Síťové analýzy v geografických IT pro podporu rozhodování v oblasti dostupnosti záchranných sborů

Mendelova univerzita v Brně Provozně ekonomická fakulta

Síťové analýzy v geografických IT pro podporu rozhodování v oblasti dostupnosti záchranných sborů Bakalářská práce

Vedoucí práce: Mgr. Jitka Kominácká, Ph.D.

David Němeček

Brno 2012

Rád bych poděkoval vedoucí mé bakalářské práce Mgr. Jitce Kominácké, Ph.D. za odborné vedení, rady a připomínky, které mi pomohly při vypracování této práce. Dále děkuji Bc. Milanu Flamíkovi, veliteli požární stanice Kyjov, za poskytnutí rad a informací.

Prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně s použitím literatury, kterou uvádím v seznamu. V Brně dne 3. ledna 2012

__________________

Abstract Němeček, D. Network analysis in geographic IT for decision support in the availability of fire brigade. Bachelor thesis. Brno: Mendel University Brno, 2012. The bachelor thesis deals with spatial analysis of time availability of fire brigade in the Hodonín district. Using GIT are created models, which displays commuting time of fire brigade in the Hodonín district. Topic models serve as a background to evaluation and design optimalization under-servicing area. Keywords Network analysis, GIT, fire brigade, network dataset.

Abstrakt Němeček, D. Síťové analýzy v geografických IT pro podporu rozhodování v oblasti dostupnosti záchranných sborů. Bakalářská práce. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2012. Bakalářská práce se zabývá prostorovými analýzami časové dostupnosti záchranných hasičských sborů v okrese Hodonín. S využitím geografických informačních technologií jsou vytvořeny modely, které zobrazují časovou dojezdnost hasičských jednotek požárních stanic okresu Hodonín. Tématické modely slouží jako podklad k zhodnocení a návrhu optimalizace nedostatečně obsloužených oblastí. Klíčová slova Síťová analýza, GIT, hasičské záchranné sbory, network dataset.

Obsah 1

2

3

4

Úvod a cíl práce

7

1.1

Úvod ...........................................................................................................7

1.2

Cíl práce .................................................................................................... 8

Teoretická východiska práce

9

2.1

Teorie grafů, síťové analýzy nad grafy...................................................... 9

2.2

Geografické informační systémy .............................................................14

2.3

Datová reprezentace v GIS ......................................................................15

2.4

Faktory ovlivňující dostupnost................................................................ 17

2.5

Hasičské záchranné sbory .......................................................................19

Postup práce a použité prostředky

21

3.1

Postup práce ............................................................................................21

3.2

Realizace sítí v SW ArcGIS ..................................................................... 22

3.3

Dostupná geodata – ZABAGED® ........................................................... 22

Vlastní práce

26

4.1

Vymezení územního odboru Hodonín ................................................... 26

4.2

Vytvoření geodatabáze a úprava atributové tabulky.............................. 26

4.3

Tvorba topologie ..................................................................................... 28

4.4

Tvorba síťového datasetu........................................................................ 30

4.5

Nastavení parametrů analýzy ..................................................................31

4.6

Síťové analýzy jednotek HZS kategorie I................................................ 33

4.7

Síťové analýzy jednotek HZS kategorie II a III .......................................41

5

Diskuse

45

6

Závěr

46

7

Literatura

48

Seznam obrázků Obr. 1

Prvky síťového grafu

10

Obr. 2

Pravidlo Must not overlap (ESRI, 2004)

29

Obr. 3

Cluster tolerance (Peňáz, 2008)

29

Obr. 4

Konektivita (Bartoš, 2009)

31

Obr. 5

Časová dojezdnost JPO I

33

Obr. 6

Reálné zásahy jednotek HZS kategorie I

35

Obr. 7

Nové časové polygony dojezdnosti

37

Obr. 8

Neobsloužené oblasti jednotkami PO I

39

Obr. 9

Návrh rozšíření územní působnosti jednotek PO I

41

Obr. 10

Časová dojezdnost jednotek požární ochrany II a III

42

Obr. 11

Návrh optimalizace čas. dojezd. jednotek PO II a III

44

Úvod a cíl práce

7

1 Úvod a cíl práce 1.1

Úvod

V dnešní době patří doprava k neodmyslitelným životním potřebám. Díky níž se může objekt přesouvat z bodu A do bodu B. Objektem můžou být předměty, osoby, zvířata, ale také např. energie. Nejstarším způsobem dopravy je chůze, kterou využíváme dodnes. Později se začalo využívat k přepravě domestikovaných zvířat. S vynálezem kola, asi 3000 let př. n. l., se doprava ulehčila a umožnila přepravování větších nákladů. V dnešní době se lidé přemisťují pěšky většinou jen na krátké vzdálenosti. Chůze na delší vzdálenosti jsou spíše koníčkem a vyhledávaným odpočinkem. K přepravě na delší vzdálenosti, ať už za pracovními či relaxačními záležitostmi, se používá dopravní prostředek – hmotný objekt, technického či technologického souboru, jehož pohybem se uskutečňuje přemisťování osob a věcí (Základní pojmy z oblasti mechaniky v dopravě, 2003). Rozeznáváme různé kategorie dopravních prostředků podle druhu dopravy. Doprava má bohužel negativní vlivy na životní prostředí. Za negativní vliv lze považovat znečištění ovzduší, hluk a vibrace, nehody, zábor půdy, produkce odpadu. Poslední dobou se poukazuje na velké množství oxidu uhličitého v ovzduší, způsobený z 10% dopravou (Doprava, 2007). Méně přímými vlivy, za které platí lidská společnost je nedostatek fyzické aktivity, nehody, ztrátový čas způsobený dojížděním. Snaha tyto nepříjemné vlivy potlačit je zájmem udržitelné dopravy. Geografické informační systémy jsou dnes v oblasti dopravy nepostradatelné. Znalost silniční sítě, lokalizace nehod, monitoring aktuální dopravní situace, to vše jsou informace, bez kterých bychom se dnes jen těžko obešli. Výsledkem je efektivnější řízení provozu, informovaná veřejnost a trvalá optimalizace nákladů na straně profesionálních dopravců. Využití Gis v dopravě je rozděleno do 4 oblastí. V logistice se snaží optimalizovat svoz a rozvoz zboží, a tím šetřit náklady a zároveň přispívat k ochraně životního prostředí. V oblasti správy komunikací GIS pomáhají zefektivnit pracovní postupy, plánování investic, opravy silnic a dálnic. V sektoru veřejné osobní přepravy geografické informační systémy podporují provoz, efektivní plánování tras, případně monitoring veřejné dopravy. Poslední oblastí, kde gis nalézají uplatnění je evidence a monitoring. V této oblasti vznikají rozsáhlé databáze např. letišť, pozemních komunikací a dopravních uzlů (Doprava, 2011). Nový systém nasazení integrovaného záchranného systému využívá gis jako podpůrnou složku ke své činnosti. Geografický informační systém pomáhá dispečerům v navigaci záchranných sborů, k určení postižené oblasti, k organizaci a plánování nasazení jednotlivých složek nebo k alokaci výjezdových stanovišť, což je předmětem zkoumání této práce. Efektivnost zásahů hasičských záchranných sborů, bez znalosti těchto informací, by byla poměrně malá.

Úvod a cíl práce

8

V poslední době stát začíná šetřit finanční prostředky, které ovlivňují stavy záchranných sborů. V takové situaci je potřeba změnit či optimalizovat jejich síť pokrytí tak, aby byla pomoc vždy poskytnuta včas.

1.2 Cíl práce Cílem práce je nad topologicky vyčištěnými geodaty vybraného území jižní Moravy provést s využitím geografických IT síťové analýzy záchranných sborů a ty vyhodnotit.


9

2 Teoretická východiska práce 2.1 Teorie grafů, síťové analýzy nad grafy Obecně řečeno je graf množina objektů, mezi nimiž existují určité vazby (Černý, 2010). Pomocí grafů provádíme abstrakci, kdy jednotlivé objekty se nahradí uzly a vztahy (vazby) jsou nahrazeny hranami. Za prvotního zakladatele teorie grafů se považuje Leonhard Euler, který řešil problém sedmi mostů města Královce. V tomto městě jsou dva ostrůvky spojené s pevninou a mezi sebou celkem sedmi mosty. Euler se snažil dokázat, jestli je možné projít celé město tak, že po každém mostu můžeme jít právě jednou. Za pomoci teorie dokázal, že to možné není. V tomto případě neexistuje eulerovský tah (cesta se nedá nakreslit jedním tahem). Grafy se používají v mnoha IT systémech a jejich využití stouplo. Usnadňují vyhledávání, B+ stromy využívají souborové systémy NTFS, XFS, JSF2. Využívají se v dopravě (hledání nejkratší cesty), v logistice (řešení problému obchodního cestujícího), v inženýrských a datových sítí. Andrýsková a Foltýnek (2009) uvádí, že obecný graf je uspořádaná trojice G = (U , H , f ) , kde platí, že U je neprázdná konečná množina uzlů, H je konečná množina hran a f je incidenční zobrazení f : H → U 2 , které přiřazuje každé hraně h ∈ H uspořádanou dvojici uzlů ( x , y) ∈U 2 . Pojem vrchol a uzel jsou synonyma, tedy jsou to stejné objekty. V anglické terminologii je označujeme vertices a edges a jejich množiny jsou označovány V a E . Pokud jsou dva uzly spojené hranou, říkáme, že spolu sousedí, jsou to tedy sousední uzly. Ve vztahu uzel – hrana se používá pojem incidence. Je-li x = y , pak hrana H se nazývá smyčka. Izolovaný uzel není incidentní s žádnou hranou. Možnost existence izolovaných uzlů vychází z definice incidenčního zobrazení (Andrýsková a Foltýnek, 2009). Podle Šedy (2002) je obecný graf G trojice (V , H , e) , kde V je množina vrcholů grafu G a e je zobrazení incidence, e : H → V 2 ∪ P2 (V ) ∪ V . Hrany grafů budou v této práci představovat silnice a cesty, uzly potom místa, kde se silnice protínají (křižovatky) nebo požární stanice v okrese Hodonín.


