logistika svozu odpadŮ · univerzita palackého v olomouci přírodov ědecká fakulta katedra...
Post on 14-Jun-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Univerzita Palackého v Olomouci
Přírodovědecká fakulta
Katedra geoinformatiky
Roman ZBRANEK
LOGISTIKA SVOZU ODPAD Ů
V OLOMOUCI
Bakalářská práce
Vedoucí práce: Mgr. Jan Heisig
Olomouc 2011
Čestné prohlášení
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci bakalářského studia oboru Geoinformatika a geografie vypracoval samostatně pod vedením Mgr. Jana Heisiga.
Všechny použité materiály a zdroje jsou citovány s ohledem na vědeckou etiku, autorská práva a zákony na ochranu duševního vlastnictví.
Všechna poskytnutá i vytvořená digitální data nebudu bez souhlasu školy poskytovat.
V Olomouci 1. srpna 2011
Děkuji vedoucímu bakalářské práce Mgr. Janu Heisigovi za pomoc, poskytnuté
materiály a konzultace při zpracování mé bakalářské práce.
Dále bych chtěl poděkovat vedoucímu provozovny odpadového hospodářství TS
města Olomouce Pavlu Musilovi, vrchnímu mistrovi Josefu Moničovi a řidičům
svozových vozidel za odbornou pomoc při tvorbě svozových tras.
Vložený originál zadání bakalářské/magisterské práce (s podpisy vedoucího katedry, vedoucího práce a razítkem katedry). Ve druhém výtisku práce je vevázána fotokopie zadání.
5
OBSAH
ÚVOD .......…………………………………………..………….…………………...7
1 CÍLE PRÁCE ............................................................................................................... 8
2 POUŽITÉ METODY A POSTUPY ZPRACOVÁNÍ .............................................. 9
2.1 Použitá data .......................................................................................................... 9
2.1.1 Prostorová data ......................................................................................... 9
2.1.2 Neprostorová (tematická) data .................................................................. 9
2.2 Použité programy ............................................................................................... 10
2.3 Postup zpracování .............................................................................................. 10
2.3.1 Address Locator a Geokódování adres ................................................... 10
2.3.2 Network Dataset ..................................................................................... 11
2.3.3 Topologie (Topology) ............................................................................. 11
3 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY ................................................ 13
3.1 Odpadové hospodářství ...................................................................................... 13
3.2 Logistika ............................................................................................................. 15
3.3 Společnost Technické služby města Olomouce, a.s. .......................................... 17
3.4 Technika svozu odpadů ...................................................................................... 19
3.5 Data a software ................................................................................................... 20
3.5.1 Síť komunikací ....................................................................................... 20
3.5.2 Adresní body ........................................................................................... 22
3.5.3 Svozová stanoviště a trasy ...................................................................... 22
3.5.4 Software .................................................................................................. 23
4 PŘÍPRAVA DAT ....................................................................................................... 26
4.1 Úprava dat .......................................................................................................... 26
4.1.1 Vytvoření referenčních dat pomocí Address locator .............................. 27
4.1.2 Spojení dat pomocí geokódování adres .................................................. 28
4.1.3 Kontrola topologie .................................................................................. 28
4.1.4 Tvorba síťového datasetu (Network Dataset) ......................................... 28
4.2 Zmapování stávajících svozových nádob a tras ................................................. 29
4.2.1 Úprava GPS záznamů ............................................................................. 30
5 ANALYTICKÁ ČÁST .............................................................................................. 31
5.1 Prvotní optimalizace (optická) ........................................................................... 31
5.2 Optimalizace pomocí Nejkratší trasy (New Route) ........................................... 31
5.2.1 Optimalizace trasy rajonu R1 dne pondělí .............................................. 33
5.2.2 Optimalizace trasy rajonu R2 dne pátek ................................................. 33
5.2.3 Optimalizace trasy rajonu R3 dne čtvrtek .............................................. 34
6
5.2.4 Optimalizace trasy rajonu R7 dne pondělí .............................................. 35
5.2.5 Optimalizace trasy rajonu R10 dne úterý ............................................... 35
6 VÝSLEDKY ............................................................................................................... 36
7 DISKUZE ................................................................................................................... 38
8 ZÁVĚR ....................................................................................................................... 40
POUŽITÁ LITERATURA A INFORMA ČNÍ ZDROJE
SUMMARY
PŘÍLOHY
7
ÚVOD
V 21. století lidská společnost pokračuje ve velmi rychlém rozvoji jak vědy
a techniky, tak i způsobu života. Člověk je stále více uspěchaný a jedním z důsledků
tohoto způsobu života je i velká produkce odpadů. Jen v České republice je více než
třetina vyprodukovaného odpadu domácnostmi odpadem nerecyklovatelným [3].
V dnešní době se problém odpadu začíná dostávat stále více na povrch a snaha
o ekonomické a ekologické zpracování je předmětem diskusí na všech úrovních (jak
regionální, tak celorepublikové, ale samozřejmě také celosvětové).
Mnohá města a instituce zabývající se svozem odpadů si dnes nechávají
zpracovávat studie, jak logisticky co nejlépe vyřešit svoz a následné uložení odpadu.
V systémech GIS se dají analyzovat právě metody svozu odpadu a je zde možnost
optimalizovat svoz tak, aby byl ekonomičtější. A to zejména v dnešní době, kdy stále
ještě na svět doléhají následky ekonomické krize.
8
1 CÍLE PRÁCE
Cílem bakalářské práce je zpracování dopravních aspektů městské logistiky se
zaměřením na svoz odpadů. V rámci práce je zjištěna dostupnost jak geografických, tak
atributových dat. Dále jsou zhodnoceny možnosti nasazení v GIS prostředí (použitelnost
jednotlivých GIS softwarů), zejména v oblasti prostorových analýz.
V praktické části jsou aplikovány logistické GIS analýzy na příkladu svozu
odpadů v Olomouci. V práci je zachycen současný stav svozových tras i nádob a je
provedena optimalizace svozových tras. Je také vytvořeno prostorové rozdělení
stávajícího umístění sběrných nádob.
Na závěr je vytvořena databáze geografických dat s výsledky práce. Veškerá
vstupní a výstupní data jsou také odevzdána na DVD a základní informace o bakalářské
práci jsou publikovány na webových stránkách, kde je rovněž jednostránkové shrnutí
v anglickém jazyce. Vytvořené datové sady jsou vyplněny do metainformačního systému
MICKA.
9
2 POUŽITÉ METODY A POSTUPY ZPRACOVÁNÍ
2.1 Použitá data
Pro potřeby tvorby síťových analýz v bakalářské práci bylo potřeba mít dostatečně
přesná a topologicky správná data, aby bylo možné analýzy provádět. Jednalo se tedy o
podkladová data pro vytvoření sítě (síť komunikací) a data adresních bodů, která budou
použitelná pro přiřazení k síti. Neméně důležitou součástí byla také tematická data.
Jednalo se o data, ze kterých byly zjištěny svozové způsoby a metody před optimalizací.
2.1.1 Prostorová data
Jako podkladová vrstva pro vizualizaci adresních bodů byla vybrána bodová
vrstva "Adresni_body", jejíž atributová tabulka obsahuje adresy i s číslem popisným
a orientačním jednotlivých domů v Olomouci a v okolních obcích. Navíc tato vrstva
obsahuje počty obyvatel bydlících v jednotlivých adresách.
Z rešerše vybraných dat vyplynulo, že nejvhodnější sítí cest je síť s názvem "road"
od společnosti CEDA, a. s. Jednak je ze všech vrstev nejpřesnější (dokonce bylo třeba pro
potřeby bakalářské práce z této vrstvy vybrat pouze některé silnice). Navíc má oproti
některým jiným vrstvám naprosto korektní topologií. Atributová tabulka této liniové
vrstvy také obsahuje jednosměrnosti a zákazy vjezdů. I přes tuto skutečnost bylo potřeba
v některých místech doplnit jednosměrnosti. Naopak některé zákazy vjezdů zrušit, a to na
základě zjištění šířky některých silnic pomocí ortofotomapy z webové stránky
http://maps.google.com [4], případně z virtuálního pohledu na město Olomouc (tzv.
Street view) skrze Google Street view, kde je však pouze omezená část Olomouce. A tak
byl použit server www.norc.cz [5]. Byla využita i varianta terénního průzkumu.
