Геоінформаційна система оптимізації маршрутів міського транспорту на основі просторових даних

Abstract

Мета дослідження — розробити та програмно реалізувати веб-геоінформаційну систему для просторового аналізу маршрутної мережі міського пасажирського транспорту (на матеріалах Києва), що інтегрує відкриті геодані, просторову базу даних і серверні обчислення на дорожньому графі, а також забезпечує інтерактивну візуалізацію результатів у браузері. Завдання дослідження: 1. Провести системний аналіз предметної області й сформулювати вимоги до системи. 2. Охарактеризувати теоретичні основи представлення транспортної інфраструктури у вигляді графів і обґрунтувати вибір технологічного стеку. 3. Спроєктувати інформаційну модель предметної області та логіко-фізичну схему просторової бази даних. 4. Реалізувати серверну частину веб-застосунку з API та алгоритмами обробки просторових даних (у тому числі маршрутизацію по графу доріг для відображення лінії маршруту, аналітичні процедури оптимізації мережі та зміну складу маршрутів за підтвердженням користувача). 5. Розробити клієнтський інтерфейс для карти, табличних панелей і графіків аналітики. 6. Описати реалізовані алгоритми, виконати тестування та оцінити коректність ключових сценаріїв. Об’єкт дослідження — процеси збору, зберігання, просторового аналізу та візуалізації інформації про маршрутну мережу міського пасажирського транспорту. Предмет дослідження — методи, моделі та програмні засоби побудови веб-ГІС для аналізу транспортних коридорів і пов’язаних показників доступності та покриття. Методи та технології дослідження: системний аналіз (декомпозиція предметної області); аналітико-синтетичний підхід при опрацюванні стандартів і практик ГІС; елементи теорії графів для роботи з дорожнім графом і пошуку найкоротших шляхів на його підмножині; об’єктно-орієнтоване проєктування архітектури застосунку; моделювання даних для схеми PostgreSQL/PostGIS. Наукова новизна полягає в узгодженому поєднанні в одній веб-архітектурі: просторового сховища й запитів PostGIS; серверних обчислень на графі доріг OSM (OSMnx/NetworkX, Python/Flask); інтерактивної картографії та діаграм у браузері (Leaflet, Chart.js); автоматизованого формування PDF-звіту (ReportLab). Реалізовані сценарії включають оцінку покриття буферами, пошук «прогалин», аналіз потенційного дублювання коридорів, вузлові зупинки, рекомендації щодо мережі, злиття пари маршрутів із контролем правил моделі та показом агрегованих показників «до/після», а також сценарне порівняння гіпотетичних маршрутів із оцінкою приросту покриття з наближеним урахуванням демографії районів — без введення окремого модуля «перестановки зупинок», який не входить у поточну версію прототипу. Практична цінність — у наявності працездатного прототипу, який демонструє повний цикл від даних OSM і БД до карти й звіту й може слугувати навчальним зразком або відправною точкою для подальшої адаптації під відомчі вимоги (за наявності інтеграції офіційних реєстрів і політик безпеки). Апробація результатів. Основні положення та практичні результати бакалаврської кваліфікаційної роботи пройшли апробацію шляхом публікації тез доповіді у матеріалах VII Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів та аспірантів «Теоретичні та прикладні аспекти розробки комп’ютерних систем «2026» (м. Київ, 2026 р.), а також були перевірені шляхом функціонального тестування реалізованого прототипу веб-ГІС. Структура пояснювальної записки — вступ, три розділи, висновки, список використаних джерел (23 найменувань), додатки; загальний обсяг 82 сторінок. У першому розділі — теоретичні засади ГІС у транспорті; у другому — системний аналіз і проєктування БД; У третьому — реалізація, алгоритми та тестування; додатки, що містять лістинг коду (додаток А), керівництво користувача (додаток Б) та декларацію про академічну доброчесність і використання інструментів ШІ (додаток В).