Obr. 1

Prvky síťového grafu

2.1.1

Druhy grafů

10

„Prostý graf G je dvojice (V , H ) , kde V je množina vrcholů grafu G a H ∪ V 2 ∪ P2 (V ) ∪ V je množina hran grafu G “ (Šeda, 2003). Incidenční zobrazení připouští existenci dvou různých hran h1 a h2 takových, že f (h1 ) = f (h2 ) = ( x , y) . Pokud násobnost hran je větší než jedna (mezi dvěma uzly) hovoříme o multigrafu (Andrýsková a Foltýnek, 2009). Pokud G je neprázdný graf (tj. má aspoň jeden vrchol), nemá smyčky ani násobné hrany a je neorientovaný, pak se nazývá jednoduchý graf. Jestliže tento graf je orientovaný, nazveme ho digraf (Bosák, 1980). Pod pojmem prázdný graf se rozumí graf, který neobsahuje žádné uzly. Triviální graf je graf, který má jediný uzel. Diskrétní graf je takový graf, který je tvořen pouze izolovanými uzly a neobsahuje žádné hrany. Grafem úplným se rozumí graf, který je bez smyček a rovnoběžných hran a každé dva různé uzly jsou spojené hranou (Unčovský a kolektiv, 1991). 2.1.2

Podgraf

Někdy je výhodné nezkoumat celý graf, ale vybrat z něho jen některé prvky (hrany a vrcholy), které sami tvoří graf, tzv. podgraf daného grafu.


11

Graf G' je podgrafem grafu G , vznikne-li vypuštěním některých uzlů a nebo hran. Podstatné je, že podgraf musí být také graf. Takže při vypuštění uzlu, musíme vypustit i všechny incidentní hrany (Bosák, 1980). V této práci se podgrafy mohou vyskytovat v podobě určité oblasti silnic a cest. 2.1.3

Orientace

„Nechť U = {ui }(i = 1,2,K , n ) je libovolná množina n prvků, K = U × U a H ⊆ K ( H je libovolná podmnožina množiny všech kombinací druhé třídy prvků množiny U ). Neorientovaným grafem nazýváme potom uspořádanou dvojici G = [U , H ] “ (Unčovský a kolektiv, 1991). Jak uvádí Demel (2002) a Žambochová (2007) hrana spojuje vždy dva vrcholy a může být buď orientovaná nebo neorientovaná. Orientovaná hrana vede z počátečního do koncového vrcholu. Neorientované hrany chápeme jako symetrické spojení právě dvou vrcholů. Formálnější definice zní, jestliže ke každé hraně h , pro níž platí f (h ) = (x , y ) , existuje hrana h' tak, že f (h') = (y, x ) , pak říkáme, že graf G je neorientovaný. V opačném případě se jedná o orientovaný graf. O tom, zda-li použijeme při implementaci grafů orientovaný nebo neorientovaný graf, rozhoduje charakter samotné poznatkové oblasti. Např. při použití grafu pro dopravu (předpokládá se obousměrný provoz) použijeme neorientovaný graf. Orientovaný graf použijeme v rozhodovacím procesu řízení (přechod od příkazu k příkazu). 2.1.4

Souvislost

Pro následující kapitolu byly využity texty Demela (2002) a Briedy (2010). Před vysvětlením definice souvislosti je třeba se zmínit o sledu. Orientovaný sled je posloupnost vrcholů a hran v0 , e1 , v1 , e2 , v2 ,K, e k , vk , pokud pro každou hranu e i z této posloupnosti platí Pv (e i ) = vi -1 a K v (e i ) = vi . Neorientovaný sled je posloupnost vrcholů a hran v0 , e1 , v1 , e2 , v2 ,K, e k , vk , pokud každá hrana e i z této posloupnosti spojuje vrcholy vi -1 , vi . Vrchol v0 je počáteční vrchol a vrchol vk je konečný vrchol. O sledu můžeme říci, že vede z vrcholu v0 do vrcholu vk . V obecných sledech se klidně můžou vrcholy i hrany opakovat. Souvislý graf je takový graf (neorientovaný), ve kterém platí, že pro dva vrcholy x a y existuje alespoň jeden sled. Pro orientované grafy se zavádí dva druhy souvislosti a to slabá a silná. O Silné souvislosti grafu hovoříme tehdy, pokud existuje cesta z x do y a z y do x mezi každými dvěma vrcholy. Graf je slabě souvislý, pokud jeho symetrizace je souvislý graf. Silniční síť tvoří graf, který je souvislý.


2.1.5

12

Ohodnocený graf

Graf, jehož hrany a (nebo) vrcholy jsou opatřeny hodnotami (obvykle číselnými), se nazývá ohodnoceným grafem (Demel, 2002). Takové grafy se využívají v mnoha algoritmech. „Uzlové ohodnocení grafu je zobrazení k : U → R . Číslo k (u ) nazveme klíčem uzlu u , též hovoříme o hodnotě nesené uzlem u “ (Andrýsková a Foltýnek, 2009). Tento typ grafu se využívá při řazení, vyhledávání, kódování. „Hranové ohodnocení grafu je zobrazení d : H → R + (někdy připouštíme i nulu a záporné hodnoty). Číslo d (h ) nazveme délkou hrany h , též hovoříme o vzdáleností uzlů“ (Andrýsková a Foltýnek, 2009). Ve sledované problematice dostupnosti záchranných sborů bude ohodnocení hran představovat čas k překonání silničního segmentu. Jinými slovy řečeno to bude doba jízdy, po kterou se vozidlo bude pohybovat z jedné křižovatky na druhou. Nad ohodnocenými grafy lze řešit mnoho síťových úloh. Mezi základní úlohy patří nalezení cesty v síti, nalezení optimálního toku v síti nebo řízení projektů. 2.1.6

Cesty v síti

V teorii grafů můžeme rozdělit hledání cesty v grafech do několika druhů: • hledání nejkratší cesty, • hledání nejdelší cesty, • hledání nejbezpečnější cesty, • hledání nejširší cesty (Andrýsková a Foltýnek, 2009). Ke splnění dílčího cíle této práce je potřeba se zabývat nejkratší cestou v síti, jelikož se předpokládá, že hasičské sbory vybírají nejkratší cestu k místu zásahu. Demel (2002) nejkratší cestu definuje následovně. „Mějme orientovaný graf G, jehož každá hrana e ∈E (G ) je ohodnocena reálným číslem a(e ) , které nazýváme délkou hrany. Délka cesty je součet délek jednotlivých hran tvořících cestu. Jsou-li x, y dva vrcholy grafu, pak vzdálenost u(x , y ) z vrcholu x do vrcholu y definujeme jako délku nejkratší cesty z x do y , pokud vůbec nějaká cesta z x do y existuje. Jestliže neexistuje, definujeme vzdálenost u( x , y) = ∞ .“ Existuje několik typů algoritmů pro hledání nejkratších cest v grafu, které mají společné vlastnosti: • ani jeden z algoritmů nelze použít na graf, který obsahuje záporný cyklus, • po skončení algoritmu získáme nejen cestu z výchozího vrcholu do cílového uzlu grafu, ale také ze startovního vrcholu do všech ostatních uzlů grafu, • kromě nejkratší cesty získáme i hodnotu této cesty (součet ohodnocení hran nejkratší cesty) (Andrýsková a Foltýnek, 2009).


13

Nejznámější algoritmy podle Černého (2010) jsou: Bellman-Fordův algoritmus, Dijkstrův algoritmus, Floyd-Warshallův algoritmus. Dijkstrův algoritmus je používán SW ArcGIS Network Analyst, ve kterém budou probíhat analýzy, a proto uvedu jeho princip. Předpokladem pro správnou funkci Dijkstrova algoritmu je nezáporné ohodnocení všech hran. Symbolem d[v] označíme délku nejkratší cesty ze zdroje s k vrcholu v (je zřejmé, že d[s ] = 0 ). Vzdálenosti ze zdroje k ostatním vrcholům, k nimž nebyly ještě „zkonstruovány“ cesty, na začátku položíme ∞ . Algoritmus je založen na postupném zpřesňování délky nejkratší cesty ze zdrojového uzlu k ostatním vrcholům. Předpokládejme, že (u, v ) je hrana grafu, která je ohodnocena w(u, v ) a aktuální odhady nejkratších vzdáleností k vrcholům u, v jsou d[u ], d[v] . Jestliže d[u ] + w(u, v ) < d [v] , pak d[u] + w(u, v) se stane novým odhadem d[v]. Tento proces, kde d[v] aktualizujeme, se nazývá relaxace (Šeda, 2003). 2.1.7

Optimální toky v síti

Optimální toky v síti jsou motivovány úlohami o propustnosti, hrají důležitou roli v optimalizaci zatížení datových, silničních, železničních a vodních sítí. Teorie je postavena na hranově ohodnocených grafech, kde jsou vyznačeny dva uzly a to počátek a zdroj (Andrýsková a Foltýnek, 2009). „Síť je čtveřice S = (G, z , s, c ) kde G je orientovaný graf, z, s dva různé vrcholy grafu G takové, že do z nevstupují žádné hrany a z vrcholu s žádné hrany nevystupují, a c je funkce c : H (G ) → R + , která každé orientované hraně h grafu G přiřazuje kladné reálné číslo c (h ) . Vrchol z se nazývá zdroj, vrchol s spotřebič a číslo c (h ) kapacita (nebo propustnost) hrany h “ (Šeda, 2003). Tok v síti S = (G, z , s, c ) je takové ohodnocení t : H (G ) → R hran grafu reálnými čísly, které splňuje: 1. 2.

Kapacitní omezení (capacity constraints) – tok v síti nemůže být větší než kapacita hrany. Kirchhoffův zákon (flow conservation constraints) – přítok do „vnitřního“ vrcholu je roven odtoku z vrcholu (Šeda, 2003).

Základní úlohou je nalezení maximálního toku, který lze uskutečnit v rámci dané sítě (za určité časové období). Algoritmy pro hledání maximálního toku vznikaly už v minulém století. Prvním algoritmem byl Fordův-Fulkersonův z roku 1957. Tento algoritmus je založen na opakovaném hledání rezervní cesty a navyšování toku podél této cesty. Dalšími algoritmy jsou Edmonds-Karpův nebo Goldbergův (Andrýsková a Foltýnek, 2009).


2.1.8

14

Řízení projektů

Síťové grafy jsou nástrojem pro řízení projektů. Projekt je soubor provázaných činností uspořádaných podle jejich technologické návaznosti. Modelem projektu je síťový graf, který má jeden počáteční a jeden koncový uzel. Většinou uzly grafu reprezentují stavy a hrany grafu představují činnosti projektu. Množinu činností projektu je možno rozdělit do podmnožin. Činnosti patřící do podmnožiny vytvářejí větev grafu a musí být v technologické návaznosti pevně dány za sebou. Jednotlivé větve jsou spojeny cestou se začátkem a koncem projektu. Zhlediska časového plánování je důležitý čas potřebný na realizaci činnosti. V grafu tato veličina vystupuje jako ohodnocení hrany. Délka cesty odpovídá času trvání činností jedné větve (Unčovský a kolektiv, 1991). Nejdelší cesta grafu tzv. kritická cesta určuje celkovou dobu trvání projektu. Anglicky se tato metoda nazývá CPM. Projekt se časově prodlouží, pokud se prodlouží jakákoliv činnost projektu na kritické cestě (Andrýsková a Foltýnek, 2009).