Dále byla použita liniová vrstva záznamů z GPS přístrojů umístěných do
svozových vozidel. Tyto záznamy jsou zobrazeny pouze jako jediná linie a dá se z nich
zjistit, kudy postupně jela svozová auta. GPS však nezaznamenávají časový atribut,
a tudíž se ze záznamů nedá zjistit, v kolik hodin kde vozidla projížděla.
2.1.2 Neprostorová (tematická) data
Mezi základní atributová data patřila tabulka ve formátu .xls, kde jsou vymezeny
svozové rajony, ze kterých jsou vyváženy svozové nádoby v určitý den. Každý záznam
obsahuje následující atributy - adresu, počet vyvezených popelnic, četnost vývozů a typ
10
popelnic, které jsou umístěné na dané adrese. V Olomouci se nacházejí plechové
popelnice s objemem 110 litrů, plastové popelnice s objemy 120 a 240 litrů. Dále
kontejnery s objemem 1100 litrů a velké kontejnery velikosti 2500 a 5000 litrů.
Za účelem vytvoření prostorové složky stávajících svozových tras je využita sada
souborů formátu .xls, ve kterých se nacházejí informace o rozdělení svozových oblastí na
jednotlivé dny.
2.2 Použité programy
Na základě rešerše byl jako nejvhodnější zvolen software ArcGIS 10 s licencí
ArcInfo, což je nejvyšší licence tohoto programu. V této licenci se dá bez problémů
pracovat jak s geodatabází, tak v ArcMapu s Network Analystem (nadstavbou - extenzí
pro síťové analýzy).
2.3 Postup zpracování
Při tvorbě stávajících svozových tras byly použity tyto nástroje:
• Address Locator
• Geokódování adres
• Network Dataset
• Topologie
Výše uvedené nástroje jsou rozepsány v následujících podkapitolách.
2.3.1 Address Locator a Geokódování adres
Address Locator je nástroj pro práci v geodatabázi (viz obr. 1). V kombinaci s
geokódováním adres (Geocode address) slouží ke spojení geografických a atributových
dat při vazbě 1:N. Oproti jiným způsobům připojení tabulky do třídy prvků je pak možno
použít data z atributových tabulek nejen pro identifikaci prvků, ale taky pro vizualizaci a
hlavně také pro možnost dalších analýz. Dá se zde nastavit, za jakých podmínek se spojí
atributová a geografická data. Adress Locator oproti ostatním nástrojům (jako Network
Dataset) nevytváříme pro třídu relací, ale naopak přímo pro celou geodatabázi. V
geodatabázi může být více těchto Adress Locatorů.
11
Obr. 1 Vlastnosti Address Locatoru
2.3.2 Network Dataset
Sítě cest používané v softwaru ArcGIS se ukládají do tzv. Network Datasetu.
Network Dataset je skupina topologicky spojených síťových elementů (okraje,
křižovatky, točny), které jsou odvozeny z jednoho či více síťových zdrojů (tříd prvků),
obvykle používané k vytvoření lineární sítě, jako je síť cest nebo síť metra. Každý síťový
prvek je spojen se sérií síťových atributů. Network Dataset se obvykle používá
k modelování síti, které nemají směr toku (vozidla se po síti mohou pohybovat oběma
směry).
V práci byl Network Dataset použit pro tvorbu sítě komunikací. Při tvorbě této
sítě budou do pravidel vloženy jednosměrné ulice a ulice s omezenou průjezdností (ulice
se zákazem vjezdu). Naopak do této sítě nebudou zahrnuty komunikace vedoucí parkem
či chodníky, případně komunikace, které nejsou vhodné pro průjezd svozového vozidla.
2.3.3 Topologie (Topology)
Topologie je definice prostorových vazeb mezi objekty. Prostorová topologie
zajišťuje integritu prostorové lokalizace objektů, které spolu prostorově souvisejí.
Zachycuje prostorové vazby mezi objekty a pomáhá udržovat správnou prostorovou
lokalizaci těchto objektů. Dále umožňuje provádět prostorové analýzy.
12
V ESRI produktech ArcGIS 10 je topologie řešena v rámci ArcCatalogu.
Topologii lze tvořit pouze pro třídy prvků v geodatabázích. Každá třída prvků může být
součástí pouze jedné topologie, ale tato topologie může obsahovat neomezený počet
topologických pravidel [6].
13
3 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY
3.1 Odpadové hospodářství
V dnešní době je odpadové hospodářství jedno ze zásadních témat, které je
potřeba stále řešit při rozvoji společnosti. S neustále se rozvíjejícím světem (zejména pak
průmyslem) roste množství vyprodukovaného odpadu, které je nutno uložit, vytřídit či
zrecyklovat. Obzvláště ve vyspělých státech se díky masivně konzumnímu způsobu
života vyprodukuje velké množství odpadu, který je potřeba odvézt a zpracovat.
Zpravidla je ve vyspělých zemích zavedeno základní třídění odpadu.
V České republice není legislativně řešeno třídění komunálního odpadu. Dle
zákona č. 185/2001 Sb., o odpadech je pouze vyřešeno třídění nebezpečného odpadu.
Třídění odpadu mohou upravovat obecní vyhlášky. Ty ale zpravidla pouze určují cenu
poplatku "za provoz systému shromažďování, sběru, přepravy, třídění, využívání
a odstraňování komunálního odpadu". Jedná se tedy o poplatek za komplexní služby,
které zahrnují jak vývoz popelnic se směsným odpadem, tak vývoz kontejnerů na tříděný
odpad. V Olomouci tento poplatek činí 492 Kč za rok. Třídění odpadu tedy záleží na
ekologickém myšlení obyvatelstva. V České republice je zavedeno třídění čtyř druhů
odpadu (papír, plasty, sklo a kartony) [7]. Pro tyto komponenty jsou v obcích rozmístěny
kontejnery, do kterých se odpad vkládá. Dále jsou dnes zřízeny sběrné dvory, kam se vozí
ostatní druhy separovaného odpadu, jako například kovy, objemné odpady,
elektrotechnika, stavební suť a nebezpečné odpady. U elektroniky, konkrétně například u
baterií, je možnost také tzv. zpětného odběru, tj. vracení nepoužitelné elektroniky
(baterií) zpět do prodejen. Navíc se dnes zavádí třídění tzv. bioodpadu, Dle § 33a zákona
č. 185/2001 Sb., je bioodpad biologicky rozložitelný odpad tj. jakýkoliv odpad, který
podléhá aerobnímu nebo anaerobnímu rozkladu (větve, listí, tráva, zbytky jídel, čajové
sáčky, zbytky ovoce a zeleniny, slupky).
Zbývající odpad, který se již nedá vytřídit, se nazývá odpad komunální. Ten není
možno třídit ani kompostovat, a tudíž je potřeba jej vyvážet na skládku. Konkrétně pro
Olomoucko (Olomouc a okolní obce) byla zřízena skládka tuhého komunálního odpadu
v Mrsklesích (10 km východně od Olomouce) [8]. Tato skládka funguje již od roku 1992.
Dělí se celkem na 8 částí (viz obr. 2, 3). První a druhá část se používala do roku 1996.
Dnes je již rekultivovaná a uvažuje se o jejím znovuobnovení, jelikož se dříve na tuto
skládku neukládalo moc ekonomicky a celé tělo skládky je více propadlé, než se
14
očekávalo. A tak bude možno znovu skládku zvyšovat až na úroveň předpokládané
výšky. Další části 3 - 5 jsou plně zaskládány a v současné době se provádí rekultivace
těchto částí. Aktuálně je tedy v provozu šestá část skládky. Tato část vzhledem ke své
kapacitě vydrží ještě maximálně rok. Pak se začnou zaskládávat části 7 a 8, které se
připravují. Nachází se ve volném prostoru mezi částmi 1 a 4.
Obr. 2 Vymezení částí skládky odpadu v Mrsklesích (zdroj: http://maps.google.com)
Na základě ústních informací ředitele skládky LO Haná s.r.o. pana Radomíra
Černíka bylo zjištěno, že celková rozloha skládky včetně dvou připravovaných částí je
něco přes 24 ha. Objemová kapacita skládky (části 3 - 8) je zhruba 1 410 000 m3, což
odpovídá úložným prostorům 1 903 500 tun odpadu. Každoročně se na skládku
v Mrsklesích vyveze mezi 90 000 - 100 000 tun odpadu. Z toho plyne, že skládka má
zajištěnou kapacitu minimálně do roku 2030.
