LOGISTIKA SVOZU ODPADŮ V OLOMOUCI

Univerzita Palackého v Olomouci Přírodovědecká fakulta Katedra geoinformatiky

Roman ZBRANEK

LOGISTIKA SVOZU ODPADŮ 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.

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 5

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 INFORMAČNÍ ZDROJE SUMMARY PŘÍLOHY

6

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.

7

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.

8

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

9

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.

10

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.

11

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].

12

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

13

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.

14

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). 15

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.

16

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

17

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

18

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

19

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“

20

• 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)

21

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.

22

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. 23

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

24

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)

25

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 26

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

27

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. 28

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.

29

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.

30

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 31

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.

32

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: Počet svozových nádob: z toho: kontejnerů 1100 l popelnic 110 l popelnic 120 l popelnic 240 l Celkový objem (l): Původní délka (m): Optimalizovaná délka (m): Změna (m):

5.2.2

2 577 24 513 27 13 89 190 48 288 40 238 -8 050

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.

33

Tab. 2 Statistika svozové trasy rajonu R2 dne pátek. Trasa: R2 pátek Počet výsypů: Počet svozových nádob: z toho: kontejnerů 1100 l popelnic 110 l popelnic 120 l popelnic 240 l Celkový objem (l): Původní délka (m): Optimalizovaná délka (m): Změna (m):

5.2.3

1 623 7 470 99 47 82 560 31 207 38 793 +7 586

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: Počet svozových nádob: z toho: kontejnerů 1100 l popelnic 110 l popelnic 120 l popelnic 240 l Celkový objem (l): Původní délka (m): Optimalizovaná délka (m): Změna (m):

34

2 597 24 336 124 113 105 360 26 361 26 682 +321

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: Počet svozových nádob: z toho: kontejnerů 1100 l popelnic 120 l popelnic 240 l Celkový objem (l): Původní délka (m): Optimalizovaná délka (m): Změna (m):

5.2.5

2 210 207 2 1 228 180 39 230 38 115 -1 115

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: Počet svozových nádob: z toho: kontejnerů 1100 l popelnic 110 l popelnic 120 l popelnic 240 l Celkový objem (l): Původní délka (m): Optimalizovaná délka (m): Změna (m):

35

3 205 197 3 3 2 217 870 31 505 25 765 -5 740

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.

36

Tab. 6 Srovnání stavu všech optimalizovaných svozových tras před a po optimalizaci. Srovnání tras před a po optimalizaci: Počet Počet Trasa svozových výsypů nádob R1 pondělí 2 577 R2 pátek 1 623 R3 čtvrtek 2 597 R7 pondělí 2 210 R10 úterý 3 205

Celkový Původní Optimalizovaná Změna Změna objem (l) délka (m) délka (m) (%) (m) 89 190 82 560 105 360 228 180 217 870

37

48 288 31 207 26 361 39 230 31 505

40 238 -16,67 -8 050 38 793 +24,31 +7 586 26 682 +1,22 +321 38 115 -2,84 -1 115 25 765 -18,22 -5 740

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. 38

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.

39

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.

40

POUŽITÁ LITERATURA A INFORMAČNÍ 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: .

[4] Mapy Google [online]. 2011 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW: .

[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: .

[6] ArcGIS Geodatabase Topology Rules [online2004] [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: .

[7] Třídění v domácnosti | Jak třídit [online]. 1992–2010 [cit. 2011-08-06]. Tříděni v domácnosti. Dostupné z WWW: .

[8] LO Haná [online]. 2010 [cit. 2010-03-17]. Historie a rozvoj. Dostupné z WWW: .

[9] Banyule City Council: Rubbish and Recycling [online]. 2011 [cit. 2011-05-19]. Environmental Waste Services. Dostupné z WWW: .

[10] Optimalizace odpadového hospodářství města Frýdek-Místek v prostředí GIS [online]. 2008 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW: .

[11] Central European Data Agency - Home [online]. 2007-2010 [cit. 2010-08-04]. Dostupné z WWW: .

[12] Westedge - Waste Management Software - Try Our Software Now [online]. 2011 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW: .

[13] Waste Collector - recycling and waste collection computer systems for Councils [online]. 2011 [cit. 2011-08-06]. Dostupné z WWW: .

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