1 Πρόγραµµα eye in the sky Παναγιωτοπούλου Λίζα ΓΕΩΤΟΠΟΣ Α.Ε - Ελλάδα Περίληψη Σε αυτή την εργασία περιγράφεται το Πρόγραµµα Eye in the Sky και πιο συγκεκριµένα εκείνες οι υπηρεσίες που αφορούν στην διαχείριση στόλου αυτοκινήτων και την παροχή πληροφοριών για την κυκλοφορία. Οι υπηρεσίες αυτές βασίζονται στην αξιοποίηση απεικονίσεων υψηλής ευκρίνειας από οπτικό δέκτη τοποθετηµένο σε ελικόπτερο, οι οποίες συνδυάζονται µε κυκλοφοριακά δεδοµένα που συλλέγονται µε την τεχνολογία Floating Car Data (FCD) και µεταδίδονται µέσω των δικτύων κινητής τηλεφωνίας GSM. Τα κυκλοφοριακά αυτά δεδοµένα αναφέρονται γεωγραφικά και συνδυάζονται µε χαρτογραφικά υπόβαθρα (GIS). Η µεθοδολογία, η αρχιτεκτονική του συστήµατος, τα καινοτοµικά του στοιχεία, οι παρεχόµενες υπηρεσίες καθώς και µια συνοπτική παρουσίαση των µέχρι τώρα αποτελεσµάτων παρουσιάζονται στη συνέχεια. 1. Εισαγωγή Το Πρόγραµµα Eye in the Sky είναι ένα ερευνητικό Πρόγραµµα συγχρηµατοδοτούµενο από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και πιο συγκεκριµένα από το Πρόγραµµα της Κοινωνίας την Πληροφορίας (IST Programme). Σκοπός του είναι η ανάπτυξη και επίδειξη δύο εµπορικά βιώσιµων υπηρεσιών οι οποίες βασίζονται στον συνδυασµό τεχνολογιών ψηφιακής χαρτογράφησης, τηλεπισκόπησης και τηλεπικοινωνιών. Οι προτεινόµενες εφαρµογές περιλαµβάνουν παρακολούθηση κυκλοφορίας, διαχείριση στόλου αλλά και διαχείριση κρίσεων για την υποστήριξη διοργανώσεων µεγάλης κλίµακας ή αντιµετώπιση καθηµερινών προβληµάτων. Αναλυτικότερα, το Πρόγραµµα έχει σχεδιασθεί έτσι ώστε να παρέχει τις παρακάτω υπηρεσίες:
2 Ι. Παρακολούθηση της κυκλοφορίας, διαχείριση στόλου και παροχή πληροφορίας για την κατάσταση της κυκλοφορίας προσαρµοσµένες στις απαιτήσεις των χρηστών και ΙΙ. Υποστήριξη καταστάσεων έκτακτης ανάγκης βασισµένες στη χρήση ελικοπτέρου και τεχνολογίας FCD κατά τη διάρκεια γεγονότων µεγάλης κλίµακας όπως οι Ολυµπιακοί Αγώνες που φιλοξενούνται στη χώρα µας ή το Παγκόσµιο Πρωτάθληµα Ποδοσφαίρου. Οι παρεχόµενες όµως υπηρεσίες δεν εφαρµόζονται µόνο στην διαχείριση γεγονότων µεγάλης κλίµακας αλλά επεκτείνονται και στην αντιµετώπιση προβληµάτων της καθηµερινότητας, βελτιώνοντας µε αυτό τον τρόπο την ζωή µέσα στην πόλη, όπου οι συνθήκες διαβίωσης και η συγκέντρωση του πληθυσµού καθιστούν επιτακτική την ανάγκη καλύτερης διαχείρισης της κυκλοφορίας. Μετά την ολοκλήρωση της ανάπτυξης του συστήµατος θα ακολουθήσει επίδειξη των δυνατοτήτων του και των υπηρεσιών του καθώς και αξιολόγηση αυτών στην Αθήνα το φθινόπωρο του 2004. Τα ονόµατα των συµµετεχόντων εταιρειών και οργανισµών παρατίθεται στο τέλος αυτής της εργασίας. 