2.2 Geografické informační systémy Následující text je parafrází zdroje Machalová (2007) a Hlásný (2007). Definice geografického informačního systému (GIS) není pouze jedna, nýbrž existuje jich hned několik. Způsobeno je to tím, že existuje několik přístupů. Geografický informační systém je organizovaný soubor počítačového hardware, software, geografických údajů a lidí, navržený k efektivnímu získávání, ukládání, upravování, spravování, analyzování a zobrazování všech forem geografických informací. 2.2.1

Základní terminologie v GIS

• Geoinformační technologie (GIT) jsou specifické nástroje IT přizpůsobené k získávání, ukládání, integraci, analýze, interpretaci, distribuci, vizualizaci a užívání geodat, případně geografických informací. • Geografická data (geodata) jsou charakterizována polohou (pomocí použití adekvátního souřadného systému), prostorovými znaky (délka, plocha, objem), atributy, vztahy k jiným objektům (topologie) a časem (doba pořízení, aktualizace). • Entita je prvek (identifikovatelný a rozlišitelný) reálného světa. • Prostor je vymezená část reálného světa. • Geografický prostor je soubor entit a fenoménů nebo poloh lokalizovaných na Zemi, pod Zemí i nad Zemí. • Geometrie je charakterizována jako část popisu objektu nebo fenoménu (např. vzdálenost bodů)


15

• Atributové vlastnosti jsou neprostorové údaje, které se uchovávají v databázích. Popisují a upřesňují geoprvky, také reprezentují jejich kvalitu. Příkladem může být počet obyvatel na daném území nebo číslo silnice.

2.3 Datová reprezentace v GIS V zásadě existují tři základní způsoby reprezentace údajů v GIS: 1. 2. 3.

rastrová reprezentace, vektorová reprezentace, TIN reprezentace.

2.3.1

Rastrová reprezentace

Následující text je parafrází zdrojů Voženílka (1998) a Tučka (1998). Prostor můžeme členit pravidelnými nebo nepravidelnými rastry. U pravidelných rastrů je prostor rozdělen na identicky geometrické pole (čtverce, obdélníky, trojúhelníky, šestiúhelníky). Nepravidelné rastry dělí prostor na různě velká pole. Pole jsou vyjádřeny ve formě matice nebo souboru hodnot pixlů. Každé pole je nezávisle spojeno s negrafickou hodnotou (atributem). Pozice pole je určena číslem řádku a sloupku rastrového pole a obsahuje číslo nebo hodnotu mapovaného atributu. Bodové objekty jsou reprezentovány hodnotou atributu. Tato hodnota je uložena v jednotlivých pixlech. Liniové objekty jsou určeny množinou na sebe navazujících pixlů a plošné objekty zónami pixlů uvnitř plochy objektu. Typickým příkladem rastrových dat jsou digitální obrazová data, která vznikly pořízením pomocí metod dálkového průzkumu země, který provádí jedna z mnoha družic Landsat TM. Obsahuje snímač, který pořizuje data, kde jeden pixel mapuje 30 m povrchu země. Další podobné data lze získat od snímačů umístěných na letadle. Snímky se liší prostorovým rozlišením a časovým nastavením snímače (Longley, 2005). Výhody a nevýhody rastrové reprezentace dle Tučka (1998) a Hlásného (2007) jsou následující. Výhody rastrové reprezentace: • snadné překrývání obrazů s různým tematickým obsahem • jednoduchost ukládání a možnost využití mnoha kompresních algoritmů • možnost kontrolovaného snižování informačního obsahu • snadné provádění analytických operací • rychlé nalezení odpovědi na polohové dotazy • hardwarová a softwarová nenáročnost


16

Nevýhody rastrové reprezentace: • paměťová náročnost a redundance • složitější implementace topologických vztahů • nižší kvalita rastrových výstupů • nepřesnost při použití nedostatečně jemného rastru (výpočty délek) 2.3.2

Vektorová reprezentace

Vektorová struktura je velmi využívaným přístupem digitální reprezentace geografických dat. Je využívaná v oblastech, ve kterých je potřeba uchovávat velké množství dat. Tímto způsobem jsou reprezentovány objekty na mapě jako řeky, lesy, ulice, silnice atd. Jak uvádí Tuček (1998) základním prvkem vektorové reprezentace je bod. Ukotvená křivka mezi dvěma body definuje linii. Pro popis linie můžeme obecně použít matematickou funkci. Avšak tento princip se v GIS aplikacích nepoužívá, jelikož je výpočetně náročný. Proto se pro popis zakřivené linie používají mezilehlé body, propojené přímými liniovými segmenty. Při reprezentaci různých typů objektů mohou linie sehrávat dvě úlohy: • mohou být součástí reprezentace liniového objektu, • mohou být součástí hranice mezi dvěma plošnými objekty. Polygony jsou prvky využívané k reprezentaci plošných útvarů jako jsou povodí, kraje, hranice států. Rozeznáváme tři druhy základních polygonů: jednoduchý polygon, plochu, region. S polygonem úzce souvisí polyhedrón, který vyjadřuje trojrozměrný polygonální objekt. Z Tučka (1998) a Hlásného (2007) vyplývají následující výhody a nevýhody vektorové reprezentace. Výhody vektorové reprezentace: • menší paměťová náročnost • kvalitní reprezentace jevové struktury dat • kompaktnost struktur • vysoká přesnost polohy objektu • jednoduché vyhledávání, generalizace objektů a jejich atributů • velká přesnost transformování souřadnicových údajů Nevýhody vektorové reprezentace: • větší stupeň komplikovanosti • omezené možnosti modelování a statistických analýz • výpočetní náročnost • nevhodnost pro větší souvislé povrchy


17

Každý prvek vektorové reprezentace může být ve vztahu s jinými objekty. Tyto vztahy popisuje tzv. topologie. Je to odvětví geometrie zaměřené na tu část geometrických vlastností, které zůstávají neměnné při transformacích objektu. Topologie je popsána pomocí vrcholů i hran a zachovává vlastnosti mezi různými prvky jako: • spojitost (konektivita) – objekty jsou vzájemně spojeny (např. silniční a železniční propojení), • dotyk (přilehlost) – objekty se vzájemně dotýkají (např. lesní parcela přiléhající k určitému porostu), • vnoření (incidence) – jeden objekt je součástí jiného objektu (např. ostrov v rybníce), • směr (orientace) – orientované linie umožňují určit pravou a levou stranu. 2.3.3

TIN reprezentace

TIN je se svými vlastnostmi na hranici mezi vektorovou a rastrovou reprezentací. Tento druh reprezentace se využívá k zobrazení DMR (digitální model reliéfu) ve velkých měřítcích a analýze georeliéfu s vysokou přesností. TIN reprezentuje povrch prostřednictvím spojitých a nepřekrývajících se trojúhelníkových plošek (faces). Jednotlivé trojúhelníky jsou tvořeny vrcholy se známou Z hodnotou (třetí souřadnice) a jsou zařazeny v topologické struktuře TIN. Protože trojúhelníky jsou nepravidelné (různé tvary a velikosti), můžeme povrch, který je hodně členitý, věrně zobrazit. Tím dosahujeme lepší přesnosti digitálního modelu (Mareš, Štych, 2009).

2.4 Faktory ovlivňující dostupnost Pro splnění cíle je potřeba zmínit nejdůležitější faktory, které ovlivňují časovou dostupnost hasičských záchranných sborů. Následující faktory jsou parafrází zdroje ČSN 73 6101 (2000), ArcRevue (2009) a Sladký (2009). 1.

Rychlost na komunikacích Návrhová rychlost – ČSN definuje, že tato rychlost není limitována ani určena, kterou by se mělo určité vozidlo pohybovat po komunikaci. Zohledňuje velké množství parametrů, které nemohou být jednoznačně popsány, např. stav vozidla, nerovnosti vozovky, chování řidiče, ... Návrhová rychlost má charakter spíše statický. Směrodatná rychlost je očekávaná rychlost osobních automobilů umožněná dopravně technickým stavem určitého segmentu silnice nebo dálnice, kterou nepřekračuje 85% neomezovaných řidičů na mokré vozovce. V analýze bude zohledněna směrodatná rychlost.

2.

Dopravní prostředek


18

3.

U HZS existuje více druhů požárních automobilů, mohou se lišit hmotností, maximální rychlostí, zrychlením, ... Faktor použití vozidla není možné v analýze zohlednit, jelikož nelze předpovídat druh zásahu. Druh komunikace

4.

Hierarchické členění komunikací je dáno legislativním zákonem č. 13/1997 Sb. O pozemních komunikacích. Tento faktor v sobě kumuluje i ostatní parametry jako např. počet jízdních pruhů, povrch nebo směrové rozdělení. Druh komunikace je v analýze vyjádřen pomocí stanovení rychlosti jízdy na jednotlivých typech komunikací. Stav komunikace

5.

Stav komunikace ovlivňuje rychlost vozidla. Bohužel data, která by obsahovala tuto informaci jsem neměl k dispozici, a tak v analýze tuto skutečnost nelze postihnout. Hustota dopravy

6.

Dopravní situace na silnicích je v průběhu dne dosti proměnlivá. Bezpochyby dopravní špička se vyskytuje v ranních hodinách a odpoledne. Tento činitel je v analýze částečně zachycen rychlostí. Počasí

7.

Je jeden z nejproměnlivějších faktorů. Při nepříznivých podmínkách (déšť, mlha, námraza vozovky, vítr) se snižuje rychlost a plynulost dopravy. Jelikož tento faktor je dosti individuální, nepředvídatelný, tak nebude zahrnut k okolnostem ovlivňující dostupnost. Zakřivení komunikace

8.

Tzv. křivolakost se počítá dle ČSN na základně poloměru zatáček. Obecně je definována jako průměrná úhlová změna na jednom kilometru trasy. Zakřivení vozovky má vliv na rychlost, a proto v časovém ohodnocení dostupnosti bude zahrnut. Sklon

9.

Dle ČSN máme více typů sklonů, avšak nejdůležitější pro analýzu je podélný sklon. Podélný sklon je místní odklon od vodorovné roviny. Udává se v procentech nebo ve stupních. ČSN nestanovuje minimální sklon, ale maximální, který bychom mohli najít v příslušné kapitole - Parametry ovlivňující rychlost na komunikacích. Hasičské vozy mohou vážit až několik tun, ale předpokládá se, že jsou uzpůsobeny dopravním morfometrickým parametrům a krátká stoupání příliš neovlivní rychlost. Proto tento faktor nebude do analýzy zahrnut. Faktor osobnosti řidiče Tento činitel ovlivňuje časovou dostupnost výrazným způsobem. Zkušenosti řidiče a jeho jednání mohou zvýšit rychlost. Bohužel tento faktor není možné postihnout, a tak v analýze nebude zohledněn.