V Olomouci se o svoz tuhého komunálního odpadu starají Technické služby
města Olomouce (TS). Sváží odpad všech fyzických subjektů a také většiny
olomouckých firem. Kromě Technických služeb jsou v Olomouci i další firmy, které
svážejí komunální odpad. Na rozdíl od TS však nesvážejí odpad od občanů, ale pouze od
firem. Bakalářská práce se zabývá pouze optimalizací svozu odpadu zajišťovanou
společností Technické služby města Olomouce.
15
Obr. 3 Letecký pohled na skládku v Mrsklesích (zdroj: www.lohana.cz)
3.2 Logistika
Na úvod je třeba si vyjasnit, co znamená slovo logistika. Následující tři definice
můžeme najít v knize V. Svobody Doprava jako součást logistických systémů [1]:
Logistika je organizace, plánování, řízení a výkon toků zboží vývojem a nákupem
počínaje, výrobou a distribucí podle objednávky finálního zákazníka konče tak, aby byly
splněny všechny požadavky trhu při minimálních nákladech a minimálních kapitálových
výdajích. European Logistics Association - ELA 1991 (Evropské logistické asociace)
Logistika je soubor všech činností sloužících k poskytování potřebného množství
prostředků s nejmenšími náklady tam a tehdy, kde a kdy je po nich poptávka. Zabývá se
všemi operacemi, určujícími pohyb zboží (alokace výroby a skladů, zásob, řízení pohybu
zboží ve výrobě, balení, skladování, dodávání odběratelům). International Institut
Applied Systems Analyses - IIASA 1986
Logistika uvádí do vztahu zboží, lidi, výrobní kapacity a informace, aby byly na
správném místě ve správném čase, ve správném množství, ve správné kvalitě, za
správnou cenu. Institute of Logistics, Cambridge 1995
Z hlediska svozu odpadů je logistika v prostředí GIS chápána hlavně jako snaha
zajistit nejkratší (v poměru délky a času) a tedy i ekonomicky nejvýhodnější trasy pro
svoz. Především jde tedy o optimalizaci časové náročnosti jednotlivých svozových tras,
což je úzce spjato se zkrácením délky svozových tras.
Pro účely bakalářské práce bylo plánováno využít hlavně aspekty městské
logistiky. Ta se oproti meziměstské výrazně liší v některých částech. Hlavním aspektem
městské logistiky tedy není kvalita silnice (její třída), ale hlavně část města a typ zástavby
(šířka ulic, dopravní špička, přeplněnost centra).
16
Dalším z aspektů jsou i jednosměrnosti ulic. Ač je v těchto ulicích jízda
v protisměru zakázána, řidiči svozových aut tento zákaz často nerespektují. Mnohdy do
ulic couvají a tak se i zásadně zkracuje čas, za který dokážou svézt nádoby z ulice.
V bakalářské práci jsou však vždy jednosměrnosti respektovány. Stává se tak tedy, že se
délka optimalizované trasy oproti neoptimalizované může prodloužit. Obzvláště, pokud
svozové auto v původní trase couvalo pouze krátký úsek, který je však v optimalizované
trase nutno objet výrazně delší trasou.
V následující části práce je popsána ukázka jednotlivých typů zástavby města a
její vliv na svoz odpadu:
• Sídlištní zástavba - hlavním problémem na sídlištích je jejich přeplněnost auty.
Sídliště jsou totiž stará a byla navržena pro mnohem menší počet aut, resp. tedy
parkovacích ploch. Dnes jsou tedy tato sídliště přeplněna natolik, že auta parkují
na všech volných místech, a to i na místech, na kterých je to zakázané - a tedy i na
místech před kontejnery. Z tohoto důvodu je zde pro svozová vozidla velké
časové zdržení.
Obr. 4 Ukázka sídlištní zástavby Olomouce – Kischova ulice [5]
• Zástavba rodinných domů - průjezdnost bez problémů, jelikož většina těchto
domů má garáže. I přes to, že tyto silnice jsou většinou užší, než ulice v sídlištní
zástavbě, jsou tyto ulice většinou sjízdné bez komplikací.
17
Obr. 5 Ukázka zástavby rodinných domů – Rybízová ulice [5]
• Dalším typem komunikací jsou hlavní městské silnice. Zde se jedná o zdržení
hlavně při najíždění na tyto silnice. Zpravidla jsou řízeny světelnou signalizací.
Obr. 6 Ukázka hlavní městské silnice – Velkomoravská ulice [5]
3.3 Společnost Technické služby města Olomouce, a.s.
Na základě komunikace s mistrem Josefem Moničem bylo zjištěno, že v současné
době mají Technické služby města Olomouce vytvořeno pro území města Olomouce 11
svozových rajonů – tras (viz obr. 8). Ke každé z těchto tras je přiděleno jedno ze
svozových aut. TS mají k dispozici tři tříosá svozová auta, která jsou schopná uvézt
maximálně 20 m3, současně jsou však omezena i maximální hmotností 11 - 14 tun
odpadu. TS dále disponují jedním menším autem, tzv. Preskem, jež má nižší kapacitu
18
svezeného odpadu, ale může díky své velikosti provádět svoz i v místech se sníženou
průjezdností (např. úzké ulice jako je východní část Hraniční ulice či Hakenova ulice).
Toto auto má přiděleno svůj vlastní rajon, který je ale časově méně náročný než ostatní, a
operativně spíše vypomáhá v místech s aktuálními problémy s průjezdností.
Obr. 7 Svozové auto TS města Olomouce (zdroj: www.tsmo.cz)
Dnešní svozové trasy, resp. rajony, jsou staré několik let a pocházejí z dob, kdy
svozová auta dokázala svážet buď pouze popelnice, nebo pouze kontejnery. Tento fakt je
se projevuje zejména ve stávajících svozových trasách. A to obzvláště na místech, kde je
kombinovaná zástavba panelových domů (kontejnery) a rodinných domů (popelnice).
V těchto místech dnes dochází k duplicitě svozu odpadů. Existují tedy ulice, kterými
projíždí dvě vozová vozidla v jeden den a každé sveze pouze část odpadu.
Obr. 8 Tabule ukazující rozdělení svozových aut do rajonů v centrále TSMO
V dnešní době by měla zvládat všechna svozová vozidla svážet jak popelnice, tak
kontejnery. Do tříosých svozových vozidel ale občas zapadají popelnice, takže jsou tato
19
auta používána hlavně na svoz kontejnerů a dále také velkých kontejnerů, které
technologicky mohou vyvážet pouze tato tříosá vozidla.
3.4 Technika svozu odpadů
Jelikož se svoz odpadů neprovádí pouze v Olomouci, ale po celém světě, je
možno vyzkoumat, jakým způsobem se svoz provádí v jiných městech ČR či ve světě.
V roce 2003 vytvořil Jiří Tomášek diplomovou práci [2], která se zabývala technikou
svozu odpadu v Ostravě. Tomášek rozdělil Ostravu na několik částí, aby každá část
pokryla týdenní kapacitu svozového vozidla. V této metodě je potřeba využívat jako
hranic tzv. bariér, tedy míst, která výrazně zpomalují průjezd vozidla (hlavní silnice,
železnice atp.).
Podobná metoda svozu je často využívaná i ve světě. Například v Austrálii
v Melbournské části Banyule [9] mají svoz rozdělený do jednotlivých oblastí podle dnů
v týdnu (viz obr. 9).
Obr. 9 Rozdělení svozových oblastí v oblasti Banyule [9]
Podobné téma řešil i Tomaš Kupča ve své diplomové práci Optimalizace
odpadového hospodářství města Frýdek-Místek metodami GIS [10], která byla vytvořena
v roce 2008 na Katedře geoinformatiky na Univerzitě Palackého v Olomouci. Avšak
tvorba optimalizovaných svozových tras byla pouze jako dílčí cíl práce. Navíc
optimalizace byla vytvořena pro jedno katastrální území, a to z důvodu nedostatku
podkladových dat pro silniční vrstvu. I přesto byly analýzou vytvořeny 3, resp. 4 trasy.
Jenže v této práci byly již původní trasy rozděleny podle jednotlivých území, a tak se tyto
20
části daly rozdělit i pro optimalizaci. V Olomouci není ve stávajících trasách žádné
rozdělení podle městských částí či katastrálních území, a tak není možná optimalizace
právě pro určité území.