2. Ανάλυση αναγκών Κατά τη διάρκεια γεγονότων µεγάλης κλίµακας υπάρχει µεγάλη αύξηση στις ανάγκες, τις απαιτήσεις αλλά και τα προβλήµατα της καθηµερινής ζωής για την πόλη που φιλοξενεί το γεγονός. Για παράδειγµα τα στοιχεία που προκύπτουν από τους Ολυµπιακούς Αγώνες του 2004 είναι ενδεικτικά του µεγέθους της αγοράς: Περισσότερες από 200 χώρες (202 συνολικά) πρόκειται να συµµετάσχουν στους Ολυµπιακούς Αγώνες του 2004 στην Αθήνα εκτιµώντας ότι ο συνολικός αριθµός των αθλητών θα φτάσει τους 22.000. Η Αθήνα πρόκειται να φιλοξενήσει περισσότερους από 80.000 µέλη της Ολυµπιακής Οικογένειας που περιλαµβάνει εκτός από τους αθλητές τα µέλη της ΟΕ και των Εθνικών Ολυµπιακών Επιτροπών, εκπροσώπους τύπου κλπ.. Ο συνολικός αριθµός των επισκεπτών αναµένεται να δηµιουργήσει ανάγκη διάθεσης περισσοτέρων από 2.000.000 κλινών για µία περίοδο 16 ηµερών. Οι ανάγκες των παραπάνω ανθρώπων, σε συνδυασµό µε τις ανάγκες των 3.200.000 κατοίκων της πόλης, απαιτούν την συµβολή της τεχνολογίας για την ανεύρεση λύσεων. Η ανάλυση δεδοµένων του Προγράµµατος βασίστηκε στα αποτελέσµατα της µελέτης Athens 2004 Market Study [1], που πραγµατοποιήθηκε στο πλαίσιο του προγράµµατος ASTRON του Κοινού Ερευνητικού Κέντρου (JRC) της Ευρωπαϊκής Επιτροπής.
3 3. Αρχιτεκτονική του συστήµατος Οι υπηρεσίες που παρέχονται από το Πρόγραµµα για την παρακολούθηση κυκλοφορίας, διαχείριση στόλου οχηµάτων και την παροχή πληροφοριών για τις κυκλοφοριακές συνθήκες βασίζονται στην αξιοποίηση δεδοµένων Floating Car Data τα οποία µεταδίδονται µέσω των επίγειων τηλεπικοινωνιακών δικτύων (GSM), σε συνδυασµό µε απεικονίσεις που συλλέγονται από δέκτη τοποθετηµένο πάνω σε ελικόπτερο. Σχήµα 1: Αρχιτεκτονική του συστήµατος Η βασική δοµή του συστήµατος αποτελείται από δύο τµήµατα: το επίγειο και το εναέριο. 3.1 Επίγειο τµήµα Αποτελείται από τα FCD οχήµατα, το χαρτογραφικό υπόβαθρο (GIS) και το Κέντρο ιαχείρισης. 3.1.1 Τεχνολογία FCD Κατάλληλα εξοπλισµένα οχήµατα (µε φορητές ή σταθερές συσκευές) κινούνται σε προκαθορισµένο οδικό δίκτυο αποθηκεύοντας πληροφορίες σχετικά µε την ταχύτητα κίνησης στην διανυόµενη διαδροµή (µέσω του FCD αλγόριθµου) Τα συλλεγόµενα δεδοµένα µεταδίδονται µέσω του υπάρχοντος δικτύου GSM από τα οχήµατα προς τον Κέντρο ιαχείρισης. Το Κέντρο ιαχείρισης επεξεργάζεται και αναλύει τα κυκλοφοριακά δεδοµένα.