19

2.5 Hasičské záchranné sbory Hlavním posláním hasičského sboru České republiky je chránit životy, zdraví a majetek obyvatel před požáry a poskytovat jim účinnou pomoc při mimořádných událostech. HZS ČR tvoří generální ředitelství, které je součástí Ministerstva vnitra, Záchranný útvar HZS ČR, hasičské záchranné sbory krajů, Střední odborná škola požární ochrany a Vyšší odborná škola požární ochrany ve Frýdku-Místku (Hanuška, 2008). Organizační strukturu HZS ČR tedy tvoří i jednotlivé kraje. HZS Jihomoravského kraje byl zřízen dle zákona č. 238/2000 Sb. o Hasičském záchranném sboru České republiky a o změně některých zákonů, s účinností od 1. 1. 2001. Územní odbory HZS Jihomoravského kraje jsou: Blansko, Brno, Břeclav, Hodonín, Vyškov, Znojmo (HZS Jmk, 2006). Dle zřizovatele jednotky požární ochrany (JPO) a vztahu osob, vykonávajících činnost v těchto jednotkách, se jednotky PO dělí na: 1.

jednotky PO (HZS kraje), které jsou součástí hasičských záchranných sborů krajů a jsou zřizovány státem. Činnost vykonávají příslušníci HZS v pracovním poměru. Do této kategorie spadají tzv. JPO I, 2. jednotky sborů dobrovolných hasičů obce, které zřizuje město nebo obec. Činnost v těchto jednotkách vykonávají členové jednotek sborů dobrovolných hasičů obce většinou na základě dobrovolnosti. V této kategorii jsou zařazeny jednotky JPO II a JPO III, 3. jednotky hasičského sboru podniku (HZS podniku), které jsou zřizovány právnickými nebo podnikajícími fyzickými osobami, které provozují činnosti se zvýšeným nebo vysokým požárním nebezpečím. Činnost v těchto jednotkách vykonávají zaměstnanci podniku jako své povolání. Tyto jednotky označujeme jako JPO IV, 4. jednotky sborů dobrovolných hasičů podniku (HZS podniku), které jsou zřizovány právnickými nebo podnikajícími fyzickými osobami, které provozují činnosti se zvýšeným nebo vysokým požárním nebezpečím. Činnost v těchto jednotkách vykonávají zaměstnanci podniku jako své povolání. Tyto jednotky označujeme jako JPO V (Jednotky PO, 2010). Každý druh jednotky PO má jinou operační hodnotu. Operační hodnota vypovídá o schopnosti jednotky PO zahájit a provádět plnění úkolů. Operační hodnota jednotek PO je dána:


20

• dobou výjezdu jednotky po vyhlášení poplachu z místa své dislokace, • územní působností (doba jízdy, resp. vzdálenost na místo zásahu) (Jednotky PO, 2010). Jednotky požární ochrany I jsou specializovaným útvarem, který poskytuje pomoc obcím speciální technikou v území své působnosti. Územní působnost této jednotky činí 20 minut. Činnosti spojené s technikou, které nemohou vykonávat nižší kategorie HZS jsou záchranné a potápěčské práce ve vodě, likvidace úniku ropných produktů, dekontaminace osob, techniky, provádění radiačního a chemického průzkumu, používání trhaviny k demoličním pracím, ... (Hlavní úkoly a zaměření Záchranného útvaru, 2010). Nejčastěji jednotky vyjíždí (mimo požáry) k autonehodám, jelikož vlastní techniku k vyproštění osob. Další hlavní náplní JPO I je chránit životy, zdraví a majetek obyvatel před požáry. Tuto náplň zabezpečují i s ostatními jednotkami, převážně s JPO kategorie II a III. Hlavním úkolem jednotek PO II je chránit životy, zdraví a majetek obyvatel před požáry. Na úseku ochrany obyvatelstva se podílí na evakuaci osob, označování nebezpečných látek, zajištění nouzového přežití obyvatel pomocí humanitární základny, varování obyvatel, ... Dalšími činnostmi jsou záchranné práce při živelních pohromách a jiných mimořádných událostech jako přeprava hospodářských zvířat a materiálu, zemní práce (uvolňování koryt řek, zavalených komunikací), apod. (Hlavní úkoly a zaměření Záchranného útvaru, 2010). Územní působnost těchto jednotek činí 10 minut. Jednotky kategorie PO III jsou v obci založeny dobrovolně. Jejich pracovní kompetence spadá pod JPO II. Mohou vykonávat činnosti podobné jednotkám vyššího stupně, ale nemají takovou širokou technickou odbornost. Většinou jsou povolávány k požárům k doplnění počtu jednotek vyššího stupně. JPO IV a JPO V plní úkoly v místně příslušném katastrálním území obce nebo areálu podniku svého zřizovatele, a proto do analýzy nebudou zahrnuty. Síťové analýzy budou aplikovány nad dojezdností hasičských záchranných sborů kategorie I, II a III územního odboru Hodonín. Výstupy analýz mohou HZS využít při své činnosti.


21

3 Postup práce a použité prostředky 3.1 Postup práce Ke splnění cíle je potřeba nejdříve nashromáždit potřebné informace, bez nichž by práce nebyla komplexní. Je nezbytně nutné zajistit kontrolní data, která vedou hasičské jednotky při každém výjezdu k zásahu. Další statistické údaje o HZS vedou instituce jako např. krajský úřad, Ministerstvo vnitra. Dalším zdrojem vypovídajícím o počtu výjezdů jsou ročenky. Další institucí, kterou je třeba oslovit, je Český úřad zeměměřický a katastrální, který poskytne digitální podklady pro tvorbu modelu. Některé data, která neexistují nebo nejsou dostatečně přesná, se musí zjistit a doplnit. Převážně se jedná o data, která upřesňují geografickou polohu či vlastnosti objektu. Data je nutné restrukturalizovat a uložit do geodatabáze, která umožňuje definovat prostorové vztahy. Také je potřeba převést síť cest do síťového datasetu, nad kterým lze provádět síťové analýzy. Nad vytvořeným modelem budou provedeny síťové analýzy. Pomocí softwaru k tomu určenému budou vyobrazena místa územního odboru Hodonín, která nejsou dostatečně obsloužena jednotkami požární ochrany kategorie I, II a III. Následně budou stanovena doporučení či návrhy optimalizace územního pokrytí těchto jednotek. 3.1.1

Použitý software

Pro vytvoření modelu je potřeba spolupracovat s určitým geografickým softwarem. Jeden z úspěšných produktů, který existuje na trhu, je software ArcGIS Desktop od firmy ESRI. Další software, který podporuje prostorové analýzy je software Grass, který nabízí plnohodnotnou alternativu k SW ArcGIS. Velkou výhodou je otevřenost aplikace a přístup ke zdrojovým kódům. Software od firmy ESRI bude použit pro modelování i pro následnou analýzu. Volbu tohoto softwaru ovlivnila částečná znalost a licence, kterou vlastní Mendelova univerzita v Brně. Do kategorie ArcGIS Desktop spadají ArcView, ArcEditor, ArcInfo. Tyto produkty nabízí různou úroveň funkcionality a lze je nasadit na takové úrovni, která bude nejvíce vyhovovat uživateli. ArcView slouží převážně ke správě dat, analýze a tvorbě mapových podkladů. ArcEditor zahrnuje funkcionalitu ArcView a navíc rozšiřuje možnosti práce s geodatabází. ArcInfo zahrnuje všechny funkce obou již zmíněných SW a rozšiřuje oblast prostorových operací (ARCDATA PRAHA, 2007). Pro vytvoření modelu bude využita licence ArcInfo, kterou vlastní Mendelova univerzita v Brně. Network analyst je jeden z dvanácti nadstaveb, které je možno využít v ArcGIS Desktop. Tato nadstavba umožňuje vytvářet síťové prostorové analýzy. Dovoluje uživatelům vytvářet realistické podmínky na síti. Sítí můžeme například rozumět množinu silnic, potrubí, vodních toků. Mezi jeho schopnosti patří: analýza potřebného času k překonání určitého úseku, nalezení trasy od bodu k cílovému bodu, nalezení nejkratší cesty, na-


22

lezení optimální trasy, vymezení obslužných oblastí, nalezení nejbližšího střediska obsluhy, vytvoření cestovního itineráře, výpočet matice vzdáleností (ARCDATA PRAHA, 2011).

3.2 Realizace sítí v SW ArcGIS Software ArcGIS podporuje v zásadě dva druhy modelů sítě. První sítí je geometrická síť, která svými vlastnostmi patří do skupiny „directed flow systems“. Tuto síť reprezentují reálné systémy, které mají přímý, jednosměrný pohyb po hraně. Takových sítí se využívá především v inženýrských sítích, např. u modelu plynovodů a říčních toků. Druhou skupinou je síťový dataset patřící do „undirected flow systems“, kde pohyb mezi uzly je obousměrný. Takový druh sítě je optimalizován pro systémy jako silniční síť (ESRI, 2005). 3.2.1

Síťový dataset

Síťový dataset je možné vytvořit z shapefile. Pokud síť tvoří více prvkových tříd, např. bodová vrstva stanic, vrstvy silni, ulic a cest, musí být dataset vytvořen uvnitř geodatabáze. Geodatabáze umožňuje uložení vektorových i rastrových geoprvků s dalšími významnými informacemi do takové reprezentace, která umožňuje zpracování prostorových dat. Databáze jsou dnes založeny na relačním systému řízení báze dat, i když pomalu se přechází k objektovým systémům. Síťový dataset netvoří pouze jen fyzický model, ale i logický model (síť). Logická síť je reprezentována množstvím tabulek, které definují vzájemné propojení mezi prvky (ESRI, 2005). Tyto datasety jsou optimalizovány pro velké dopravní sítě. Poskytují množství modelových omezení a bariér, které v síti způsobí nepropustnost. Jednotlivým prvkům sítě jsou přiděleny atributy cost (cena), descriptors (popis), restrictions (omezení) a hierarchy (hierarchie). Cena je ohodnocení hrany (časové, dálkové), popis může vyjadřovat počet jízdních pruhů, rychlostní limit a podobně. Omezení je dáno datovým typem boolean. Pokud bude atribut nastaven na hodnotu „true“ nemůže být geoprvek zahrnut v žádné analýze. Poslední atribut hierarchie, může vyjadřovat pořadí prvků v analýze (Sladký, 2009).

