Επεξεργασία και Αναπαράσταση Βέλτιστων Διαδρομών σε Οδικά Δίκτυα.

Abstract

Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μιας εφαρμογής που αφορά την επεξεργασία και αναπαράσταση βέλτιστων διαδρομών σε οδικά δίκτυα. Ουσιαστικά, πρόκειται για την υλοποίηση μιας client-server εφαρμογής (εφαρμογής πελάτη- εξυπηρετητή), η οποία παρέχει στο χρήστη τη δυνατότητα εύρεσης της συντομότερης διαδρομής μεταξύ του σημείου στο οποίο βρίσκεται και του σημείου στο οποίο επιθυμεί να μεταβεί. Το πρόβλημα εύρεσης συντομότερης διαδρομής αφορά κατά κύριο λόγο το σχεδιασμό δικτύων ή την επίλυση προβλημάτων που σχετίζονται με ήδη υπάρχοντα δίκτυα. Το ζητούμενο είναι συνήθως η εύρεση της βέλτιστης διαδρομής, μέσω της οποίας καθίσταται δυνατή η μετάβαση από ένα σημείο του δικτύου σε κάποιο άλλο τηρουμένων κάποιων κριτηρίων τα οποία σχετίζονται με την απόσταση μεταξύ των σημείων αφετηρίας και προορισμού, με το χρόνο διάνυσης της συγκεκριμένης διαδρομής, την ελαχιστοποίηση του κόστους των διοδίων κ.λπ. Η ραγδαία ανάπτυξη εφαρμογών πλοήγησης σε δίκτυα απαιτεί την αποτελεσματική επίλυση του προβλήματος εύρεσης συντομότερης διαδρομής, προκειμένου να εξασφαλιστεί να εξασφαλιστεί το καλύτερο δυνατό αποτέλεσμα για τους χρήστες του εκάστοτε δικτύου. Ωστόσο, παρά τους αλγόριθμους που έχουν προταθεί για την επίλυση του προβλήματος, η αναζήτηση βέλτιστης διαδρομής σε μεγάλα και πολύπλοκα δίκτυα καθιστά τη διαδικασία επίλυσης απαγορευτική και ως εκ τούτου αναζητώνται καινοτόμες και βελτιωμένες μέθοδοι επίλυσης. Η υλοποίηση της παρούσας εφαρμογής εστιάζει στην προσομοίωση του οδικού δικτύου της Αθήνας και τη διαγραμματική αναπαράστασή του με τη βοήθεια ενός γράφου, στην αναπαράσταση των στοιχείων του δικτύου της Αθήνας σε μια χωρική βάση δεδομένων, στην αξιοποίηση υλοποιημένων αλγόριθμων δρομολόγησης για την εύρεση της βέλτιστης διαδρομής μεταξύ δύο ή περισσοτέρων σημείων του δικτύου και στην εξαγωγή της λεκτικής και γεωμετρικής περιγραφής της σε μια ιστοσελίδα που διαθέτει διαδικτυακό χαρτογραφικό υπόβαθρο, ως αποτέλεσμα μιας διαδικασίας αναζήτησης. Στα επιμέρους κεφάλαια του παρόντος τεύχους παρουσιάζονται ορισμένα στοιχεία από τη θεωρία των γράφων, οι κυριότεροι αλγόριθμοι αναζήτησης συντομότερης διαδρομής σε γράφους, τα βασικά χαρακτηριστικά των προγραμματιστικών εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν κατά την υλοποίηση της παρούσας εφαρμογής δρομολόγησης, τα επιμέρους στάδια σχεδιασμού της εφαρμογής καθώς και κάποια συμπεράσματα που προέκυψαν μετά την ολοκλήρωση της εφαρμογής.

The aim of this master thesis is the development of an application, which concerns the processing and representation of optimum shortest paths in road networks. Substantially,the final purpose concerns the development of a client-server application which provides the user, the possibility of finding the shortest route between two points, that represent the starting and the destination point of the route respectively. The shortest path problem concerns the process of network planning and the solution οf existing problems in every kind of network. Generally, the most important subject of research is finding the shortest path which can be followed by any user of a network in the basis of some criteria such as, the geometric distance between the starting and the destination point, the time needed in order to cross the specified route, the minimization of the toll cost etc. The rapid development of applications related to navigation services, requires the most effective solution of the shortest path problem in order to facilitate the users of a network in the best possible way. Nevertheless, in spite of the fact that many algorithms have been proposed in order the shortest path problem to be solved; the computational cost of finding shortest paths in vast and complex networks is prohibitive. Thereby, innovative and improved solutions are inquired. The application designed in this work focuses on, the simulation of the Athens road network and its graphical representation as a graph, the representation and implementation of the network’s spatial data into a spatial database, the utilization of implemented routing algorithms that find shortest paths between two or more points and its verbal and geometric representation in a web page in which a web map has been embedded. The distinct chapters of this master thesis include: the basics of graph theory, the description of the basic shortest path algorithms, the description of the programming tools used for the development of this client-server application, the application’s designing process and some conclusions arised from the whole consideration of this work.