3.5 Data a software
Pro vytváření kvalitních síťových analýz je potřeba mít kvalitní data. Tzn. kvalitní
mapový podklad - síť komunikací a také přesné adresní body v Olomouci.
3.5.1 Síť komunikací
• shapefile "road" od společnosti CEDA (Central European Data Agency, a. s.)
[11]. Shapefile je součástí datové sady StreetNet_CZE_CITY. Tato datová sada
zahrnuje přesně zmapované mapové podklady pro GPS autonavigace (přesnost
pod 5 metrů). Vrstva obsahuje důležité atributy (viz obr. 10) pro tvorbu síťových
analýz (jednosměrnost, zákaz vjezdu, rozdělení silnic podle kvality, pěší zóny...).
Topologicky je tento shapefile naprosto přesný, ze všech uvedených nejvíce
odpovídá realitě. Pro síťové analýzy je použitelný bez problémů. Je použita verze
0910 z října 2009.
Obr. 10 Výpis atributů shapefilu „road“
21
• shapefile "silnice" z datasetu ArcČR 2.0 je vrstva digitalizovaná v měřítku
1:500 000. Toto měřítko není vhodné pro řešení logistiky svozu odpadů
v podrobnosti, jakou je logistika řešena. V Olomouci obsahuje pouze hlavní
silnice (průtah Olomoucí, obchvat Olomouce a další hlavní tahy), tudíž není moc
přesná a k práci se síťovými analýzami se absolutně nehodí.
• shapefile "komunikace" získaný z Magistrátu města Olomouce. Je zde zobrazena
většina olomouckých ulic. Ale tento shapefile není v žádném souřadnicovém
systému a není správně topologicky ošetřen. Také zde některé ulice chybí a
neobsahuje vůbec přilehlé obce (např. Topolany, Sv. Kopeček). Tato data jsou
také nevhodná.
• shapefile "nazvy-ulic" je rovněž získaný od Magistrátu města Olomouce. Jedná se
o topologicky správnou vrstvu Olomouce. Ale obsahuje pouze Olomouc bez
přilehlých obcí a navíc nemá důležité atributy, jako je jednosměrnost. Pro práci
tedy opět nevhodná.
• shapefile "roads" z datasetu Open Street Maps Czech republic. Tato vrstva
podrobně pokrývá celou Českou republiku. Atributová tabulka obsahuje
jednosměrné ulice (ale nejde z něj poznat strana jednosměrnosti). Oproti ostatním
shapefileům má u některých silnic atribut "maximální rychlost", který by byl
použitelný na silnicích mimo obce. Topologicky je poměrně správný. Tento
shapefile by mohl být pro síťové analýzy použitelný.
Obr. 11 Ukázka rozdílnosti jednotlivých datových sad komunikací (modrá – roads.shp, zelená –
komunikace.shp, žlutá – nazvy_ulic.shp a červená – silnice.shp)
22
3.5.2 Adresní body
• shapefile "adresni_body" - vrstva adresních bodů města Olomouce a okolních
obcí, které poskytl Magistrát města Olomouce. Obsahuje nejdůležitější atributy,
jako je název ulice a číslo popisné. Ukázka této vrstvy je na obr. 12.
• shapefile z UIR-ADR - obsahuje rovněž kvalitní atributy. Na rozdíl od dat
z Magistrátu města Olomouce jsou tato data placená.
Obr. 12 Bodová vrstva adresni_body
3.5.3 Svozová stanoviště a trasy
• 11 tabulek ve formátu .xls (R1 - R11.xls) obsahujících adresní body nádob na sběr
odpadu. Data poskytly Technické služby města Olomouce.
• 7 tabulek ve formátu .xls (obce září 2009 - obce březen 2010.xls) - v souborech
jsou vypsány po dnech jednotlivé části Olomouce, jak jsou sváženy. Data
poskytly TS města Olomouce.
• záznamy pořízené z GPS přístrojů zaznamenávající skutečné svozové trasy
jednotlivých svozových vozů (viz obr. 13). Tato data byla pořízena terénním
sběrem během 8. - 20. března 2010. Vzhledem k nepřesnosti GPS dat byla data
ručně zdigitalizována nad vrstvou silnic, která byla následně použita pro
optimalizaci.
23
Obr. 13 Ukázka GPS záznamu (zelené linie – záznam z GPS, růžové body – umístění svozových
nádob) z lokality Chomoutov
3.5.4 Software
Pro tvorbu síťových analýz je potřeba software, který umí tyto analýzy provádět.
Existuje několik vhodných programů, které přicházejí v úvahu:
• ArcView 3.3 - starší program od společnosti ESRI. V dnešní době se již
neaktualizuje. Nabízí základní síťové analýzy.
• Geomedia - GIS od společnosti Intergraph. Pro síťové analýzy nabízí nástroj
Geomedia Network, který umí stejně jako předchozí dva softwary nalézat ideální
trasy a také zjišťovat docházkovou vzdálenost.
• Wastedge – program komplexně zajišťující agendu kolem svozu odpadu. Krom
možností vytváření tras je zde i možnost správy jednotlivých zákazníků či
možnost správy vozidel. Další výhodou softwaru je možnost ovládání jak skrze
internetový prohlížeč, tak i skrze klienta v počítači. Vzhledem k tomu, že se jedná
o placený software, je nevhodný k tvorbě bakalářské práce [12].
• Bartec Systems – další program zaměřující se speciálně na svoz odpadů. Stejně
jako Wastedge nabízí veškeré služby týkající se svozu odpadů. Na rozdíl od
předchozího softwaru však jednotlivé části (správa tras, správa svozových nádob)
prodává jako zvláštní balíček softwaru. Je také placený a tudíž pro bakalářskou
práci nevhodný [13].
• ArcLogistics – software od společnosti ESRI. Využitelnost tohoto softwaru je
podobná jako u ArcGIS, pouze má lepší uživatelské prostředí.
• ArcGIS 10 - nový a stále vyvíjející se software od společnosti ESRI. Ze všech
možných softwarů, které zvládají síťové analýzy, je tento asi nejlepší. Je to
vlastně soubor programů - ArcMap, ArcCatalog, ArcScene a ArcGlobe.
24
o ArcMap - program na vytváření map (tvorba, editace, analýzy, výstupy).
o ArcCatalog - program na správu geografických dat. Dají se zde vytvářet
geodatabáze, importovat prvky do geodatabází. Dále se zde dá vytvářet
tzv. Network Dataset či vytvářet Adress locator (tyto nástroje jsou
podrobněji rozepsány v kapitole 2.3 Postupy zpracování).
o ArcScene - program vhodný pro vizualizaci vytvořených digitálních
modelů reliéfu. Jeho největší předností je možnost prohlížení dat se třetím
rozměrem.
o ArcGlobe - program vhodný pro vizualizaci dat velmi malých měřítek.
Tento program funguje podobně jako software Google Earth. Jeho
výhodou je možnost přidat do náhledu třidy prvků. Naopak nevýhodou je,
že automaticky nahrává ortofoto snímky ze serverů ESRI. Tyto snímky
nejsou po celém světě moc přesné. Tento software se dnes již moc
nerozvíjí.
Sada programů od ESRI nabízí extenzi Network Analyst, ve kterém se dá
zpracovávat 5 různých druhů analýz:
• New Route (nejkratší trasa)
• New Service Area (analýza obsluhovaných oblastí)
• New Closest Facility (analýza nejbližšího obslužného místa)
• New OD Cost Matrix (matice nákladů – náklady pro přesun zboží mezi
dvojicí bodů v síti)
• New Vehicle Routing Problem (obslužnost bodů více auty)
• New Location Allocation (analýza správného umístění)
Pro vytváření optimalizace svozu odpadů jsou vhodné dvě z výše
uvedených analýz – Vehicle Routing Problem (schéma viz obr. 14) a New Route.
A právě pomocí analýzy New Route jsou vytvořeny všechny optimalizace
v bakalářské práci.
Navíc se v ArcGISu dá pracovat s tzv. geodatabázemi, což je soubor
geografických datasetů různých typů. Do databází se dá naimportovat mnoho
různých typů dat a také se zde dá používat velké množství funkcí. Například
tvorba Network Datasetu (síť s dalšími přidanými vlastnostmi) nebo tvorba
25
Topologie (pro topologickou korektnost dat) pomocí různých topologických
pravidel.
