace účasti
̶ Analýza při výběru zařízení využívá faktu, že čím je
poptávkový bod více vzdálený od zařízení, tím je
menší pravděpodobnost, že ho navštíví.
̶ Příkladem mohou být zubní ordinace, specifické
obchody, menší podniky nebo služby, které nemají
v dané oblasti konkurenci.
̶ Poptávkové body mohou být přiřazeny k více
zařízení, jejich váha se rozdělí mezi více zařízení.
Je nutné znát počet zařízení, která chceme
lokalizovat a váhu poptávkových bodů (počet
obyvatel v adresních bodech).
Maximalizace trhu
̶ Analýza se snaží získat co největší část trhu. Počítá také
s konkurenčními zařízeními, tudíž některé poptávkové body jsou
sdíleny spolu s konkurenčními zařízeními a lze takto získat
informaci o počtu poptávkových bodů (zákazníků), které budou
společné jak novému zařízení, tak některému ze zařízení
konkurenčních. Výsledné řešení se snaží zaručit, aby tento počet
byl co nejmenší.
̶ Cílem je pokrýt, co největší část trhu
s ohledem na konkurenční zařízení.
Cílené pokrytí trhu
̶ Analýza se snaží vybrat takové kandidátní lokality, které by
pokryly zadané procento trhu.
̶ Např. při požadavku na 20% pokrytí trhu, lze analýzou určit, že
pro pokrytí této části trhu, je nutné vybrat šest potenciálních
lokalit.
̶ Cílem analýzy je vybrat co nejméně zařízení nezbytných pro
pokrytí zadaného procenta trhu s ohledem na konkurenci a
nastavené procento trhu.
Zdroje
̶ https://gisgeography.com/optimal-business-location-allocation/
GIS & Karto aktivity
̶ Vysvětlete nebo nakreslete vylosovaný pojem z kartografie
a geoinformatiky
̶ Ostatní hádají
̶ Je to opakování a tím pádem příprava na zkoušku
Vysvětlování Kreslení