3.3 Dostupná geodata – ZABAGED® „Základní báze geografických dat České republiky (ZABAGED®) je digitální geografický model území České republiky (ČR) na úrovni podrobnosti Základní mapy ČR 1:10 000 (ZM 10)" (ČÚZK, 2010). ZABAGED® v sobě integruje prostorovou složku vektorové grafiky s topologickými pravidly a atributovou část obsahující popisy a další kvantitativní a kvalitativní informace o objektech. Obsahuje 123 základních geografických objektů, které jsou rozčleněny do osmi tematických kategorií. Těmito kategorii jsou polohopisné informace o sídlech, rozvodných sítích a produktovodech, komunikacích, vodstvu, územních jednotkách a chráněných územích, vegetaci a povrchu, prvcích terénního reliéfu a geodetických bodech. Výškopisná část zahrnuje troj-


23

rozměrné prvky terénního reliéfu a je reprezentována souborem vrstevnic. Objekty jsou pravidelně celoplošně editovány a aktualizovány ve spolupráci s primárními správci těchto dat a s využitím fotogrammetrických metod terénního místního šetření. ZABAGED® upravuje zákon č. 200/1994. Obsah a předmět správy je dán vyhláškou č. 31/1995 Sb., kterou se provádí zákon o zeměměřictví. Jednotlivé vrstvy jako silnice a dálnice, ulice, cesty poslouží k vytvoření síťového modelu, na kterém budou aplikovány síťové analýzy (ČÚZK, 2010). 3.3.1

Katalog typů objektů ZABAGED®

Katalog objektů ZABAGED® (ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD, 2011) obsahuje 113 základních listů, kde najdeme přesné informace o zařazení, typu, kódu, definici, geometrickém určení, geometrické přesnosti, zdroji dat (geometrických), zdroji dat (popisných), atributech. Každý list obsahuje právě jeden geografický objekt. 1. Kategorie objektu 2.

Existuje 8 kategorií, podle kterých třídíme objekty. Již zmíněno dříve. Typ objektu

3.

Je to slovní pojmenování sledovaného prvku. U typů je uvedeno pořadové číslo v rámci kategorie. Kód objektu

4.

Každému typu objektu je přidělen kód, který vychází z normy DIGEST, příp. ETDB. Kódy, které stanovil Zeměměřický úřad, nebyli v normách nalezeny. Definice objektu

5.

Každý objekt je definován jeho funkcí a významem v reálném světě. Geometrické určení objektu Jednotlivé typy objektů jsou reprezentovány vektorovými prvky, díky nimž je objekt vykreslen a zobrazen.

6.

Geometrická přesnost Je klasifikována do 5 úrovní A, B, C, D, E a vyjadřuje hodnotu střední polohové chyby objektu. Tyto kategorie vznikly už při počátcích tvorby ZABAGED®. Do úrovně A spadají objekty přímo určené v souřadnicích (geodetické body). Úroveň B je přidělena objektům, jejichž poloha je jednoznačně určitelná (komunikace, budovy) a střední polohová chyba dosahuje hodnoty nejvýše 5 m. Úroveň C se vztahuje k objektům s nižší přesností a střední polohovou chybou do 15 m. Úroveň D odpovídá malé přesnosti (např. obtížně identifikovatelné hranici bažin) a hodnota střední polohové chyby je nejvýše 30 m. Úroveň E je přiřazena objektům s nejnižší přesností (např. objekty, které jsou převzaty s tematických map – rozvodnice, hranice geomorfologických jednotek).


24

7.

Zdroj dat geometrických a popisných

8.

Vyobrazuje proces získávání informací o poloze a charakteristice sledovaného objektu. Každý rok jsou data aktualizována pomocí ortofotomap, leteckých snímků, také je prováděno šetření v terénu. Popisné atributy objektů jsou získávány od externích správců. Atributy Vyjadřují vlastnosti a charakterizují typ objektu. U každého objektu můžeme najít informace o názvu atributu, datovém typu, předmětu atributu, hodnotě atributu, významu hodnoty atributu (ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD, 2011).


Tab. 1

25

Ukázka listu CESTA z katalogu objektů (ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD, 2011)

Kategorie objektů: Typ objektu (s pořadovým číslem): Kód typu objektu:

2. KOMUNIKACE 2.03 CESTA AP010

Definice objektu: Místní nebo účelová pozemní komunikace vzniklá uježděním pruhu pozemku s případným zlepšením místními zemními pracemi a nahodilou úpravou povrchu nebo vytvořená záměrným provedením nejnutnějších zemních prací s případnou povrchovou úpravou v celé své šířce. Geometrické určení objektu: Geometrická přesnost: Zdroj dat geometrických: Zdroj dat popisných:

linie – osa cesty B – cesta udržovaná, cesta hřbitovní a parková C – cesta neudržovaná původní zdroj: ZM 10 letecké měřické snímky, ortofoto, šetření v terénu původní zdroj: ZM 10 šetření v terénu, Geonames Atributy

Název atributu

Datový typ

Předmět atributu

KC_TYPCESTY

VARCHAR2(3)

typ cesty

JMENO

VARCHAR2(3)

jméno Geonames

Hodnota Význam hodnoty atributu 025 cesta neudržovaná 026 cesta udržovaná 099 cesta parková jméno přenesené z databáze geografických jmen

Vlastní práce

26

4 Vlastní práce 4.1 Vymezení územního odboru Hodonín Hranice územního odboru respektuje hranici okresu Hodonín v jihovýchodní části Jihomoravského kraje. Ze západu a severozápadu sousedí s okresy Břeclav a Vyškov. Ze severovýchodu sdílí hranici s okresy Kroměříž a Uherské Hradiště. Jižní hranici tvoří státní hranice se Slovenskem. Rozloha okresu je 1099 km2, nachází se zde 82 obcí. Okres je charakteristický svým členitým terénem (Charakteristika okresu Hodonín, 2011). 4.1.1

HZS ÚO Hodonín

Centrální požární stanice se nachází v Hodoníně. Další dvě pobočné požární stanice jsou v Kyjově a ve Veselí nad Moravou. Všechny jednotky HZS těchto stanic spadají do JPO I. Sbory kategorie PO II se nacházejí v Kyjově, Strážnici, Velké nad Veličkou a ve Ždánicích. Požární stanice jednotek PO III se nacházejí v Archlebově, Bzenci, Čejkovicích, Dambořicích, Dolních Bojanovicích, Dubňanech, Hovoranech, Hroznové Lhotě, Hrubé Vrbce, Lipově, Lovčicích, Mutěnicích, Násedlovicích, Nové Lhotě, Petrově, Ratíškovicích, Rohatci, Prušánkách, Svatobořicích, Syrovíně, Šardicích, Veselí nad Moravou, Vnorovech, Vracově, Žarošicích, Žeravicích. Jednotlivé požární stanice budou reprezentovány základním prvkem vektorové reprezentace – bodem. Body budou do modelu umístěny pomocí nástroje Editor ArcGIS.

4.2 Vytvoření geodatabáze a úprava atributové tabulky Pro vytvoření sítě je potřeba jednotlivé vrstvy importovat do geodatabáze. Jak již bylo zmíněno geodatabáze umožňuje reprezentovat vektorové a rastrové objekty prostřednictvím relační databáze, ve které jsou uloženy informace potřebné ke správě prostorových vztahů. Zvolena byla Personal geodatabase, která je určena pro běžného uživatele, který nevyužívá síťové prostředí pro správu a pro přístup k datům. Následně byl vytvořen „feature dataset“, tzv. skupina tříd geoprvků. Tato skupina obsahuje třídy geoprvků, které mají stejný souřadnicový systém a jsou geograficky zařazeny do stejné oblasti. Třídy můžeme chápat jako vrstvy stejného typu geoprvků (body, linie, polygony). Třídám se také říká „feature class“. Do skupiny tříd geoprvků byly importovány liniové vrstvy silnic a dálnic, ulic a cest. Z bodových vrstev to byly požární stanice a podjezdy, které budou zohledněny při tvorbě síťového datasetu. Po přesunu jednotlivých tříd se u každé liniové vrstvy v atributové tabulce vytvořilo pole SHAPE_LENGHT, které vypovídá o délce každé linie. Tento údaj

Vlastní práce

27

je důležitý pro výpočet času k překonání linie. Pro výpočet času je potřeba dále definovat rychlosti přesunu hasičského vozidla. Rychlosti zohledňují i faktory dostupnosti, a proto jsou nižší než stanovené rychlostní limity na pozemních komunikacích. Rychlosti byly zkonzultovány s velitelem hasičské stanice Kyjov, navíc průměrná rychlost se uvádí i na webových stránkách hasičského záchranného sboru České republiky. Tab. 2

Přidělené rychlosti

Vrstva Rychlost (km/h) Silnice 75 Ulice 40 Cesta 25 neudržovaná Pro výpočet času k překonání linie bude potřeba do atributové tabulky každé z vrstev doplnit další podstatné údaje, které budou ovlivňovat časovou dojezdnost. K nejdůležitějším patří zakřivení linie, která ovlivňuje rychlost vozidla. Jednotlivé atributy, výpočty atributů a jejich aplikaci popisuje následující tabulka.

Vlastní práce Tab. 3

28

Jednotlivé atributy a výpočty

Atribut

Popis

Speed

Určuje rychlost hasičského vozidla na pozemní komunikaci

XY

Vyjadřuje vzdálenost počátečního a koncového bodu linie v metrech. Hodnota atributu slouží k výpočtu zakřivení.

Index zakřivení linie, který byl vypočítán z XY a skutečné délky linie. Curvature_ind XY Curvature _ ind = ShapeLenght Čas k překonání linie, je vypočten z atributu Shape Length a Speed. Time ShapeLenght Time = Speed Čas k překonání komunikace je vypočten z atributu Speed, Shape Lenght a Curvature_ind, který zohledňuje zakřivení Repair_time linie. ShapeLenght Re pair _ time = Speed Curvature _ ind

Implikováno vrstvě Silnice, dálnice Ulice Cesta neudržovaná Silnice, dálnice Ulice Cesta neudržovaná Silnice, dálnice Ulice Cesta neudržovaná Silnice, dálnice Ulice Cesta neudržovaná Silnice, dálnice Ulice Cesta neudržovaná

Některé atributy, které sloužily k mezivýpočtu, byly smazány pro lepší přehlednost tabulky a pro menší datovou velikost třídy.

4.3 Tvorba topologie Topologie definuje tři skupiny parametrů: pravidla, pořadí a cluster tolerance. Důležitou složkou jsou pravidla, která odhalují chyby v topologii. Pravidla definují přípustné prostorové vztahy mezi geoprvky. Pravidla můžeme aplikovat na třídu prvků (feature class) nebo mezi podtypy prvků datasetu. Pro kontrolu topologie byla aplikována tato pravidla: • Point must be cover by linie – toto pravidlo kontroluje, jestli body z vrstvy stanice leží na liniích. Chybami jsou body, které leží mimo linie. Analýza objevila tři body, které nejsou umístěny na linii, jedná se o výjezdové stanice HZS. • Must not overlap – pravidlo ověřuje, zda-li se linie překrývá s jinou částí linie v běžné třídě prvků nebo podtypu. Linie se mohou navzájem křížit, do-

Vlastní práce

29

týkat koncovým bodem, ale nesmí se překrývat. Linie reprezentující úseky silnic se mohou protínat, ale nesmí se překrývat. Kontrola byla provedena u tříd: silnice a dálnice, ulice a cesty.