4 Σχήµα 2: Αρχιτεκτονική της τεχνολογίας FCD 3.1.2 Χαρτογραφικό Υπόβαθρο (GIS) Το Γεωγραφικό Σύστηµα Πληροφοριών που έχει αναπτυχθεί για την περιοχή των Αθηνών περιέχει: Πληροφορία για το οδικό δίκτυο (λωρίδες, κατευθύνσεις, πλάτος λωρίδας κλπ.) ίκτυο Κυκλοφοριακού Φόρτου (Traffic Information Network), απαραίτητο στοιχείο για την λειτουργία του FCD Σηµεία ενδιαφέροντος (π.χ. ξενοδοχεία, µουσεία, δηµόσια κτίρια κ.α.) Σχήµα 3: είγµα χαρτογραφικού υποβάθρου GIS 3.1.3 Κέντρο ιαχείρισης Το Κέντρο ιαχείρισης υποστηρίζει τις παρακάτω λειτουργίες: Εξαγωγή κυκλοφοριακού φόρτου από τις απεικονίσεις που συλλέγονται από τον δέκτη του ελικοπτέρου Συλλογή δεδοµένων FCD και εξαγωγή κυκλοφοριακών µετρήσεων Συγχώνευση των κυκλοφοριακών µετρήσεων από τις δύο πηγές
5 Αξιοποίηση των µετρήσεων για διαχείριση στόλων, παροχή πληροφορίας για την κίνηση σε αυτοκίνητα ή /και σε κινητές συσκευές Σχήµα 4: Αρχιτεκτονική του Κέντρου ιαχείρισης 3.2 Εναέριο τµήµα Το εναέριο τµήµα αποτελείται από το ελικόπτερο, τον δέκτη και το σύστηµα επικοινωνίας µετάδοσης εικόνων. 3.2.1 Ελικόπτερο Τύπος: Bell 206 Long Ranger III 3.2.2 έκτης Τύπος: Camera Dalsa 2M30-SA 3.2.3. Σύστηµα επικοινωνίας και µετάδοσης εικόνων - Video Transmission Link (COFDM)
6 Μέσω αυτού του ασύρµατου δικτύου επικοινωνίας οι εικόνες που συλλέγονται από τον δέκτη του ελικοπτέρου µεταφέρονται στο σταθµό εδάφους (Κέντρο ιαχείρισης) σε πραγµατικό χρόνο. Η συγχώνευση των δεδοµένων από τις δύο αυτές πηγές (επίγεια & εναέρια) οδηγεί στην παροχή κυκλοφοριακών δεδοµένων υψηλής ακρίβειας και αξιοπιστίας. Βάσει αυτής της πληροφορίας δυναµική διαχείριση ή /και πλοήγηση παρέχεται σε οχήµατα µε στόχο την προσαρµογή των διαδροµών τους στις πραγµατικές συνθήκες του οδικού δικτύου. 4. Αποτελέσµατα εδοµένου ότι το Πρόγραµµα είναι σε εξέλιξη δεν υπάρχουν τελικά αποτελέσµατα για να παρουσιασθούν. Όλα τα αποτελέσµατα θα είναι διαθέσιµα µετά την ολοκλήρωση του Προγράµµατος στον δικτυακό τόπο www.isky.gr Ωστόσο όλες οι τεχνολογίες (επίγειες & εναέριες) που εφαρµόζονται στο πλαίσιο του Προγράµµατος καθώς και ο συνδυασµός τους δοκιµάσθηκαν και ελέγχθηκαν κατά τη διάρκεια των πρώτων tests που πραγµατοποιήθηκαν επιτυχώς στο Βερολίνο τον Οκτώβριο του 2003. Συνοπτικά, τα επιτευχθέντα αποτελέσµατα είναι: Επίγεια και εναέρια συστήµατα συνεργάζονται µεταξύ τους µε απόλυτη επιτυχία Το λογισµικό για τον υπολογισµό κυκλοφοριακού φόρτου από τις ληφθείσες απεικονίσεις, δοκιµάστηκε και ελέγχθηκε επιτυχώς Όλες οι πληροφορίες που συλλέχθηκαν τόσο από το επίγειο τµήµα όσο και από το εναέριο τµήµα αξιολογήθηκαν ως προς την ορθότητα και αξιοπιστία τους. 5. Καινοτοµικά χαρακτηριστικά του Προγράµµατος Τα βασικά καινοτοµικά στοιχεία του Προγράµµατος είναι: 5.1 Χρήση ελικοπτέρου ως εναέρια πλατφόρµα για το δέκτη Μια σηµαντική καινοτοµία του Προγράµµατος είναι η χρήση ελικοπτέρου ως εναέρια πλατφόρµα για τον οπτικό δέκτη και τον επικοινωνιακό εξοπλισµό. Καινοτοµία επίσης αποτελεί και η λήψη εικόνων υψηλής ευκρίνειας από τον δέκτη που βρίσκεται πάνω στο ελικόπτερο. Ο συνδυασµός του, υψηλής ραδιοµετρικής ευκρίνειας,