Databáze se dělí na osobní a souborové:
o Osobní geodatabáze (Personal Geodatabase) - Jedná se o databázi
uloženou jako soubor programu Microsoft Acces, který obsahuje
i geografické atributy. Není v ní možno používat tolik nástrojů jako
v souborové geodatabázi.
o Souborová geodatabáze (File Geodatabase) - V počítači je databáze
uložena jako složka s mnoha soubory. Oproti osobní geodatabázi je do ní
možné vložit více druhů dat a také používat pokročilejší nástroje
a provádět složitější analýzy.
Obr. 14 Schéma Vehicle Routing Problem (zdroj: http://www.idsia.ch/~monaldo/vrp.html)
26
4 PŘÍPRAVA DAT
4.1 Úprava dat
Na úvod tvorby práce bylo potřeba založit novou souborovou geodatabázi, do
které byly naimportovány vstupní shapefily.
Primárním zdrojem dat pro zpracování práce bylo 11 tabulek ve formátu .xls.
Každá tabulka obsahovala data o jednom svozovém rajonu, resp. informace
o jednotlivých svozových místech (popelnicích, kontejnerech), které určitý rajon
obsluhuje. Pro tvorbu bakalářské práce bylo použito pouze 10 tabulek. Poslední tabulka
obsahuje seznam svozových nádob auta PRESKO. Jedná se o malé auto a zpravidla sváží
nádoby z míst, kam se aktuální den velká svozová auta nedostala. Díky tomu nemá
pravidelnou trasu, a tudíž ji nelze optimalizovat. Tabulky byly dodány ve formátu .xls.
ArcGIS již umí pracovat i s tímto typem tabulek, ale pouze za předpokladu úprav. Jedná
se tedy hlavně o zrušení formátování, odstranění všech ohraničení a vymazání
nepotřebných atributů.
Obr. 15 Srovnání struktury původní a upravené tabulky adres svozových nádob
Data obsahovala názvy ulic, které bylo později potřeba importovat do ArcGISu.
Bylo je tedy potřeba upravit. Aby byla importovatelná bez problémů, musel atribut
"nazev" obsahovat název ulice a číslo popisné. Vzhledem k tomu, že je ArcGIS citlivý na
velká a malá písmena, musela být veškerá písmena změněna tak, aby byla malá. Celkově
27
se jednalo zhruba o 12 000 záznamů, a tak zde byla snaha o automatizaci celé úpravy.
Ovšem vzhledem k velké časové náročnosti psaní programu pro úpravu adres, bylo
přikročeno k variantě pouze částečné automatické úpravy s manuální přípravou. Také
bylo potřeba upravit adresy, které měly špatný tvar, a nebylo je díky tomu možné
automatizovaně upravit. Všechny takové adresy byly uloženy do chybového souboru a
manuálně upraveny do potřebné podoby. Ze všech vstupních adres nebylo z důvodu
chyby v zápise (chybějící číslo popisné či jiná chyba) možno jednoznačně určit 17 adres.
Vzhledem k takto malému množství chyb je tato odchylka zanedbatelná. Srovnání
původní tabulky a upravené tabulky je uvedeno na obrázku č. 15.
Do stejného formátu atributu názvu adres ulic bylo potřeba upravit i adresy v třídě
prvků "adresni_body_relace", tzn. všechna písmena upravit na malá a odstranit diakritiku.
Data tak byla připravena na spojení. Software ArcGIS nabízí více druhů propojení
dvou tabulek. Jednak je možnost použití funkce "join", jež je nejjednodušším způsobem
spojení. Její nevýhodou je, že potřebuje naprosto stejné názvy polí. Navíc funkce "join"
dokáže správně spojovat pouze tabulky se stupni vztahu 1:1. Dokáže také spojit tabulky
ve vztahu 1:N, ale spojí pouze první odpovídající záznam. Pro naše spojení dat není
metoda vhodná.
Další metodou spojení jsou tzv. relace. Oproti funkci "join" (spojení) už umí bez
problémů spojit tabulky ve vztahu 1:N, avšak zásadní nevýhodou této relace je
nemožnost provádění analýz na připojené tabulce. Opět tedy nevhodné.
Tudíž bylo zapotřebí najít jinou metodu, jak tyto tabulky spojit. Nabízí se zde
funkce Adress locator ve spojení s nástrojem geokódování adres.
4.1.1 Vytvoření referenčních dat pomocí Address locator
Address locator se vytvoří v geodatabázi po kliknutí na pravé tlačítko myši
a zvolením New → Address Locator...
Objeví se dialogové okno, ve kterém je možno vybrat mnoho variant. Pro spojení
našich atributových tabulek bude plně vystačovat varianta "Single Field". Nyní se otevře
další okno. Je zde potřeba vyplnit název. Pole "description" a "Config Keyword" není
potřeba měnit. Naopak v dalším poli "Reference data" je potřeba vybrat cestu
k referenčním datům (v našem případě k tabulce všech adresních bodů - třídě prvků
"adresni_body_relace"). Pro případ přenesení dat na jiný počítač je dobré zaškrtnout
variantu "Store relative paths name". Poté je potřeba vybrat v poli "Key field" správný
atribut, podle kterého se budou adresy spojovat. V našem případě je to atribut
28
ulice_relation, který již obsahuje upravené adresy pro spojení dat. Nyní již stačí klepnout
na tlačítko OK a Address locator bude vytvořen.
4.1.2 Spojení dat pomocí geokódování adres
Nástroj geokódování adres se nachází v ArcGIS Toolboxu. Naleznete jej
v Geocoding Tools → Geocode Adresses. V následujícím dialogovém okně je potřeba
vyplnit vstupní tabulku - Input table (upravené tabulky jednotlivých rajonů), dále vyplnit
název atributu z této vstupní tabulky (Alias Name) a také vyplnit vstupní lokátor adres
(Input Address Locator). Nakonec je vše potřeba potvrdit stisknutím OK a vytvoří se
nová třída prvků obsahující veškeré potřebné atributy.
Tímto byla ukončena úprava vstupních bodových dat. Dále je potřeba vytvořit ze
sítě silnic dataset, který je použitelný pro síťové analýzy. Nejdříve je potřeba z třídy
prvků "road" vybrat pouze ty záznamy, resp. komunikace, které jsou sjízdné autem, a ty
zbývající z této třídy prvků vyřadit (např. schodiště, chodník či pasáž).
4.1.3 Kontrola topologie
Před tvorbou síťového datasetu je vhodné zkontrolovat u třídy prvků správnost
topologie. Shapefile je sice od dodavatele, který by měl mít topologii v pořádku, ale pro
jistotu je vhodné tuto kontrolu provést. Kontrola topologie se provádí pro jednotlivé třídy
relací, a to v ArcCatalogu. Pro kontrolu topologie v bakalářské práci bylo vybráno
pravidlo Must Not Overlap, které zajistí, že se žádné dvě linie nebudou v jednom místě
duplikovat. Ukázka kontroly validity topologie je na obrázku č. 16.
Obr. 16 Kontrola validních dat pomocí topologie
4.1.4 Tvorba síťového datasetu (Network Dataset)
Nyní, po zvalidování topologie, je potřeba vytvořit Network Dataset. V prostředí
ArcGIS 10 je Network Dataset potřeba pro provádění veškerých síťových analýz.
29
Síťový dataset se vytváří, stejně jako kontrola topologie, v ArcCatalogu. Tvoří se
pro určitou třídu relací. Pro tvorbu síťového datasetu byla vybrána třída relací
"komuninace" ze které se jako podkladová silniční síť vybrala třída prvků „ceda_vyber“.
V síťovém datasetu se automaticky vytvoří tzv. jízdní příkazy, které definují jednosměrky
a ulice se zakázaným průjezdem. Tyto ulice jsou v atributové tabulce definovány
atributem "ONEWAY". Podle orientace záznamu třídy prvků jsou jednosměrky označeny
písmeny TF, příp. FT, podle toho, jakým směrem je možno jednosměrku projíždět.
4.2 Zmapování stávajících svozových nádob a tras
Dalším krokem tvorby bakalářské práce bylo zjištění stávajícího stavu svozových
tras a umístění svozových nádob. Na základě logů z GPS přístroje a konzultací s řidiči
svozových vozidel byly zrekonstruovány stávající svozové trasy. Tyto trasy se opakují v
pravidelných týdenních či dvoutýdenních cyklech. Ve většině rajonů se liché a sudé
týdny liší jen mírně a tyto odchylky jsou pro tvorbu síťových analýz zanedbatelné.
