Комплекс инструментов интеллектуального анализа данных Strategway для поддержки принятия решений по управлению развитием инфраструктуры города / Н. П. Садовникова, М. В. Щербаков, Д. С. Парыгин, К. C. Солнушкин, А. В. Голубев, И. А. Чечеткин // Развитие средних городов: замысел, модели, практика : матер. III Междунар. науч.-практич. конф., Волжский, 8–9 окт. 2015 г. / ВПИ (филиал) ВолгГТУ. – Волгоград : ИУНЛ ВолгГТУ, 2015. – С. 147–150.
Авторы:
Парыгин Данила Сергеевич
Садовникова Наталья Петровна
Максим Щербаков
Константин Солнушкин
Алексей Голубев
Илья Чечёткин
Возрастающие требования к качеству городской среды предполагают изменения подходов к решению задач развития городской инфраструктуры. Это необходимо для улучшения обслуживания населения, повышения деловой активности, обеспечения экономической стабильности города, повышения конкурентоспособности города. Вместе с тем, развитие инфраструктуры города или её радикальные преобразования – это масштабные капиталовложения. Поэтому принятие управленческих решений должно быть основано на глубоком анализе ситуаций и оценке последствий принимаемых решений. Современные тенденции развития направления поддержки принятия решения связаны с увеличением роли объективной информации об изучаемых процессах. В связи с массовым распространением информационных сервисов и технологий, которые являются поставщиками огромных массивов разнородных данных, появилась возможность преобразования привычных для нас форм восприятия действительности в цифровую форму. С помощью таких технологий формируется совершенно уникальная база статистических данных, которая, в отличие от формальных статистических обзоров, всегда актуальна и отражает реальное поведение людей – пользователей услуг городской среды. Современные информационные сервисы, основанные на интеллектуальной сетевой инфраструктуре, в сочетании с движением в сторону открытых данных и приложений, позволяют значительно упростить и ускорить процесс сбора и обработки информации. Результаты анализа данных в режиме реального времени могут использоваться для контроля и управления транспортными потоками, коммунальными службами, для отслеживания энергопотребления и пр. К тому же это позволит более обоснованно подходить к выбору направлений развития города.
В рамках реализации проекта STRATEGWAY разрабатываются инструментальные средства для поддержки принятия решений по развитию инфраструктуры города на основе анализа больших данных. На сегодняшний день реализованы приложения для сбора и анализа информации о предпочтениях жителей и оптимизации маршрутов общественного транспорта.
Проект «Gathering»
Веб-решение для сбора данных о перемещении жителей в городской среде «Gathering» состоит из frontend и backend компонент, предоставляющих возможность сбора тематической выборки информации о предпочтениях в формате заданных пользователем точек на карте и комментариев. Данное решение построено с использованием технологий OpenStreetMap и RESTful сервисов. Все данные хранятся без привязки к конкретному человеку, что обеспечивает конфиденциальность данных. В качестве примеров применения данной разработки можно привести:
- сбор данных о ежедневных перемещения внутри городской среды (точки отправления и назначения);
- сбор информации о предпочтениях жителей о размещении объектов инфраструктуры (парковки и другие составляющие улично-дорожного сервиса, предприятия соцкультбыта, элементы городского благоустройства);
- проведение опросов о перспективах использования определенной территории (зоны перспективной застройки, общественные пространства, места проведения массовых мероприятий).
Проект «Clustering»
Clustering является решением для кластеризации пространственных данных. С учетом специфики географических объектов (координаты заданы парой широта-долгота, наличие инфраструктурных препятствий, сгущений геобъектов на разреженном фоне), задача является нетривиальной. При этом данный инструмент имеет широкий спектр применений:
- анализ предпочтений жителей для построения оптимальных маршрутов общественного транспорта;
- обоснование выбора мест организации парковок и стоянок для велосипедистов;
- выявление мест перспективного размещения торговых объектов, предприятий социально-бытового обслуживания (в том числе и шаговой доступности), общественных пространств, зон отдыха;
- обработка массивов статистических данных, имеющих географическую привязку, в целях локализации (выявления точек наибольшей концентрации) запросов на исследуемой территории.
Проекты «Routing» и «Counter»
Проекты Counter и Routing являются инструментами для профессиональной работы с данными о перемещениях жителей и формирования оптимальных маршрутов. В рамках данного проекта были разработаны методы генерации маршрутов общественного транспорта на основе выделенных транспортных узлов (остановок). Цель при этом – максимальное удовлетворение транспортного спроса и минимизация времени перемещений. Разработанное приложение может быть использовано для:
- анализа текущей транспортной ситуации;
- выработки рекомендаций по прокладке новых маршрутов;
- обоснованного выбора количества и типа подвижного состава.
Разработанный подход актуален для муниципалитетов и проектных организаций, так как в перспективе позволит более обоснованно подходить к решению следующих задач:
- оценка эффективности сети общественного транспорта с учетом влияния градостроительных и планировочных решений;
- оценка вариантов изменения маршрутной сети при размещении новых объектов инфраструктуры;
- разработка временных схем работы общественного транспорта на случай проведения массовых мероприятий или организации ремонтно-восстановительных работ (учет схем объезда, избыточных нагрузок на участки УДС).
При разработке данных приложений были использованы современные методы анализа данных и машинного обучения: модифицированный алгоритм кластеризации MeanShift, алгоритм имитации отжига для поиска оптимального пути, алгоритмы нечёткого оценивания и др. Развитие проекта предполагается за счет увеличения функциональности и расширения технологических возможностей. В частности, предполагается использовать для анализа данные, собираемые посредством датчиков, регистраторов, мобильных устройств. Для этого необходимо тесное сотрудничество с администрацией города, представителями транспортных организаций, мобильными операторами и т.д. Также необходимо активизировать действия по привлечению жителей города к участию в обсуждении и решении инфраструктурных проблем. Проведение грамотной информационной политики, создание условий, мотивирующих население на участие в преобразованиях, позволяет не только расширить круг участников процесса принятия решений, но и повысить уровень доверия к власти. Для этого необходимо создавать современные сервисы на базе информационно-коммуникационных технологий, которые позволят анализировать предпочтения жителей и станут основой для получения согласованных решений.