7 δέκτη µε την πλατφόρµα σταθεροποίησής του επιτρέπει την συλλογή απεικονίσεων και τον συνδυασµό τους µε υψοµετρικά δεδοµένα (σε πραγµατικό χρόνο) στοιχείο που είναι απαραίτητο για την εξαγωγή κυκλοφοριακών µετρήσεων. 5.2 FCD σε αστικές περιοχές για διαχείριση στόλου Η χρήση των τεχνολογιών GSM/GPS προσαρµόστηκαν για εφαρµογές µέσα στην πόλη Η ενσωµάτωση της τεχνολογίας FCD στην διαχείριση στόλου µε σκοπό την δυναµική διαχείριση και ανακατανοµή του προκαθορισµένου χρονοδιαγράµµατος εκτέλεσης εργασιών (π.χ. διανοµών) Η µόνιµη παρακολούθηση του οδικού δικτύου και η παροχή κυκλοφοριακών δεδοµένων σε πραγµατικό χρόνο. 5.3 Συγχώνευση κυκλοφοριακών δεδοµένων προερχόµενων από εναέριες και επίγειες πηγές. Η πολυσυλλεκτική (εναέρια & επίγεια) προσέγγιση παρακολούθησης της κυκλοφορίας, µέσω συγχώνευσης FCD δεδοµένων και εναέριας επιτήρησης, όπου η ανάλυση προτύπων υποδεικνύει τα σηµεία αυξηµένου κυκλοφοριακού φόρτου µέσα στο ίδιο οδικό δίκτυο, αποτελεί µία ακόµη καινοτοµία του προγράµµατος. 5.4 Συνδυασµός και ολοκλήρωση τεχνολογιών που οδηγεί στη παροχή πληροφορίας προσαρµοσµένης στις ανάγκες του χρήστη Καινοτοµία επίσης προκύπτει και από τον συνδυασµό και ενσωµάτωση των διαφόρων τεχνολογιών. Μέχρι σήµερα, οι παρεχόµενες κυκλοφοριακές πληροφορίες δεν αφορούσαν στον µεµονωµένο χρήστη αλλά στο σύνολο των χρηστών µέσω κοινής µετάδοσης πληροφοριών και χωρίς προσωποποιηµένα στοιχεία. Το Πρόγραµµα Eye in the Sky βελτιώνει την ποιότητα της παρεχόµενης υπηρεσίας από γενικευµένες πληροφορίες σε προσωποποιηµένα δεδοµένα για κάθε FCD χρήστη (δυναµική πλοήγηση, εκτίµηση χρόνου άφιξης βασισµένο σε πραγµατικά κυκλοφοριακά δεδοµένα, κ.λ.π.). Οι υπηρεσίες επιλογής και σχεδιασµού πορείας (routing) δεν βασίζονται µόνο σε παραµέτρους όπως ο ελάχιστος χρόνος ταξιδιού ή στην συντοµότερη διαδροµή αλλά θα µπορούν να είναι ρυθµιζόµενες, λαµβάνοντας υπ όψη και συγκεκριµένες ανάγκες κάθε οµάδας χρηστών καθώς και τις πραγµατικές κυκλοφοριακές συνθήκες π.χ υπηρεσίες σε χρήστες που πραγµατοποιούν σε σταθερή βάση ένα συγκεκριµένο δροµολόγιο (commuters) 5.5 Υπολογιστές χειρός (Palmtop) Η παροχή υπηρεσιών προσαρµοσµένες στις ανάγκες του χρήστη που βασίζονται σε
8 κυκλοφοριακά δεδοµένα πραγµατικού χρόνου και παρέχονται στο χρήστη µέσω φορητών υπολογιστών χειρός (PDA) είναι επίσης µια σηµαντική καινοτοµία του Προγράµµατος. Συµµετέχοντες Το Πρόγραµµα Eye in the sky εκπονείται από τις παρακάτω εταιρείες και οργανισµούς: ΓΕΩΤΟΠΟΣ Α.Ε Συντονιστής (Ελλάδα), Πολυτεχνείο Κρήτης (Ελλάδα), Geosynthesis S.A. (Ελλάδα), ND SatCom AG (Γερµανία), JOINT RESEARCH CENTRE της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, Deutsches Zentrum fur Luft- und Raumfahrt e.v. (Γερµανία), gedas Deutschland GmbH (Γερµανία), Fraunhofer-Gesellschaft zur Forderung der angewandten Forschung e.v. (Γερµανία), Robert Bosch S.A. (Ελλάδα) και Blaupunkt GmbH (Γερµανία). Βιβλιογραφία [1] Panagiotopoulou, L., Lykos, N. & Kentouri, G., Athens 2004 Synergy of Space Applications Final Report, EC/JRC/ASTRON Programme, Contract No 15428-1999-11 F1SCISPGR, KTIMATOLOGIO SA, Athens, Greece. 