Daleko větším problémem je rozdílnost v jednotlivých dnech, které jsou způsobeny
různými faktory, které jsou v současných podmínkách nemodelovatelné, a přesto mohou
způsobovat výrazné změny ve svozových trasách.
Jedná se hlavně o následující faktory:
• Špatně parkující řidiči – zabírají velkou část vozovky, a tak svozové vozidlo
nedokáže projet ulici ke svozovým nádobám
• Nadměrné množství odpadu - umístění většího množství odpadu u popelnic
způsobí dřívější zaplněnost auta a řidič pak vymyslí jinou posloupnost svozu, aby
najel méně kilometrů.
• Výměny řidičů - pokud řidič onemocní, zastoupí ho náhradní řidič, který nemá
trasu dostatečně zažitou, a tak nejezdí ideální volbou. Navíc dnes řidiči mají
pouze vytištěný seznam adres, na kterých jsou nádoby, které mají vyvézt. Stává se
tak, že řidiči na nějakou zapomenou a musí se pro ni vracet.
• Různé roční období - tento problém se netýká pouze kvantity odpadu, ale také
sjízdností silnic. Silnice, které jsou v létě průjezdné, mohou být v zimě obsazené
parkujícími auty (z důvodu sněhu) a svozová auta těmi místy neprojedou. Musí
tedy měnit celou trasu svozu.
30
Všechny výše zmíněné faktory mohou zásadně negativně ovlivnit veškeré analýzy
svozových tras.
4.2.1 Úprava GPS záznamů
V rámci terénního sběru dat bylo celkem vytvořeno 30 logů. Ovšem ne všechny
byly použitelné. Během některých svozů došly v GPS přístroji baterie, a tak byl záznam
přerušen v průběhu sběru. Stejně tak se mnohdy stalo, že řidiči dělali v trasách
nepochopitelné zajížďky, které byly způsobeny např. změnou některých svozových
nádob příp. výsypu nádob, které nebylo možné vysypat předchozí den. A tak by nebylo
srovnání původních a optimalizovaných tras vypovídající. Během porovnávání logů a
svozových nádob přiřazeným k původním trasám bylo zhodnoceno, že 5 logů poměrně
přesně odpovídá umístění svozových nádob.
Některé ze svážených rajonů naplnili svozové vozidlo za celý den pouze jednou,
říká se jim tzv. jednovýsypy. Jiné trasy (často v sídlištní zástavbě) naplnily svozový vůz
dokonce dvakrát či třikrát za den, a tak se nazývají jako tzv. dvojvýsypy, resp.
trojvýsypy. Všechny trasy obsahující více výsypů za den byly koncipovány tak, že
v místě, kde bylo vozidlo zcela zaplněno, se také začalo znovu plnit odpadem po
vysypání vozidla na skládce. Proto nebyly tyto „mezivýsypy“ zahrnuty
v digitalizovaných trasách.
Těchto 5 záznamů bylo zdigitalizováno nad vrstvou „ceda_vyber“, ze které byl
vytvořen síťový dataset, který se používal v analýzách. Pro všech pět tras byla vytvořena
optimalizovaná trasa jako shapefile.
31
5 ANALYTICKÁ ČÁST
5.1 Prvotní optimalizace (optická)
Jedná se o optimalizaci umístění svážených nádob. V obrázku 17 lze vidět nádoby
jednoho rajonu, které jsou umístěny v lokalitě, kterou projíždí jiné svozové vozidlo
a naopak pro původní rajon je tato nádoba mimo aktuální svozovou trasu. Tyto nádoby
jsou přemístěny mezi rajony. Některé změny nádob mohou znamenat délkovou úsporu
pouze v řádu kilometrů, ale tím, že jsou umístěny napříč města, mohou znamenat časovou
úsporu i v řádu desítek minut. Kompletní seznam takto přesunutých svozových nádob je
uložen v příloze č. 1 - DVD.
Obr. 17 Ukázka prvotní optimalizace
5.2 Optimalizace pomocí Nejkratší trasy (New Route)
Optimalizace pomocí síťové analýzy New Route je analýza, která dokáže určit
nejkratší cestu mezi danými body po síti komunikací. Je zde možnost nastavit místa,
kudy auta na komunikacích nebudou jezdit, ale jedná se stále o poměrně jednoduchou
analýzu. Nejde zde totiž nastavit množství odpadu v jednotlivých popelnicích či kapacity
jednotlivých aut. Tato analýza se tedy hodí pro přepočítání aktuální svozové trasy na
nejkratší svozovou trasu v rámci stejných svozových bodů. Můžeme vypočítat i
nejrychlejší trasu, ale to pouze za předpokladu, že by v Network Datasetu byly
nadefinované rychlosti jednotlivých úseků silnic a zdržení na křižovatkách. Po
konzultacích s vedením TS města Olomouce však byly tyto faktory uznány za
nepodstatné, protože faktor rychlosti jízdy není tak podstatný oproti době vysypávání
32
sběrných nádob. Jenže modelování doby sběru nádob není možné, jelikož je každá
nádoba jinak plná a místy se musí vhazovat do auta i další odpady umístěné mimo tyto
nádoby.
Při tvorbě analýzy nejkratší cesty bylo pro všech 5 tras použito následující
nastavení:
• Počáteční bod – centrála TSMO. Pro zjednodušení nazvána Depo.
• Koncový bod – silnice směr Mrsklesy. Jedná se o zjednodušení výpočtu síťové
analýzy. Trasa svozového vozidla poté pokračuje jak v původní, tak
v optimalizované trase dál do Mrskles na skládku odpadů. Délka od koncového
bodu analýzy na skládku činí 6,2km. Tato délka není započtena do statistik.
• Bariéry – pro všechny analýzy byly nastavené stejné bariéry, přes které se
svozová vozidla nedostanou. Jednalo se o místa s omezeným výškovým profilem.
• Svozové nádoby – nádoby byly přidružené k nebližší komunikaci. Pokud nebyla
přidělena na správné místo (v porovnání s GPS logem), byla nádoba ručně
posunuta tak, aby nedocházelo k chybě.
• Odporový faktor – pro všechny analýzy byla jako hlavní odporový faktor
nastavena délka trasy. Z toho plyne, že analýza se opravdu zaměřila na vyhledání
nejkratší trasy.
• Přeřazení zastávek podle nejlepší cesty – analýza vytvořila pořadí sběru nádob
tak, aby trasa byla co nejkratší.
o Zachování první zastávky – nastavení, aby vždy vozy vyjížděly z Depa.
o Zachování poslední zastávky – nastavení, aby vozy končily na skládce
odpadů.
• Otáčení vozidel – vzhledem k možnosti couvání do ulic byla nastavena možnost
otáčení vozidla na jakémkoliv místě (vyjma jednosměrek).
• Příkazy a zákazy (Restrictions) – nastavení jednosměrek a zákazů vjezdů ze
síťového datasetu.
• Jednotky vzdálenosti – nastavení „metrů“ jako jednotek vzdálenosti. Metry byly
nastaveny hlavně z důvodu Navigace řidičů, jimž se zobrazí délky do jednotlivých
odboček v metrech (nikoliv v kilometrech či jiných délkových jednotkách).
• Atribut celkové akumulace trasy (Accumulation) – jako jednotky nastaveny
metry. Tato funkce automaticky vytvoří v optimalizované trase atribut délky trasy
a zapíše do něj délku trasy.
33
Po nastavení všech vlastností bylo možno již spustit samotnou analýzu.
5.2.1 Optimalizace trasy rajonu R1 dne pondělí
Tato svozová trasa sváží převážně popelnice z dvou městských oblastí. Jedná se o část Hodolan, kde jsou převážně plechové popelnice o objemu 110 litrů. Druhou výraznou svozovou oblastí je městská část Nedvězí, kde se taktéž vyvážejí převážně plechové popelnice. V původní trase byl tento rajon tvořen dvojvýsypem. Nejdříve byla vysypána část Hodolan a teprve poté část Nedvězí. Optimalizovaná trasa vede odlišně. Nejdříve se vysype zhruba 60 stanovišť svozových nádob v Hodolanech, ale trasa pak míří do Nedvězí, a teprve při cestě zpět je vysypána zbylá část Hodolan. Díky nízkému počtu jednosměrných ulic a nevýhodně projeté původní trase je tak délka optimalizované trasy o necelých 17 % kratší.
Tab. 1 Statistika svozové trasy rajonu R1 dne pondělí.
