REITTI- JA SIJAINTIALLOKAATIO-ONGELMIEN RATKAISEMINEN GEOINFORMATIIKAN MENETELMIN: ESIMERKKEINÄ MAASTOINVENTOINTIREITIT JA SAIRAALAPALVELUT Harri Antikainen Oulun yliopisto Maantieteen laitos
GEOINFORMATIIKAN TUTKIMUS OY:N MAANTIETEEN LAITOKSELLA 2 / 14 Geoinformatiikka omaksi erikoistumisalakseen 2000-l. alussa Toiminta vilkastunut varsinkin viim. 5 vuoden aikana GI-tutkimusryhmä: Professori Postdoc-tutkijoita (2) Tohtorikoulutettavia (4) Projektityöntekijöitä (5) Useita gradun tekijöitä Monitieteisyys: tutkimusteemat sisältävät monipuolisesti sekä yhteiskunnallisia että luonnontieteellisiä aiheita Yhteyksiä yo:n muihin laitoksiin, julkiselle sektorille ja sektoritutkimuslaitoksiin
3 / 14 OMA TUTKIMUS Reitinoptimointi maastossa (tieverkoston ulkopuolella) 2006 Yhteistyötä Metsäntutkimuslaitoksen ja Metsäkeskuksen kanssa Väitöskirja (2009) Tutkijatohtorin projekti (SA, 2011-3) Muita tutkimusteemoja: Liikenteellinen saavutettavuus Maiseman topografisten muotojen automaattinen luokittelu Kaupunkiympäristön 3D-mallinnus sekä 3D-sisätilareititys Elinympäristön vaikutus hengitystiesairauksien syntymiseen
4 / 14 REITINOPTIMOINTI MAASTOSSA Kustannuspintaan perustuva reitinlaskenta Perustutkimus Kustannuspintaan perustuvan reitinlaskennan kehittäminen: Reitin sijaintivirheen vähentäminen Reitin laskennan nopeuttaminen Vektorimuotoisen datan hyödyntäminen Soveltava tutkimus Metla & Metsäkeskus Maaston kulkukelpoisuuden mallintaminen Tehokkaiden maastoinventointireittien määrittäminen Oma sovelluskehitys ArcGIS-ympäristössä
5 / 14 KUSTANNUSPINTAMENETELMÄ Perinteinen rasteripohjainen GIS-menetelmä kumulatiivisen kustannuksen ja halvimman kustannuksen reittien laskemiseksi Rasterin jokaisella solulla kustannus Muodostetaan rasterista painotettu graafi (yhdistävyysverkosto) Lasketaan reitti Dijkstra- tai A*-algoritmilla Maaston kulkukelpoisuus (kulkukustannus) Hyvä (1) Kohtalainen (3) Vaikea (9)
6 / 14 REITIN SIJAINTIVIRHEEN VÄHENTÄMINEN Menetelmä, jossa: 1) Rasteri muunnetaan nelipuu-muotoon (quadtree) 2) Yhdistävyys määritetään nelipuu-solujen sisällä, ei vierekkäisten rasterisolujen keskipisteiden välillä Vähentää sijaintivirhettä erityisesti jos rasterissa on laajoja yhtenäisen kustannuksen alueita Nelipuumenetelmällä laskettu reitti Perinteisellä menetelmällä laskettu reitti
7 / 14 Hierarchical Pathfinding A* (HPA*) Esiprosessointi: 1) Jaetaan rasteri lohkoihin (yksi tai useampitasoinen hierarkia) 2) Määritetään lohkojen välille transitio(t) 3) Lasketaan optimaaliset reitit lohkojen sisällä transitioiden välille Abstraktio REITINLASKENNAN NOPEUTTAMINEN Reitin laskenta: 1) Kytketään reittipisteet abstraktioon 2) Lasketaan reitti Voi nopeuttaa reitin laskentaa > 90% Tosin reitin laadun kustannuksella Abstraktio HPA*-menetelmällä laskettu reitti Perinteisellä menetelmällä laskettu reitti
MAASTON KULKUKELPOISUUDEN MALLINTAMINEN 8 / 14 Metla ja Metsäkeskus Maastoinventointeihin liittyvä tarve Asiantuntijatiedon mallinnus Kustannuspinta vuodenajan mukaan Kevät Kesä Maaston kaltevuuden vaikutus liikkumiseen Etula & Antikainen (2012): Maaston kulkukelpoisuuden mallintaminen metsäsuunnittelijan näkökulmasta reitinoptimointia varten. Terra 124, 29-43.
MAASTOINVENTOINTIREITTIEN SUUNNITTELU 9 / 14 Metsien maastoinventointireittien tehostaminen reitinoptimoinnilla Hyödyntää maaston kulkukelpoisuuden mallintamista Menetelmä joka optimoi inventointireitin siten että: Kuljettu matka mahdollisimman lyhyt Kerätty inventointihyöty mahdollisimman suuri Reitti ei ole kestoltaan annettua maksimiaikaa pidempi Store & Antikainen (2010): Using GIS-based multicriteria evaluation and path optimization for effective forest field inventory. Computers, Environment and Urban Systems 34, 153-162.
MAASTOINVENTOINTIREITTIEN SUUNNITTELU 10 / 14
ERIKOISSAIRAANHOIDON SAAVUTETTAVUUS 11 / 14
12 / 14 TERVEYDENHUOLLON SAAVUTETTAVUUS Perusterveydenhuollon Keskussairaalat (20) 24h päivystyspisteet (58) Synnytyssairaalat (30) Kartat: Tiina Huotari
13 / 14 ESPON TRACC -PROJEKTI Transport Accessibility at Regional/Local Scale and Patterns in Europe Lukuisia saavutettavuusindikaattoreita Väestön potentiaalinen saavutettavuus henkilöautolla Kartta: Ossi Kotavaara
MUITA GEOINFORMATIIKAN HANKKEITA JA TEEMOJA 14 / 14 Meneillään: Smarctic Tiekartta älykkääseen arktiseen erikoistumiseen (Tekes) ILKA Ilmastoystävällinen kaavoitus (EAKR) RuokaGIS Lähi- ja luomuruoan saavutettavuus Pohjois- Pohjanmaalla (ELY-keskus) KohorttiGIS (Pohjois-Suomen syntymäkohortti 1966) (SA) Reaxity Future city as open mixed reality space (Tekes) Valmisteilla: Liikuntapaikkojen saavutettavuus Kirjastopalvelujen saavutettavuus Kouluverkon optimointi