انالیز شبکه ی حمل و نقل

آنالیز شبکه ی حمل و نقل. شبکهٔ حمل و نقل، یک شبکه یا گراف در فضای جغرافیایی است که زیرساختی را توصیف می کند، به گونه ای که حرکت یا جریان را مجاز و محدود می کند. [ ۱] به عنوان مثال می توان به شبکه های جاده ای، ترابری ریلی، مسیرهای هوایی، خطوط لوله، قنات ها، خطوط برق و … اشاره کرد. نمایش دیجیتالی این شبکه ها، و روش های تجزیه و تحلیل آنها، بخشی اصلی از آنالیز فضایی، سامانه های اطلاعات جغرافیایی، سازمان های عمومی و مهندسی حمل و نقل است. آنالیز شبکه، کاربردی از نظریه ها و الگوریتم های گراف تئوری، و شکلی از آنالیز مجاورت است.
کاربرد نظریهٔ گراف در پدیده های جغرافیایی در اوایل کار شناخته شد. در حقیقت، بسیاری از مشکلات و نظریه های اولیه ای که نظریه پردازان گراف اراده به حل آن ها کردند، از موقعیت های جغرافیایی الهام گرفته اند، مانند مسئله هفت پل کونیگسبرگ، که یکی از پایه های اصلی نظریهٔ گراف بود که توسط لئونارد اویلر در سال ۱۷۳۶ حل شد. [ ۲]
در دههٔ ۱۹۷۰، این ارتباط توسط توسعه دهندگان اولیه سیستم های اطلاعات جغرافیایی، که آن را در ساختار داده های توپولوژیک چند ضلعی ها ( که در اینجا موضوعیت چندانی ندارد ) و آنالیز شبکه های حمل و نقل، برقرار شد. کارهای اولیه، مانند تینکلر ( ۱۹۷۷ ) ، بیشتر روی شبکه های شماتیک ساده متمرکز بودند، احتمالاً به دلیل کمبود حجم قابل توجهی از داده های خطی و پیچیدگی محاسباتی بسیاری از الگوریتم ها. اجرای کامل الگوریتم های تجزیه و تحلیل شبکه در نرم افزار GIS تا دههٔ ۱۹۹۰ ظاهر نشده است، [ ۳] [ ۴] اما امروزه ابزارهای پیشرفته ای معمولاً در دسترس هستند.
تجزیه و تحلیل شبکه نیاز به داده های دقیق دارد که عناصر شبکه و خصوصیات آن را نشان دهد. [ ۵] هستهٔ اصلی یک مجموعه دادهٔ شبکه، یک لایه بُرداری از چندخطی ها است که مسیرهای سفر را نشان می دهد، چه مسیرهای جغرافیایی دقیق یا چه نمودارهای شماتیک، معروف به یال ها. به علاوه، اطلاعاتی دربارهٔ توپولوژی شبکه نیاز است، که رابطهٔ بین خطوط را نشان می دهد، و بنابراین امکان حمل و نقل از یک خط به خط دیگر را فراهم می کند. به طور معمول، این نقاط اتصال یا گره ها، در مجموعهٔ دادهٔ اضافی، شامل می شوند. [ ۶]
یال ها و گره ها، به ویژگی های مربوط به حرکت یا جریان نسبت داده می شوند:
• ظرفیت، اندازه گیری هرگونه محدودیت در حجم جریان مجاز، مانند تعداد باندها در جاده، پهنای باند مخابراتی یا قطر لوله.
• مقاومت، اندازه گیری مقاومت در برابر جریان یا سرعت جریان مانند محدودیت سرعت یا ممنوع بودن دور برگردان در تقاطع خیابان.
• هزینه ی جمع شده از طریق سفر مجردی در امتداد یال یا در گره، زمان سپری شدهٔ عمومی که مطابق با اصل اصطکاک فاصله است. به عنوان مثال، گره ای در یک شبکهٔ خیابانی، ممکن است به زمان های متفاوتی برای پیچیدن به چپ یا راست در یک تقاطع مشخص، نیاز داشته باشد. چنین هزینه هایی می تواند در طول زمان متغیر باشد، مانند الگوی زمان طی یک خیابان شهری، بسته به چرخه های روزانهٔ حجم ترافیک.
• حجم جریان، اندازه گیری خود حرکتِ در حال انجام است. که ممکن است اندازه گیری های خاص رمزگذاری شده با زمان باشد که با استفاده از شبکه های حسگر مانند شمارنده های ترافیک یا روندهای کلی در طی یک دوره زمانی مانند میانگین سالانه ترافیک روزانه ( AADT ) جمع آوری شده است.