Trasa: R1 pondělí
Počet výsypů: 2
Počet svozových nádob: 577
z toho: kontejnerů 1100 l 24
popelnic 110 l 513
popelnic 120 l 27
popelnic 240 l 13
Celkový objem (l): 89 190
Původní délka (m): 48 288
Optimalizovaná délka (m): 40 238
Změna (m): -8 050
5.2.2 Optimalizace trasy rajonu R2 dne pátek
Svozová trasa R2 vyváží stejně jako předchozí většinou popelnice, a to částečně
z centra Olomouce, ale hlavně z městských částí Černovír a Starý Neředín. Původně byly
jako první vyváženy popelnice v centru, poté Neředín a na závěr Černovír. Optimalizací
se pořadí obrátilo. Jako první byl vyvezen Černovít, následoval Neředín a poslední bylo
vyvezeno centrum města. Optimalizovaná trasa je však oproti původní trase o zhruba
7500 metrů delší. Hlavní příčinou prodloužení trasy je fakt, že se v Neředíně vyskytuje
řada jednosměrných ulic.
34
Tab. 2 Statistika svozové trasy rajonu R2 dne pátek.
Trasa: R2 pátek
Počet výsypů: 1
Počet svozových nádob: 623
z toho: kontejnerů 1100 l 7
popelnic 110 l 470
popelnic 120 l 99
popelnic 240 l 47
Celkový objem (l): 82 560
Původní délka (m): 31 207
Optimalizovaná délka (m): 38 793
Změna (m): +7 586
5.2.3 Optimalizace trasy rajonu R3 dne čtvrtek
Tento rajon vysypává stejně jako předchozí rajony hlavně popelnice. Na rozdíl od
nich však sváží více 240 litrových popelnic, které jsou rovnoměrně rozmístěné po celé
svozové trase. V původní trase svozové auto projelo Olomoucí až na nejvzdálenější okraj
svozové oblasti a vysypávalo popelnice „směrem ke skládce“. Nejprve byly vysypány
všechny popelnice v centru, a teprve poté v zástavbě rodinných domů v Lazcích. Touto
technikou je však trasa zbytečně dlouhá. Optimalizovaná trasa naopak začíná Lazcemi a
končí v centru, avšak na okraji blíže ke skládce. Tímto krokem se v optimalizované trase
ušetřila vzdálenost. Ale i přesto je optimalizovaná trasa zhruba o 300 metrů delší, a to
především proto, že se v centru nachází mnoho jednosměrných ulic, do kterých v původní
trase vozidlo couvá, čímž ušetří vzdálenost.
Tab. 3 Statistika svozové trasy rajonu R3 dne čtvrtek.
Trasa: R3 čtvrtek
Počet výsypů: 2
Počet svozových nádob: 597
z toho: kontejnerů 1100 l 24
popelnic 110 l 336
popelnic 120 l 124
popelnic 240 l 113
Celkový objem (l): 105 360
Původní délka (m): 26 361
Optimalizovaná délka (m): 26 682
Změna (m): +321
35
5.2.4 Optimalizace trasy rajonu R7 dne pondělí
Trasa tohoto rajonu sbírá převážně kontejnery, a to z městských částí Nová Ulice a Neředín. Jedná se hlavně o sídlištní zástavbu. Na rozdíl od předchozích optimalizovaných tras se zde původní a optimalizovaná trasa dost podobají. Obě začínají na Nové Ulici a vedou do Neředína. Optimalizovaná trasa však cestou zpět ještě sbírá nádoby v Nové ulici. Tato sídliště neobsahují moc jednosměrek a také ze srovnání vyplývá, že trasy jsou podobně dlouhé.
Tab. 4 Statistika svozové trasy rajonu R7 dne pondělí.
Trasa: R7 pondělí
Počet výsypů: 2
Počet svozových nádob: 210
z toho: kontejnerů 1100 l 207
popelnic 120 l 2
popelnic 240 l 1
Celkový objem (l): 228 180
Původní délka (m): 39 230
Optimalizovaná délka (m): 38 115
Změna (m): -1 115
5.2.5 Optimalizace trasy rajonu R10 dne úterý
Trasa rajonu R10 míří v úterý do části Nové Sady. Tuto městskou část tvoří
hlavně sídlištní zástavba, o čemž vypovídá i rozdělení typů svozových nádob. Převažují
zde hlavně kontejnery. Na rozdíl od předchozích tras jsou zde více naplněny popelnice,
resp. jejich počet není optimalizován na tak velké množství obyvatel, a proto se tento
rajon sváží na 3 výsypy. Optimalizovaná trasa je zde výrazně kratší, a to především
z důvodu zvolení kratší trasy k několika svozovým nádobám mimo sídliště.
Tab. 5 Statistika svozové trasy rajonu R10 dne úterý.
Trasa: R10 úterý
Počet výsypů: 3
Počet svozových nádob: 205
z toho: kontejnerů 1100 l 197
popelnic 110 l 3
popelnic 120 l 3
popelnic 240 l 2
Celkový objem (l): 217 870
Původní délka (m): 31 505
Optimalizovaná délka (m): 25 765
Změna (m): -5 740
36
6 VÝSLEDKY Výsledky práce jsou pouze datového charakteru. Všechny jsou uložené na
přiloženém DVD.
Mezi nová data, která vznikla, patří především třída prvků obsahující umístění
svozových nádob. V této třídě prvků jsou vloženy atributy, jako je číslo svozového
rajonu, vymezení svozových dnů, dále také objem a počet svozových nádob na
jednotlivých místech. Vzhledem k dřívější absenci podobného souboru (a tedy i
prostorového rozdělení svozových míst) v Technických službách města Olomouce
(TSMO) jim bude tento soubor nabídnut k užívání.
Dalším datovým výstupem je tabulka ve formátu .xls obsahující úpravy atributů
určitých svozových nádob (jedná se o přesunutí nádoby mezi rajony či do jiného dne). Na
základě konzultací s TSMO již byly některé změny, které byly vytvořeny pomocí prvotní
optimalizace, aplikovány do provozu. Je zde předpoklad, že TSMO použijí i další úpravy.
V rámci provedeného srovnání délky tras před a po optimalizaci byla vytvořena tabulka
zachycující ekonomické úspory vzniklé optimalizací.
V analytické části bylo optimalizováno celkem 5 svozových tras. Na všech trasách
byl nejprve manuálně opraven GPS log, který nebyl přesný, a to zejména v oblastech
zastavěných vysokými panelovými domy. Všechny trasy pak byly zdigitalizovány nad
třídou „ceda_vyber“, ze které byl vytvořen síťový dataset, který se používal v analýzách.
Pro všech pět tras byla vytvořena optimalizovaná trasa jako shapefile. Dále byl vytvořen
soubor .kml, který umožňuje vizualizaci trasy v programu Google Earth. Rovněž byl
vytvořen soubor .gpx, který umožňuje po uložení trasy do GPS navigaci po této trase.
Jako finální výstup byl vytvořen i .html soubor obsahující navigaci po trase (angl.
Driving directions). Ten byl pro jednoduchost také přeložen do češtiny. Na přiloženém
DVD je ve dvou variantách – varianta s náhledy map a varianta bez náhledů map.
Součástí práce bylo také vytvoření statistického srovnání mezi trasami původními
a trasami optimalizovanými. Některé trasy jsou po optimalizaci kratší, některé však delší.
Delší jsou zejména ty trasy, na nichž se vyskytovaly jednosměrné silnice. Ty bylo potřeba
v optimalizované části projíždět povoleným směrem správným směrem, a tak se trasa
prodloužila.
37
Tab. 6 Srovnání stavu všech optimalizovaných svozových tras před a po optimalizaci.
Srovnání tras před a po optimalizaci:
Trasa Počet
výsypů
Počet
svozových
nádob
Celkový
objem (l)
Původní
délka (m)
Optimalizovaná
délka (m)
Změna
(%)
Změna
(m)
R1 pondělí 2 577 89 190 48 288 40 238 -16,67 -8 050
R2 pátek 1 623 82 560 31 207 38 793 +24,31 +7 586
R3 čtvrtek 2 597 105 360 26 361 26 682 +1,22 +321
R7 pondělí 2 210 228 180 39 230 38 115 -2,84 -1 115
R10 úterý 3 205 217 870 31 505 25 765 -18,22 -5 740
38
7 DISKUZE
V bakalářské práci měla být původně nejpoužívanější analýza, která se nazývá
Vehicle Routing Problem. Vzhledem k její povaze – použití na kompletní optimalizaci –
v tomto případě úplnému přeskládání svozových tras nebyla zcela využita. Hlavním
důvodem nevyužití analýzy byla zbytečnost provádění této práce. Na základě poznatků
vedoucích pracovníků TSMO byla vyhodnocena jako nevhodná, jelikož celkově
přeorganizovat svoz celé Olomouce je z administrativního hlediska nemožné. A proto
byla práce zaměřena na přeorganizování tras v rámci již zaběhlých „rajonů“.
