Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Urban road network analysis based on data from navigation system

Tomasz Bałdyga

Abstract

The purpose of this Engineering Thesis was to collect and analyze data of urban road networks and car traffic in selected cities in Poland and to compare the results of the analysis. To this end, scripts were made using Python language. The data was collected using Directions API which is a part of Google Maps Platform. The collected data describes street networks in the following cities: Olsztyn, Lublin, Kraków, Wrocław and Warsaw, were collected. The nodes of above networks were selected using the proposed square point randomization algorithm. Moreover, for Wrocław and Warsaw I created two additional networks, where nodes represented public transport bus stops. Directed, weighted full graphs are formed using the collected data. The graphs represent urban road networks. The distribution of edge weights such as speeds, travel times and distances are plotted. A distribution describing inter-node distances in the network has been proposed. The analytical form of this distribution is invariant due to the metric. Measures describing differences in network topology depending on the metric have been introduced. A method for estimating travel times depending on the time of a day has been proposed. The occurrence of percolation phase transitions during transformation of graphs has been found. In such a case the travel time is used as the control parameter. Percolations depend vastly on the way of selected nodes. A city quasi-metric has been described statistically, depicting it as Minkowski's generalized metric. It has been shown that distributions of direction coefficients of the examined networks are power law distributions. The results of analyzes vary depending on the selection of vertices. This Engineering Thesis is an important step towards automatical analysis of the street network of any city based on modern technologies.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Tomasz Bałdyga (FP) Tomasz Bałdyga,, Faculty of Physics (FP)
Title in Polish
Analiza miejskiej sieci drogowej w oparciu o dane z systemu nawigacyjnego
Supervisor
Julian Sienkiewicz (FP/LPESS) Julian Sienkiewicz,, Center of Physics in Economics and Social Sciences (FP/LPESS)Faculty of Physics (FP)
Piotr Górski (FP/LPESS) Piotr Górski,, Center of Physics in Economics and Social Sciences (FP/LPESS)Faculty of Physics (FP)
Certifying unit
Faculty of Physics (FP)
Affiliation unit
Center of Physics in Economics and Social Sciences (FP/LPESS)
Study subject / specialization
, Fizyka Techniczna
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
11-02-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Piotr Górski (FP/LPESS) Piotr Górski,, Center of Physics in Economics and Social Sciences (FP/LPESS)Faculty of Physics (FP) Grzegorz Siudem (FP/PCSD) Grzegorz Siudem,, Physics of Complex Systems Divison (FP/PCSD)Faculty of Physics (FP)
Keywords in Polish
sieci drogowe, Google Maps, przestrzenie metryczne
Keywords in English
road networks, Google Maps, metric spaces
Abstract in Polish
Celem poniższej pracy inżynierskiej było zebranie i analiza danych dotyczących sieci ulic i ruchu samochodowego w wybranych miastach w Polsce oraz porównanie wyników analizy. W tym celu wykonano skrypty, używając języka Python. Do zdobycia danych posłużył system Directions API będący częścią platformy Google Maps. Zebrano dane opisujące sieci ulic w miastach: Olsztynie, Lublinie, Krakowie, Wrocławiu i Warszawie. Wierzchołki omawianych sieci były dobierane przy użyciu autorskiego algorytmu losowania punktów z siatki kwadratowej. Dodatkowo dla Wrocławia i Warszawy stworzono sieci, których wierzchołki reprezentowały przystanki autobusowe komunikacji miejskiej. Z zebranych danych utworzono skierowane, ważone grafy pełne reprezentujące miejskie sieci drogowe. Wykreślono rozkłady wag połączeń takich jak prędkości, czasy przejazdów i odległości międzywęzłowe. Zaproponowano rozkład opisujący odległości międzywęzłowe w sieci, którego postać analityczna jest niezmiennicza ze względu na metrykę. Wprowadzono miary opisujące różnice topologii sieci w zależności od metryki. Zaproponowano metodę szacowania czasów przejazdu w zależności od pory dnia. Stwierdzono występowanie perkolacyjnych przemian fazowych podczas transformacji grafów gdzie parametrem kontrolnym był czas przejazdu. Perkolacje zachodzą w różny sposób dla sieci o różnych sposobach doboru węzłów. Opisano statystycznie quasi-metrykę miejską, przedstawiając ją jako uogólnioną metrykę Minkowskiego. Wykazano, że rozkłady współczynników skierowania badanych sieci są rozkładami potęgowymi. Wyniki analiz różnią się w zależności od sposobu doboru wierzchołków. Niniejsza praca inżynierska stanowi ważny krok w kierunku automatycznego badania sieci ulic dowolnego miasta w oparciu o nowoczesne technologie.
File
  • File: 1
    Praca_Dyplomowa_Inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 27249

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT6d390bc70fbb4e17b3aff22cf549111b/
URN
urn:pw-repo:WUT6d390bc70fbb4e17b3aff22cf549111b

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page