Obr. 2

Pravidlo Must not overlap (ESRI, 2004)

• Must not overlap with – kontrola tohoto pravidla se vždy provádí nad dvěmi třídami. Všechny linie v jedné třídě nesmí překrývat žádnou linii v druhé třídě. Liniové chyby jsou vytvořeny v místech, kde se linie překrývají. Vstupem této analýzy jsou všechny liniové vrstvy a jejich příslušné kombinace. • Must be single part – každá linie by měla být složena pouze z jedné řady navzájem propojených segmentů, jelikož silniční sytém je vytvořen z jednotlivých prvků. Toto pravidlo bylo použito opět na všechny liniové třídy. Cluster tolerance – hodnota clusteru je minimální vodorovná vzdálenost mezi vrcholy, které nejsou shodné. Vrcholy, které spadají pod hodnotu tolerance jsou sloučeny dohromady. ArcCatalog nabízí nejmenší implicitní hodnotu vypočítanou na základě rozsahu a přesnosti datasetu. Atribut byl postupně nastavován na 1 mm, 1 cm, 1 dm a 1 m, přičemž při poslední hodnotě bylo nalezeno 42 chyb. Chyby se vyskytovaly ve formě přetahů na komunikacích nebo nesmyslných čar umístěných v uzlech.

Obr. 3

Cluster tolerance (Peňáz, 2008)

Ranks – tato skupina parametrů navazuje na Cluster tolerance. Pokud data každé vrstvy byla získána z jiného zdroje, mohou se vzájemně lišit svou polohou.

Vlastní práce

30

V okně Ranks můžeme stanovit pořadí manipulace geoprvků při používání nástrojů automatických oprav. Při manipulaci s vrcholy (automatické opravy) se přemísťují vrcholy, které mají nižší ohodnocení k těm, které jsou první v pořadí. Pokud pořadí prvků je stejné, pak vyčíslování polohopisu je dáno průměrem. Pořadí jsem ponechal implicitně nastaveno (ESRI, 2004). 4.3.1

Úprava topologie

K odstranění chyb (topologických nečistot) program nabízí dva nástroje. Prvním z nástrojů je Editor, kterým lze odstranit všechny chyby manuálně. Druhým nástrojem je Topology, který umožňuje z části automatickou analýzu a opravu chyb. Tento nástroj je poskytován s licencí ArcInfo. Nástroj Editor byl využit k opravě bodů (výjezdových stanic), které nejsou „přichyceny“ k nejbližší komunikaci. Další nalezené chyby bylo potřeba řešit nástrojem Topology. Nástroj Topology obsahuje ikonu Error inspector, ve které vidíme všechny nalezené chyby s možností přidání výjimky. Výjimky slouží k označení chyb, které jsou přijatelné a které nechceme opravovat. Všechny chyby, které vznikly z cluster tolerance, byly tímto editorem opraveny.

4.4 Tvorba síťového datasetu Dalším krokem k síťovým analýzám je vybudování síťového datasetu (network dataset). Dataset se vytváří v ArcCatalogu nad definovanými třídami – silnice a dálnice, ulice a cesty. Tvorba datasetu je rozdělena do dvou kroků. V prvním kroku se vyberou vrstvy, nad kterými se vybuduje síťový dataset. V druhém kroku se nad nimi určí konektivita. Konektivita je založena na geometrické koincidenci koncových a mezilehlých uzlů linií v místě napojení nebo v místě křížení. Při vytváření pravidel konektivity se nejdříve určí skupiny a následně se definují elementy, které se navzájem propojí. Např. při vytváření silniční a podzemní dráhy se musí tyto dráhy rozdělit do skupin a přiřazením bodů (stanic) do obou skupin dochází ke vzniku přechodů (spojení). V této práci byla skupina vytvořena pouze jedna, poněvadž všechny linie jsou propojené. Také je potřeba nadefinovat propojení v jednotlivých skupinách. K tomu slouží atributy „any vertex“ a „end point“. Pokud se kříží linie se spojitostí „end point“, tak propojení linií nebude v místě křížení akceptováno. Možnost „any vertex“ nabízí vytvoření mezilehlého bodu (křižovatky) při protnutí linií. Následující politika je zobrazena na obrázku č. 4.

Vlastní práce

Obr. 4

31

Konektivita (Bartoš, 2009)

Druhým krokem je definice atributů, které ohodnocují danou síť. Nejdůležitějším atributem je čas k překonání linie. Z tohoto důvodu byl vytvořen atribut Repair_time a jeho typ použití byl nastaven na Cost, viz kapitola 3.2.1. Dále je potřeba v záložce evaluators nastavit zdroj tohoto atributu. Samozřejmě zdrojem u jednotlivých vrstev jsou časy k překonání příslušné linie.

4.5 Nastavení parametrů analýzy Vstupem pro analýzu je síťový dataset s příslušnou bodovou vrstvou výjezdových stanic. Od těchto výjezdových stanic se kumuluje čas, který je dán ohodnocením jednotlivých linií. Po nastavení časových intervalů se vygenerují polygony, které vizualizují časovou dojezdnost hasičských jednotek. Typy polygonů, které můžeme zvolit, jsou detailní nebo generalizované. Generalizované polygony jsou vygenerovány rychle a přesně, s výjimkou okrajových oblastí. Detailní polygony přesně dokáží modelovat hrany servisních oblastí a vyobrazit tak „ostrovy“ neobsloužených oblastí. V práci byly využity detailní polygony. Dále je potřeba nastavit sloučení polygonů se stejnou hodnotou, které se v rámci územní působnosti překrývají. Tuto volbu zajistíme zaškrtnutím pole „merge by break value“.

Vlastní práce

32

Intervaly časové dojezdnosti byly zvoleny v rozmezí 5, 10, 15 a 20 min pro jednotky požární ochrany I. Jak již bylo zmíněno v kapitole 2.5 jejich výcvik a dostupná technika umožňují vykonávat řadu činností, které nejsou přímo spojeny s požáry. Proto síťové analýzy a následná hodnocení servisních oblastí pro tyto jednotky budou vytvářeny individuálně. V dalším kroku stanovíme intervaly (5 min, 10 min) dojezdové doby JPO II a III. Tyto intervaly odpovídají územní působnosti těchto jednotek. Do síťového modelu budou doplněny polygony časové dojezdnosti a následně budou stanovena doporučení týkající se časové dojezdnosti HZS na území okresu Hodonín.

Vlastní práce

33

4.6 Síťové analýzy jednotek HZS kategorie I Výsledky analýzy zobrazuje obr. 5.

Obr. 5

Časová dojezdnost JPO I

Aby bylo možné posoudit správné nastavení sítě, je potřeba porovnat reálné časové dojezdnosti HZS s časovou dojezdností vytvořenou modelem.

Vlastní práce

4.6.1

34

Kontrola výsledků analýzy jednotek HZS kategorie I

Výsledné intervaly dojezdové doby jsem porovnal s reálnými zásahy HZS. Tyto skutečné výjezdy byly poskytnuty hasičskou stanicí Kyjov. Data mají pouze omezený rozsah a zachycují výjezdy jednotek třech hasičských stanic v roce 2011. Z osmdesáti záznamů, které se pohybovaly časovou dojezdností kolem hranice intervalu, byl vybrán vzorek 50 řádků. U každého výjezdu se eviduje datum, stanice, čas výjezdu k incidentu, čas dojezdu a adresa zásahu (přibližné místo). Pro topografické porovnání časové dojezdnosti je nutné data restrukturalizovat a vypočítat dojezdovou dobu. Jednotlivé zásahy, byly zaměřeny pomocí geoportálu INSPIRE. Každý zásah byl zachycen do příslušné vrstvy časového intervalu.

Vlastní práce

Obr. 6

35

Reálné zásahy jednotek HZS kategorie I

Kontrolou bylo zjištěno, že některé zásahy svoji polohou neodpovídají časovému zařazení do příslušného intervalu. Dalo by se říci, že časové pásmo dojezdnosti neodpovídá skutečné době dojezdu jednotek. Z modelu vyplývá, že je ohodnocen spíše optimisticky, jelikož převážná většina chyb je zařazena do nižšího stupně časového intervalu. Některé chyby mohou být způsobeny různými deformacemi sítě, které nejsem schopen v analýze postihnout. Jedná se o překážky, uzavírky, obchvaty, které časovou dojezdnost prodlužují. Převážná většina chyb vznikla ve větších městech, kde vznikají nejen deformace sítě, ale i hustota dopravy v určitých hodinách může výrazně zpomalit hasičská vozidla. Tyto chyby v modelu se napří-

Vlastní práce

36

klad vyskytují v jižní části Kyjova, kde časová dojezdnost analýzy neodpovídá reálnému času dojezdu k místu zásahu. Pro dosažení lepších výsledků bylo rozhodnuto, že by bylo vhodné síťový dataset přebudovat a definovat nové rychlosti. Rychlosti byly stanoveny na 70 km/h pro silnice, 20 km/h pro cesty. Původní rychlost u ulic byla ponechána. Po vybudování síťového datasetu opět byly nadefinovány servisní oblasti jednotek hasičských záchranných sborů kategorie I, viz obrázek 7.

Vlastní práce

Obr. 7

37

Nové časové polygony dojezdnosti

Nový model vyjadřuje časovou dojezdnost jednotek HZS kategorie I. Je zřejmé, že většina chyb se napravila a síťový model je tedy dobře ohodnocen. Dojezdové časy z osmdesáti procent zásahů odpovídají průběhům polygonů.

Vlastní práce Tab. 4

4.6.2

38

Počet spravovaných zásahů

Interval (min)

Počet výjezdů

0-5 5 – 10 10 – 15 15 – 20 Celkem

14 17 14 5 50

Z toho správně zařazeny 13 14 11 3 41

Z toho špatně zařazeny 1 3 3 2 9

Nové výsledky dojezdnosti

Na obrázku č. 8 vidíme výsledek analýzy, který odkryl dvě kritická místa. Prvním místem je obec Dambořice na severozápadě okresu. V obci žije kolem 1350 obyvatel a je zde evidováno 565 adres. Dambořice se mohou chlubit největšími zásobami zemního plynu a ropy na území ČR. Ložisko představuje téměř 55 % denní těžby ropy na území ČR (Zajímavosti obce, 2011). V případě pozdního zásahu by ropná katastrofa mohla způsobit značné škody. Druhým méně kritickým místem je obec Nová Lhota, která se nalézá jihozápadně od města Veselí nad Moravou. Tato obec není průmyslového charakteru, takže rizikovost vzniku průmyslového neštěstí je nulová. Časová dostupnost (z pohledu dopravních nehod) této oblasti jednotkami PO I by mohla být nedostačující.

