طراحي نواحي ترافيكي با استفاده از توسعه مكاني الگوريتم k-means

نواحي ترافيكي كه براي نمايش مكان‌هاي توليد و جذب سفر به‌كار گرفته مي‌شوند در بسياري از برنامه‌ريزي‌هاي حمل‌ونقل كاربرد گسترده‌اي دارند. از آنجا كه نحوه تعيين اين نواحي روي نتايج حاصل از تحليل و مدل‌سازي‌هاي حمل‌ونقل تاثير فراواني دارد، طراحي مناسب آن بسيار مهم است. در اين مقاله با استفاده از سامانه اطلاعات مكاني روشي كارآمد براي طراحي مناسب اين نواحي ارايه شده است. با استفاده از روش ارايه‌شده مي‌توان معيارهاي مختلفي را براي ايجاد نواحي ترافيكي همگن در نظر گرفت و تعداد و اندازه‌شان را كنترل كرد. در روش پيشنهادي اين مقاله از تكنيك k-means براي خوشه‌بندي واحدهاي مكاني پايه و ايجاد نواحي ترافيكي همگن استفاده شده است. براي جلوگيري از ايجاد فضاي خالي و همپوشاني ميان نواحي و نيز ممانعت از تشكيل نواحي با اندازه‌‌هاي خيلي بزرگ يا كوچك، قيدهايي به تكنيك k-means افزوده شده است. اما ايجاد نواحي همگن بدون درنظرگرفتن فشردگي شكل هندسي، سبب پيچيدگي شكل هندسي نواحي مي‌گردد. به‌منظور برطرف‌ساختن اين مشكل يك الگوريتم هندسي براي ايجاد نواحي با شكل هندسي فشرده شرح و بسط داده شده است. در نهايت از روش پيشنهادي براي طراحي مجدد نواحي ترافيكي شهر تهران و مقايسه نتايج آن با نواحي ترافيكي موجود استفاده شده است. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه نواحي طراحي‌شده در اين مقاله بسيار همگن‌تر از نواحي موجود است. اگرچه با اعمال الگوريتم فشردگي شكل هندسي، از ميزان همگني نواحي ايجادشده كاسته مي‌شود، اما باز هم از نواحي موجود همگن‌ترند.

Traffic analysis zones represent locations of trip generation and attraction. These zones are widely used in many urban transportation planning activities. Proper design of the mentioned zones is very important, because they cause considerable effects on the results of different transportation modeling and analyses. In this paper an efficient method is proposed to design these zones using geospatial information system. By using this method, various criteria can be considered to determine homogeneous traffic analysis zones whereas the number and size of the zones can be controlled as well. In the proposed method, the k-means technique is used for clustering basic areal units to homogeneous traffic analysis zones. To prevent overlaps and gaps between the zones and creation of the zones with too large or small sizes, some constraints are added to the k-means technique. However, definition of homogeneous zones without considering their geometric compactness results in generation of zones with complex shapes. For solving this problem, a geometric algorithm is developed to create continuous and compact zones. Efficiency of the proposed approach has been tested through to redesign the existing traffic analysis zones of Tehran city and its comparison with the existing traffic analysis zones. Results showed that the redesigned traffic analysis zones with the proposed method have been more homogeneous than the existing zones. Also, by using the shape compactness algorithm, compactness of the resulting zones increases whereas their homogeneity decreases. However the redesigned zones are more homogeneous than the existing ones.