Компьютерное моделирование и анализ структуры...
Transcript of Компьютерное моделирование и анализ структуры...
![Page 1: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/1.jpg)
1
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего образования
«ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТПРИ ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
Факультет ПМ и ИТНаправление подготовки: Прикладная информатика
Кафедра: Прикладная информатика
Выпускная квалификационная работа на тему: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ
методами теории сложных сетей
Выполнил:Буянов Денис Сергеевич
Научный руководитель:Макрушин Сергей Вячеславович
Москва 2016
![Page 2: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/2.jpg)
Актуальность темы•Актуальность данной выпускной квалификационной работы
обусловлена тем, что финансирование дорожной отрасли – одно из самых
затратных и долгосрочных инвестиций государственного значения.
2
Целью работы является анализ дорожной сети с точки зрения теории
сложных сетей.
Основные задачи:
Сбор исходных данных для компьютерной модели дорожной
сети.
Создание компьютерной модели дорожной сети.
Проведение анализа компьютерной модели дорожной сети
методами теории сложных сетей.
Визуализация и интерпретация результатов анализа.
Цель и задачи ВКР
![Page 3: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/3.jpg)
Сбор исходных данных
3
OpenStreetMap — это открытая карта всего мира, позволяющая осуществлять
свободную эксплуатацию и редактирование картографических данных.
Карта Российской Федерации занимает 41,6 гб.
![Page 4: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/4.jpg)
Фильтрация исходных данных
4
После фильтрации карта Российской Федерации занимает 533 мб.
![Page 5: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/5.jpg)
Создание компьютерной модели
5
Для анализа модели необходимо:
1. Убрать дороги внутри
города.
2. Исключить
промежуточные узлы.
![Page 6: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/6.jpg)
Исключение городской дорожной сети
6
Для исключения городской дорожной сети был разработан алгоритм,
который ищет область города, затем удаляет все связи внутри города и
добавляет новые ребра.
![Page 7: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/7.jpg)
Исключение промежуточных точек
•Алгоритм удаляет промежуточные узлы в сети и строит новые
ребра, суммируя длину дороги.7
![Page 8: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/8.jpg)
Результат создания компьютерной модели
8
Результатом создания
компьютерной модели
является граф, в котором
сохранены населенные
пункты и перекрестки
междугородних дорог.
Дороги представлены в виде
ребер с атрибутами (длинна,
название, покрытие и т.п.).
Из картографических данных размером
563,5 мб, получился граф размером 1 мб.
![Page 9: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/9.jpg)
Анализ графа дорожной сети
9
Распределение узлов по эксцентриситетам
Коли
чест
во
Распределение по степени узла
Степень
Коли
чест
во
Эксцентриситет
Эксцентриситетом узла называется наибольшее геодезическое расстояние
между узлом и любой другой вершиной. Его можно рассматривать как меру,
насколько вершина отдалена от самой дальней вершины графа.
![Page 10: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/10.jpg)
Визуализация и интерпретация результатов анализа
10
Центральность по
посредничеству — это
мера центральности узла
в сети, равная количеству
кратчайших путей от
каждой вершины до всех
остальных вершин,
проходящих через
данный узел.
Распределение центральности по посредничеству
![Page 11: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/11.jpg)
Визуализация и интерпретация результатов анализа
11
Распределение центральности по близости
Степень центральности
показывает, кто является
наиболее активным узлом в
сети. Центральность
показывает, насколько
данный узел близок по
отношению к другим узлам в
сети.
![Page 12: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/12.jpg)
12
ВыводыЦель работы заключалась в анализе дорожной сети с точки зрения теории сложных
сетей. Для достижения указанной цели был поставлен ряд задач, задачи были решены в
полном объеме, цель достигнута.
Актуальность полученных результатов:
В дорожной сети РФ имеется постоянная необходимость ремонта и содержания
автомобильных дорог, в связи с чем существует необходимость распределения средств
на ремонт и эксплуатацию дорог. Для максимально эффективного управления сложной
системой необходимо учитывать важнейшие особенности ее внутренней структуры.
•Потенциальным применением данных результатов является их использование в
приоритезации работ по обслуживанию дорожных объектов и развитию дорожной сети.
•Развитие данного анализа может применятся при анализе эффективности
функционирования дорожных сетей с точки зрения топологического устройства.
![Page 13: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ методами теории сложных сетей](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022042604/58a687611a28ab94238b6ff7/html5/thumbnails/13.jpg)
13
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего образования
«ФИНАНСОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТПРИ ПРАВИТЕЛЬСТВЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»
Факультет ПМ и ИТНаправление подготовки: Прикладная информатика
Кафедра: Прикладная информатика
Выпускная квалификационная работа на тему: Компьютерное моделирование и анализ структуры дорожной сети РФ
методами теории сложных сетей
Выполнил:Буянов Денис Сергеевич
Научный руководитель:Макрушин Сергей Вячеславович
Москва 2016