Vlastní práce

Obr. 8

Neobsloužené oblasti jednotkami PO I

4.6.3

Návrh optimalizace

39

Existuje více způsobů, jak napravit danou situaci. Dambořice leží na okrajové části okresu Hodonín. Na základě dohody mezi okresy Jihomoravského kraje mohou okrajové oblasti zabezpečit i jednotky jiného okresu. Nejbližší hasičský záchranný sbor kategorie I sídlí ve Slavkově u Brna. Vzdálenost mezi těmito městy je 21 km, pokud trasa vede po silnici I. třídy. Zakřivení tohoto silničního úseku je minimální, a tak by jednotka zvýšením rychlosti mohla dosáhnout lepší časové dojezdnosti než jednotka z Kyjova. Bohužel i toto řešení není příliš optimální.

Vlastní práce

40

Další možností je rozšířit pracovní kompetenci hasičské jednotky kategorie II ve Ždánicích. Zvýšit její územní působnost a zabezpečit pokrytí této oblasti. Z pohledu dopravního zabezpečení rozšířit odborné dovednosti prostřednictvím kurzů, které stanovuje svými pokyny Ministerstvo vnitra. Mohly by to být činnosti spojené s vyproštěním zraněných a ohrožených osob, provedení protipožárního opatření či zajištění místa a okolí dopravní nehody. K záchraně osob neodmyslitelně patří speciální technické prostředky pro vyprošťování. Můžeme je rozdělit na hydraulická vyprošťovací zařízení, pneumatické zvedací a utěsňovací vaky, ruční vyprošťovací nástroje, ostatní používané prostředky a nástroje. Z vyhlášky města Ždánic č. 1/2005 vyplývá, že tuto techniku jednotky požární ochrany Ždánice nemají k dispozici. Vlastní pouze cisternové automobilové stříkačky. Tento způsob optimalizace by byl určitě realizovatelný. Z pohledu protichemického zásahu látek ropné povahy je situace složitější. Nejen odborná způsobilost je daleko specifičtější a náročnější, ale i technika hašení je založena na jiném principu. Většinou v takových situacích se používá prášek nebo pěna, která je založena na principu izolace. Hasičská vozidla mohou být jinak koncipována, využívá se zde tzv. technický automobil chemický, který například umožňuje provádění laboratorních prací na místě. U těchto zásahů jsou důležité i další ochranné prvky protichemického charakteru. Naštěstí výskyt ropné katastrofy je docela nízký a nepředpokládaný a tak nemá smysl uvažovat o implementaci protichemických služeb do systému HZS Ždánice. Nová Lhota leží u hranic se Slovenskem a sousedí s jediným okresem Uherskohradišťským. Druhá nejbližší hasičská jednotka kategorie I se nachází v Uherském Brodě. Časová dojezdnost z tohoto města je 26 minut, a tak v tomto případě by dohoda o nepokryté oblasti neměla význam. Druhou možností, jak již bylo zmíněno u města Dambořic, je vynaložit peněžní prostředky generálním ředitelstvím HZS Jihomoravského kraje na nákup vyprošťovací techniky a doplnit kvalifikaci jednotek HZS Velká nad Veličkou. V případě této stanice by časová dojezdnost do Nové Lhoty činila 12 minut.

Vlastní práce

Obr. 9

41

Návrh rozšíření územní působnosti jednotek PO I

4.7 Síťové analýzy jednotek HZS kategorie II a III Obrázek č. 10 zobrazuje časovou dojezdnost jednotek požární ochrany kategorie II a III.

Vlastní práce

Obr. 10

42

Časová dojezdnost jednotek požární ochrany II a III

Na obrázku č. 10 vidíme výsledek analýzy, který odkryl hůře dostupné oblasti. Z pohledu požární ochrany osob, zvířat a movitého majetku je pokrytí hasičských jednotek v pořádku. Každé město, obec jsou obslouženy nejhůře do 10 minut. Díky krátké časové dojezdnosti si hasičské jednotky obcí mohou vzájemně vypomáhat tak, aby bylo zajištěno požadované množství sil a prostředků při rozmanitých intervencích. Požáry charakteru přírodního lze předpokládat v období jarních a letních měsíců s výskytem vysokých teplot a nízkých srážek. V oblasti se projevuje sucho za převážného působení jihovýchodního větru. Může se tak jednat především o travnaté porosty na předhůří Bílých Karpat a to v oblasti Lipov, Louka, Javorník, Velká nad Veličkou. Další oblastí, kde je pravděpodobnost výskytu požáru v tomto období velká, je oblast kolem Ždánic ve směru na Bučovice. Dále

Vlastní práce

43

po celé ploše mezi jednotlivými obcemi (pole s obilím a slámou). Jedná se převážně o obilnářské oblasti, které v okrese převažují a mohou se prolínat na jihu a jihozápadě do okresu Břeclav a na severu do okresu Uherské Hradiště. Lesní požáry se mohou vyskytnout na pískovém podloží mezi obcemi Hodonín, Mutěnice, Dubňany a Ratíškovice a především v zalesněné oblasti pouštního charakteru mezi obcemi Rohatec, Ratíškovice, Vacenovice, Bzenec, Vracov (HZS Jihomoravského kraje, 2010). Podle zprávy HZS Jihomoravského kraje jsou tyto oblasti velmi rizikové ke vzniku rozsáhlého požáru. Podle modelu je poslední zmíněná oblast nedostatečně obsloužena. Další možnou problematickou oblastí je oblast u hranic (jihovýchodně od Strážnice). U těchto požárů není nejdůležitější časová dojezdnost, nýbrž i dostupnost místa požáru. 4.7.1

Návrh optimalizace

Při rozlehlých požárech je důležité mít k dispozici velké množství techniky (tedy cisternová vozidla) k úspěšnému zásahu. Klíč ke zlepšení časové dojezdnosti představují udržované cesty vyznačené na obrázku č. 11. V tomto modelu je rychlost této třídy komunikací nastavena na 20 km/h. Není vyloučeno, že v některých úsecích by vozidlo hasičských sborů nedosáhlo větší rychlosti. Pokud by Jihomoravský kraj vymezil určité peněžní prostředky na zpevnění či údržbu vyznačené cesty (obrázek č.11) v první zmíněné neobsloužené oblasti, doba jízdy by se zkrátila. Vhodnou alternativou je přebudovat tuto polní cestu na jednopruhovou silnici. Jednopruhové silnice definuje ČSN 73 6101. Zmíněná udržovaná cesta měří 11,3 km a náklady na vybudování by určitě stanovila jakákoliv stavební firma. Jelikož určit nákladové položky výstavby jednoho m2 není cílem této práce, finanční náklady nebudou stanoveny. Díky geografické poloze této oblasti, která je obklopena obcemi, je množství sil bezpochyby zajištěno v poměrně krátkém časovém intervalu. V druhé zmíněné neobsloužené oblasti je situace obdobná. Přebudováním cest může dojít ke zlepšení územní působnosti hasičských jednotek. V součtu cesty měří 19, 5 km.

Vlastní práce

Obr. 11

Návrh optimalizace čas. dojezd. jednotek PO II a III

44

Diskuse

45

5 Diskuse Síťové analýzy odhalily oblasti, které nejsou dostatečně rychle obslouženy HZS, avšak jsou tady i další faktory, které by bylo potřeba do analýzy zahrnout či je lépe přezkoumat. Jeden z faktorů by mohl být spojen se zkušenostmi požárních jednotek. Tyto zkušenosti by mohly mít vypovídající hodnotu o chování lidí na komunikacích nebo o problémech, které ovlivňují časovou dojezdnost. Další faktor by mohl zohledňovat hustotu dopravy v průběhu dne. Díky statistice by vznikl seznam silničních úseků a křižovatek, které výrazně zpomalují hasičskou dopravní techniku. Významným faktorem, který nemohl být v analýze zohledněn z důvodu chybějících dat v ZABAGED®, je stav komunikací. Stav komunikace by mohl lépe vyčlenit silniční úseky, kde rychlost musí být přizpůsobena konkrétnímu stavu vozovky. Z hlediska územního pokrytí by bylo možné zohlednit stupeň nebezpečí území obce. Stanovuje se na základě ohodnocení míry rizika vzniku mimořádné události. Je závislý na počtu obyvatel trvale žijících na daném katastrálním území, charakteru katastrálního území a počtu zásahů jednotek PO za rok v daném katastrálním území. Zajímavou možností by bylo využít v práci umělou inteligenci. Např. expertní systémy dokáží navrhnout či předpovědět budoucí vývoj událostí na základě modelu minulosti a současnosti. Takový systém by mohl pomoci hasičským sborům předpokládat požáry v určitých oblastech, popř. informovat o riziku jednotky v okolí. V práci by mohla být využita i neuronová síť, která by mohla zobrazit nejoptimálnější trasu jednotek k místu zásahu na základě svého vnitřního ohodnocení.

Závěr

46

6 Závěr Hlavním cílem této práce bylo vytvořit síťové analýzy pro podporu rozhodování dostupnosti záchranných (tedy hasičských) sborů okresu Hodonín a následně navrhnout optimalizaci jejich pokrytí pomocí GIT. Část teoretické práce se zabývá teorií grafů, která poskytuje informace a nástroje v podobě síťových a grafových algoritmů, které jsou nezbytné k vytvoření síťové analýzy. Dále jsou rozebrány síťové analýzy a jejich aplikace při nalezení nejkratší cesty, nalezení optimálních toků nebo řízení projektů. Další část se soustřeďuje na faktory, které ovlivňují časovou dojezdnost hasičských jednotek. Tyto faktory převážně vychází z časopisu ArcRevue 2009 a ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic. Poslední část se zabývá organizací HZS a jejich kategorizací. Praktická část byla zaměřená na analýzy časové dostupnosti hasičských záchranných sborů. Nejprve byla potřeba shromáždit potřebná data o územním odboru Hodonín a jednotlivých požárních stanicích v tomto okrese. Některá data např. geografická poloha stanic byla zaměřena a přidána do modelu pomocí nástrojů softwaru ArcGIS Editor. Tyto požární stanice představují výjezdová místa hasičských záchranných sborů. Nejdříve byl vytvořen model sítě komunikací pro okres Hodonín. Tento model byl vytvořen z jednotlivých vrstev ZABAGED®, které tematicky souvisí s vrstvou silnic. Pro vytvořený model bylo potřeba definovat jednotlivé faktory, které ovlivňují časovou dostupnost respektive rychlost jízdy. Jednotlivé třídy komunikací byly ohodnoceny rychlostí, na kterou působí parametry faktorů, a následně byla vypočítána časová náročnost k překonání jednotlivých úseků komunikací. V rámci topologické čistoty byla vybrána pravidla, která model zkontrolují pomocí pokročilých nástrojů a metod. Bohužel model byl ovlivněn chybami, které se vyskytovaly ve vstupních datech. Tyto chyby byly opraveny pomocí množiny nástrojů ArcToolbox. Po dosáhnutí topologické čistoty, mohl být vytvořen síťový dataset, nad kterým je umožněno vykonávat síťové analýzy. Nad vytvořeným modelem sítě byly provedeny analýzy časové dostupnosti jednotek hasičských záchranných sborů. Jelikož jednotná analýza časové dostupnosti HZS by byla zavádějící a neobjektivní, bylo rozhodnuto, že musí být kategorizována. Základnu rozdělení tvoří jednotlivé kategorie jednotek požární ochrany. Toto reálné rozdělení jednotek HZS definuje jak časovou dojezdnost, tak i povinnou techniku. Síťové analýzy byly vykonány nad kategoriemi jednotek požární ochrany I, II a III. Další kategorie tzn. IV a V jsou sbory dobrovolných hasičů podniku, které zabezpečují protipožární ochranu pouze v podniku. Výsledkem analýzy jsou polygony (oblasti), které určují časovou dojezdnost jednotek hasičských sborů. Časové intervaly u JPO kategorie I byly nastaveny na hodnoty 5, 10, 15 a 20 minut. Výsledné oblasti jsem porovnal se skutečnými dojezdovými časy jednotek příslušných stanic. Některá místa skutečných zásahů