Nejdříve bylo potřeba vytvořit z dat atributových data geografická. Což se
podařilo, a to jak díky poměrně kvalitním datům z magistrátu, tak díky mapovým
serverům, kde je dnes možné vyhledat adresu podle čísla popisného. Na základě
vytvoření geografických dat mohla začít tzv. optická optimalizace.
Optická optimalizace byla původně zamýšlena pouze jako doplněk ke kompletní
optimalizaci olomouckých svozových tras. Z výše uvedených důvodů se však stala
jedním z hlavních cílů práce, protože byla v TS využita nejvíce.
Kromě administrativních překážek byl při výpočtu analýzy Vehicle Routing
Problem další problém. Nároky na výpočet analýzy jsou při současném zadání počtu
bodů (zhruba 3300) a 10 vozidel poměrně vysoké. Software ArcGIS umí využívat pouze
jedno jádro procesoru, a tak je rychlost výpočtu velmi pomalá. Výpočet analýzy trvá
řádově desítky hodin.
Dalším problémem bylo přiřazení autům „správné“ množství odpadů, která auta
pojmou. Přidělení svozových tras autům na základě tvrzení, že stávající svozové trasy
jsou nesmyslné, jelikož jsou založené na starém systému sběru nádob (rozdělení na
svozové trasy aut, které uměly svážet pouze popelnice nebo pouze kontejnery), nebylo
možné, jelikož se oproti původním informacím systém změnil. A to zejména proto, že
bylo v průběhu tvorby práce zjištěno, že sice všechna auta dnes zvládají svážet jak
popelnice, tak kontejnery, jenže TS i nadále používají auta odděleně na různé druhy
svozových nádob. Auta s menším objemem nadstavby používají pro svoz popelnic,
protože se ekonomicky vyplatí do těchto aut vysypávat popelnice, aby se nemuselo často
cestovat na skládku. Naopak auta s větším objemem nadstavby jsou používané pouze na
kontejnery, protože se stává, že do těchto aut popelnice padají a jsou slisovány. To je
samozřejmě neekonomické, protože je pak potřeba zajistit (koupit) náhradní popelnici.
39
Navíc do těchto aut vejde větší množství odpadu, a tak je do nich lepší vysypávat
kontejnery.
Celková optimalizace by jistě byla pomocí GIS možná, ale pouze za předpokladu,
že by se zpracovatel analýz zabýval problematikou svozu odpadů několik let a to nutně za
úzké každodenní spolupráce s TS města Olomouce.
40
8 ZÁVĚR Hlavním cílem bakalářské práce bylo provést optimalizaci svozových tras
Technických služeb města Olomouce. Optimalizace by měla být navržena tak, aby byla
primárně ekonomicky výhodná, tj. trasy by se měly zkrátit jak délkově, tak časově.
Práce se skládala ze dvou hlavních částí. V první části bylo potřeba nastudovat
a zhodnotit vhodné prostředky a způsoby pro vhodné zajištění optimalizace. Jedná se
zejména o vhodnost dat, softwaru a samozřejmě zjištění vhodnosti analýz. Celá tato část
byla vyřešena rešerší, na základě které byly vybrány nejvhodnější nástroje zpracování
bakalářské práce.
V druhé části (praktické) bylo potřeba správně upravit a použít vstupní data. Byla
vytvořena řada vizualizací a provedena celá řada analýz. Mezi nejdůležitější analýzy
patřily síťové analýzy.
Atributová data byla nejprve převedena na geografická a dále pak byla podrobena
analýzám. Dále byly upraveny GPS logy, aby odpovídaly skutečnosti, jak jezdila svozová
vozidla.
Nakonec bylo celkově optimalizováno pět tras. Dvě z nich se i přes optimalizaci
prodloužily, tři se zkrátily. Vzhledem k tomu, že nebyly optimalizovány veškeré svozové
trasy v Olomouci, nelze těchto pět tras srovnávat v globálním měřítku a dělat z nich
závěry. Je možné pouze srovnávat trasy vzájemně mezi sebou a trasy před optimalizací
s trasami po optimalizaci.
POUŽITÁ LITERATURA A INFORMA ČNÍ ZDROJE
[1] SVOBODA, Vladimír. Doprava jako součást logistických systémů. Vydání první.
Praha : Radix, spol. s.r.o., 2006. 148 s. ISBN 80-86031-68-3.
[2] TOMÁŠEK, J.: Analýza a modelování tras svozu tuhého komunálního odpadu s
využitím GIS. Diplomová práce. Ostrava, 2003
Internetové zdroje:
[3] ČR a Evropa: SKLADBA KOMUNÁLNÍHO ODPADU Z DOMÁCNOSTÍ - Odpad je
energie [online]. © 2010 [cit. 2010-08-04]. Odpad je energie. Dostupné z WWW:
<http://www.odpadjeenergie.cz/fakta/cr-a-evropa/skladba-komunalniho-odpadu-z-
domacnosti.aspx>.
[4] Mapy Google [online]. 2011 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW:
<http://maps.google.com/>.
[5] Www.norc.cz/streetview [online]. c 2009 -2010 [cit. 2010-08-04]. NORC - street level
panoramic images (street-view) for Eastern and Central Europe. Dostupné z WWW:
<http://www.norc.cz/street-view/>.
[6] ArcGIS Geodatabase Topology Rules [online2004] [cit. 2010-08-04]. Dostupné z
WWW: <http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.3/pdf/Topology_rules_poster.pdf>.
[7] Třídění v domácnosti | Jak třídit [online]. 1992–2010 [cit. 2011-08-06]. Tříděni v
domácnosti. Dostupné z WWW: <http://www.jaktridit.cz/cz/trideni/trideni-v-
domacnosti>.
[8] LO Haná [online]. 2010 [cit. 2010-03-17]. Historie a rozvoj. Dostupné z WWW:
<http://www.lohana.cz/HistorieSkladky.html>.
[9] Banyule City Council: Rubbish and Recycling [online]. 2011 [cit. 2011-05-19].
Environmental Waste Services. Dostupné z WWW:
<http://www.banyule.vic.gov.au/waste/>.
[10] Optimalizace odpadového hospodářství města Frýdek-Místek v prostředí
GIS [online]. 2008 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW:
<http://www.geoinformatics.upol.cz/dprace/magisterske/kupca08//>.
[11] Central European Data Agency - Home [online]. 2007-2010
[cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: <http://www.ceda.cz/>.
[12] Westedge - Waste Management Software - Try Our Software Now [online]. 2011
[cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW: <http://www.wastedge.com/>.
[13] Waste Collector - recycling and waste collection computer systems for
Councils [online]. 2011 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW: <http://www.bartec-
systems.com/>.
SUMMARY
The bachelor thesis Waste Logistics Management in Olomouc is a result of study
at department of Geoinformatics, Faculty of Science at Palacky University in Olomouc in
study programme Geoinformatics - Geography. The supervisor of the bachelor thesis was
Mgr. Jan Heisig. The main objective of this thesis is optimization of routes for Waste
management in the Czech city of Olomouc.
This work considers possibilities of integration of GIS into this logistics problem,
mainly due Network analysis such as New Route or Vehicle Routing Problem (VRP).
In the theoretical part were detected available background data, like an address
point or road feature classes. There were also collected GPS logs of existing routes.
Further was search of the best software for Network analysis - ArcGIS 10.
In the practical part there was created geodatabase of actual Waste collector
address. And all of those addresses were used to create optimization of routes by Network
Analyst extension in ArcGIS. There was used analyze New Route - for optimizing routes
for every dustmen car. At total were optimized 5 routes.
The final product of the bachelor thesis was feature classes with appointment of
waste collectors, also feature class with optimized routes. The was created .klm files with
routes (explorable in Google Earth), .gpx files (for GPS navigation) and Driving
Directions with preview to map of route and waste collectors.
PŘÍLOHY
SEZNAM PŘÍLOH
Volné přílohy
Příloha č. 1 DVD
top related