2000 [2] Eye in the Sky project, Annex I: Description of work, August 2001, EC/ IST Programme, Contract No IST-2000-29531. [3] Eye in the Sky project deliverable: D7 - Synthesis of OG 2000 requirements and solutions, 2003. [4] Eye in the Sky project deliverable: D5 - Analysis of requirements and conclusions acquired from Olympic Games 2000 and EXPO 2000, 2003. English summary Eye in the Sky is a research project partially funded by the European Commissions Directorate - General Information Society (IST Programme) that contributes to the development of an Intelligent Transport Infrastructure. The project aims to develop a number of services based on the synergy of surveillance, communications and digital mapping technologies in order to provide commercially viable integrated solutions addressing issues of traffic monitoring, mobility information and emergency services support for optimized organization of large scale events. These include sporting events of international scale such as the World Soccer Championships or the Olympic Games, as well as world scale conferences and expositions. Additionally, it is worth noticing that the services provided by the Eye in the Sky system do not apply exclusively to large scale events but can easily be extended to other aspects of every day life, improving the lives of the citizens of Athens and concurrently any city where the system can be implemented. Moreover, as the structure of metropolitan cities is getting more complicated and the population and concentration
around these cities is increasing, the transportation demands are growing, as more people find themselves travelling longer distances in unknown areas and the need for systematic transport planning with an environmental view in mind becomes more eminent. The system is designed to provide a number of services which can be divided in two main sets. The first set of services addresses traffic monitoring, dynamic fleet management and customized mobility information issues. In concept, Floating Car Data (FCD) are collected and transmitted via terrestrial mobile communication networks to an Operational Centre. State-of-the-art algorithms are applied and traffic flow is calculated for the road network. In parallel, high-resolution digital imagery collected from a camera on-board a helicopter complements the traffic data. Fusion of optical and FCD data provides traffic information of superior quality. This method forms the base on which fleet management services and mobility information services are developed. A second set of services addresses emergency services support issues, however these will not be addressed by this paper as they exceed the interests of the Conference. The test area of the developed services is the sky and city of Athens, which will host the 2004 Olympic Games. Eye in the Sky is a project carried out by an interdisciplinary partnership of companies, agencies and research institutions. A complete list of the participants is given in the acknowledgment section at the end of this paper. 9