Závěr

47

neodpovídala intervalu dojezdnosti, proto bylo potřeba model znovu ohodnotit a lépe specifikovat. Nad novým modelem byly opět vytvořeny analýzy časové dostupnosti jednotek požární ochrany kategorie I. Výstup analýzy ukázal dvě místa, která nejsou dostatečně obsloužena, a proto byly v rámci optimalizace navrženy dvě alternativy řešení. Další analýza časové dostupnosti byla vykonána u jednotek požární ochrany II a III. Tyto jednotky jsou podle zákona převážně uzpůsobeny k protipožárním zásahům. Z důvodu stejné územní působnosti (tedy 10 minut) mohla analýza probíhat současně u obou kategorií. Analýza odhalila dvě rozlehlá místa lesního charakteru, kde jedno z nich je podle zprávy Jihomoravského hasičského sboru náchylné ke vzniku rozlehlého požáru. Tato místa byla graficky vyobrazena a optimalizace popsána prostřednictvím udržovaných cest. Přínosem práce jsou výsledky síťové analýzy, které byly vykonány nad geografickými daty a jsou určeny pro rozhodování HZS. Využít tuto práci může hasičský záchranný sbor Jihomoravského kraje pro podporu rozhodování při další alokaci požární stanice. Práce může sloužit jako prostředek pro ukázku grafické územní působnosti hasičských jednotek. Může se také stát základem pro případný rozvoj síťových analýz záchranných sborů.

Literatura

48

7 Literatura ANDRÝSKOVÁ, J., FOLTÝNEK, T. Teorie grafů. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2009. eLearningová opora. ARCDATA PRAHA. Doprava. Geografické informační systémy (GIS) [online]. c2011 [cit. 2011-10-10]. Dostupné z: http://www.arcdata.cz/oborova-reseni /gis-v-oborech/doprava. ARCDATA PRAHA. ArcGIS Desktop [online]. 2007 [cit. 2011-10-10]. Dostupné z: http://www.arcdata.cz/oborova-reseni/gis-v-oborech/doprava. ARCDATA PRAHA. ArcGIS Network Analyst [online]. 2011 [cit. 2011-11-5]. Dostupné z: http://www.arcdata.cz/produkty-a-sluzby/software/ esri/arcgis-desktop/nadstavby-arcgis-desktop/arcgis-network-analyst. ArcRevue: informace pro uživatele software firem ESRI [online]. Praha: Arcdata Praha, 2009, 2009(1). ISSN 1211-2135 Dostupné z: http://www.arcdata.cz/digitalAssets/110403_ArcRevue1-09.pdf. BARTOŠ, J. Analýza časové dostupnosti zastávek MHD na Ústecku pomocí nástrojů GIS. Ústí nad Labem, 2009. 112 s. Bakalářská práce. Univerzita Jana Evangelisty Purkyně, Přírodovědecká fakulta, Katedra geografie. BOSÁK, J. Grafy a ich aplikácie. 1. vyd. Bratislava : Alfa, 1980. 168 s. ISBN 63159-80. BRIEDA, M. Prostorová analýza v Kyjově (autobusové městské hromadné dopravy). Brno, 2010. 60 s. Bakalářská práce. Mendelova univerzita, Provozně ekonomická fakulta. ČERNÝ, J. Základní grafové algoritmy [online]. 2010 [cit. 10-10-2011]. Dostupné z: http://kam.mff.cuni.cz/~kuba/ka/ka.pdf. ČSN 73 6101. Projektování silnic a dálnic [online]. Praha : Český normalizační institut, 2000. Dostupné z: http://www.fce.vutbr.cz/PKO/0M2/ CSN736101-000-040.pdf. ČÚZK. Základní báze geografických dat České republiky - úvod. Geoportál ČÚZK [online]. c2010 [cit. 2011-12-10]. Dostupné z: http://geoportal.cuzk.cz/%28S%28ksmfx4452sv4uhbmmvo2av55%29%29 /Default.aspx?mode=TextMeta&text=dSady_zabaged&side=zabaged&head _tab=sekce-02-gp&menu=24. DEMEL, J. Grafy a jejich aplikace. Vyd. 1. Praha : Academia, 2002. 257 s. ISBN 80-200-0990-6. Doprava. Změna klimatu [online]. 2007 [cit. 2011-10-11]. Dostupné z: http://www.zmenaklimatu.cz/uspory-energii/doprava.html. ESRI. ArcGIS Geodatabase Topology Rules [online]. 2004 [cit. 2011-11-02]. Dostupné z: http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.1/pdf/ Topology_rules_poster.pdf.

Literatura

49

ESRI. ArcGIS Network Analyst: Networks and Network Models [online]. 2005 [cit. 2011-11-02]. Dostupné z: http://www.esri.com/news/podcasts/ transcripts/ArcGISnetworkanalyst_networksandnetworkmodels.pdf. ESRI. Network Analyst tutoriál [online]. 2006 [cit. 2011-11-03]. Dostupné z: http://webhelp.esri.com/ArcGISdesktop/9.2/pdf/ Network_Analyst_Tutorial.pdf. HANUŠKA, Z. Organizace jednotek požární ochrany. Vyd. 2. Ostrava: Sdružení požárního a bezpečnostního inženýrství, 2008. 116 s. ISBN 978-80-7385035-7. Hlavní úkoly a zaměření Záchranného útvaru. Hasičský záchranný sbor České republiky [online]. c2010, 24.6.2011 [cit. 2011-10-15]. Dostupné z: http://www.hzscr.cz/clanek/hlavni-ukoly-a-zamereni-zachrannehoutvaru-hzs-cr.aspx. HLÁSNY, T. Geografické informačné systémy: priestorové analýzy. 1. vyd. Zvolen: Zephyros, 2007. 160 s. ISBN 978-80-8093-029-5. HZS Jihomoravského kraje. Koncepce požární ochrany Jihomoravského kraje [online]. 2010 [cit. 2011-12-10]. Dostupné z: http://www.firebrno.cz/ uploads/informace/Koncepce_HZS_JmK_2004_2010.pdf? highlightWords =koncepce. HZS Jmk. Organizační struktura [online]. 2006 [cit. 2011-10-10]. Dostupné z: http://www.firebrno.cz/organizacni-struktura. Charakteristika okresu Hodonín. ČSÚ v Brně [online]. 2011, 18. 1. 2010 [cit. 2011-11-20]. Dostupné z: http://www.czso.cz/xb/ redakce.nsf/i/charakteristika_okresu_hodonin Jednotky PO. Hasičský záchranný sbor České republiky [online]. c2010 [cit. 2011-10-15]. Dostupné z: http://www.hzscr.cz/clanek/ jednotky-po-961839.aspx LONGLEY, P. a kol. Geographical information systems and science. 2. vyd. Chichester: Wiley, 2005. 517 s. ISBN 0-470-87000-1. MACHALOVÁ, J. Prostorově orientované systémy pro podporu manažerského rozhodování. 1. vyd. Praha: C. H. Beck, 2007. 185 s. Pro praxi. ISBN 807179-463-5. MAREŠ, P. ŠTYCH, P. GIS: dlouhodobý vývoj české přírody [online]. 2009 [cit. 2011-10-15]. Dostupné z : http://www.scientica.cz/pict/edu/pg/prezentace/GIS_vyvoj%20prirody/GIS%20vyvoj%20prirody_pracovni%20listy.pdf. PEŇÁZ. T, Síťové analýzy v prostředí GIS [online]. 2008 [cit. 10-11-2011]. Dostupné z: http://gisak.vsb.cz/~pen63/Systemy_GIS_v_PO/Sitove_analyzy_GIS.pdf. SLADKÝ, J. Síťové analýzy v GIS pro složky IZS [diplomová práce]. Ostrava, 2009. 85 str. Západočeská univerzita v Plzni. Vedoucí diplomové práce Ing. Karel Jedlička.

Literatura

50

ŠEDA, M. Teorie grafů. [online]. 2003 [cit. 2010. 2011]. Dostupné z: http://www.euroekonom.sk/download2/materialy-vs-informatika/ Teorie-Grafu.pdf. TUČEK, J. Geografické informační systémy. Vyd. 2. Praha: Computer Press, 1998. 424 s. ISBN 80-7226-091-X. UNČOVSKÝ, L., ET AL. Modely sieťovej analýzy: celoštátna vysokoškolská učebnica pre študentov odboru matematické metódy v ekonomii. 1. vyd. Bratislava: Alfa, 1991. 236 s. ISBN 80-05-00812-0. VOŽENÍLEK, V. Geografické informační systémy I. Vyd. 1. Olomouc: Univerzity Palackého, 1998. 173 s. ISBN 80-7067-802-X. Vyhláška Města Ždánic č. 1/2005 Požářní řád obce. Zajímavosti obce. Oficiální stránky jihomoravské obce Dambořice [online]. c2011 [cit. 2011-12-10]. Dostupné z: http://www.damborice.cz/turistika/ zajimavosti-obce.htm. Základní pojmy z oblasti mechaniky v dopravě [online]. 2003 [cit. 2011-4-10]. Dostupné z: http://homen.vsb.cz/~s1i95/mvd/Zakladni_pojmy.htm. ZEMĚMĚŘICKÝ ÚŘAD. Katalog objektů ZABAGED® [online]. 2011 [cit. 201111-15]. Dostupné z: geoportal.cuzk.cz/.../ KATALOG_OBJEKTU_ZABAGED_2011.pdf.

Přílohy

51

Přílohy

Přílohy

A Mapa požárních stanic okresu Hodonín

52

Síťové analýzy v geografických IT pro podporu rozhodování v oblasti dostupnosti záchranných sborů

Recommend Documents