เมื่อนำหลักการพื้นฐานของ Network Analysis มาเป็นโปรแกรมการวิเคราะห์เส้นทาง มือถือจึงแนะนำเส้นทางเพื่อการทางเราได้

 หลังจากตอนที่ 1 อธิบายว่าตำแหน่งมือถือที่มี GPS สามารถรับ-ส่งสัญญาณไปยังดาวเทียม GPS เพื่อคำนวณตำแหน่งพิกัดบนพื้นโลกแล้วนำมาซ้อนทับกับแผนที่และภาพถ่ายจากดาวเทียมได้แล้ว ยังมีการประยุกต์เอาตำแหน่งพิกัดมือถือมาใช้ในการบอกเส้นทางเพื่อนำทางไปยังเป้าหมายได้อีก คำถามคือ “แนวคิดหรือวิธีการประยุกต์การนำเอาพิกัดจากการคำนวณผ่านระบบ GPS มาบอกเส้นทางเพื่อนำทางมีทางเป็นไปได้อย่างไรบ้าง” ถามว่าผมรู้หรือไปพัฒนาระบบให้กับผู้บริการระบบนี้หรือ คงตอบว่าไม่ใช่อย่างแน่นอน ยิ่งปัจจุบันมีการนำเอาระบบปัญญาประดิษฐ์ (AI) มาใช้ ยิ่งยากที่จะรู้ถึงความซับซ้อน อย่างไรก็ตาม หากคิดวิเคราะห์ทางตรรกะแล้วคงมีหลักการพื้นฐานอยู่ไม่มาก (AI มีหลักการหรือแนวคิดและการกระทำที่เรียนแบบมนุษย์อย่างมีเหตุผลหรืออย่างมีตรรกะ) หากแต่รายละเอียด วิธีการหรือเทคนิคอาจจะแตกต่างกัน ซึ่งผู้พัฒนาระบบหรือ AI คงไม่บอกให้รับรู้อย่างแน่นอน”

Network Analysis หลักการพื้นฐานในการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมเพื่อนำทางไปยังเป้าหมาย

ในการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมเพื่อนำทางไปยังเป้าหมาย เป็นแนวคิดวิธีการที่มีการศึกษาและใช้งานกันมานาน ซึ่งในอดีตอาจจะมีการเรียนการสอนในศาสตร์ด้านวิศวกรรมขนส่ง และภูมิศาสตร์ขนส่ง ปัจจุบันพบว่าแนวคิดนี้ถูกพัฒนาเป็นหนึ่งในระบบย่อยของเทคโนโลยี GIS เรียกว่า Network Analysis โดยบางโปรแกรมอาจจะเป็น Module ย่อยใน GIS Commercial Software (ปัจจุบันอาจจะประยุกต์มาเรียกว่า logistics เพื่อเน้นการขนส่งและกระจายสินค้าหรือบริการไปสู่ผู้บริโภค)

การพัฒนาระบบ Network Analysis มีเป้าหมายหลักเพื่อนำมาประยุกต์ใช้ในขบวนการการเคลื่อนที่ของสิ่งที่มีการเคลื่อนย้ายผ่านเส้นทางที่ต่อเชื่อมเป็นเครือข่ายไม่ว่าจะเป็น ถนน ท่อ หรือเส้นสายก็ตาม เช่น การจราจรและการขนส่ง การกระจายสินค้าและบริการ การวางแผนควบคุมการเคลื่อนที่ของน้ำทั้งในพื้นที่ลุ่มน้ำและในเมือง การประยุกต์ใช้ในกิจการด้านการ ไฟฟ้า ประปา น้ำมันและแก๊ส ฯลฯ และจากแนวคิดและวิธีการของ Network Analysis มี Functions หลักที่ใช้กันคือ การวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่ง ไม่ว่าจะเป็นการวิเคราะห์เส้นทางที่สั้นที่สุด เส้นทางที่ใช้เวลาเดินทางน้อยที่สุด เส้นทางที่ที่มีค่าใช้จ่ายในการขนส่งน้อยที่สุด หรืออื่น ๆ

ในการวิเคราะห์ด้วย Network Analysis ในส่วนของการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งจะมีชั้นข้อมูลพื้นฐานที่เป็น Network layer ที่ประกอบด้วยชั้นข้อมูลถนนและชั้นข้อมูลข้อกำหนดการเลี้ยว โดย Features ที่ใช้ประกอบด้วย เส้นทาง (Street) และจุดต่อเชื่อม (Junction) ซึ่งผู้ใช้ระบบจะต้องนำเข้าข้อมูลคุณสมบัติ ข้อบังคับการเดินทาง และข้อกำหนดการเลี้ยวในเส้นทางแต่ละเส้น เพื่อเป็นฐานข้อมูลก่อนการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ เช่น ข้อมูลชื่อถนน ระยะทาง ระยะเวลาในการเดินทาง ความเร็วเฉลี่ยในการเดินทาง ข้อจำกัดของเส้นทางทั้งการเดินรถทางเดียว (One way) หรือไปกลับ (Two way) ประเภทของเส้นทาง (ทางลาดยาง ทางลูกรัง) ระดับชั้นของเส้นทาง (ทางหลวงแผ่นดิน ทางหลวงชนบท ถนนสายหลัก สายรอง) กำหนดให้เลี้ยวได้ปกติ กำหนดการห้ามเลี้ยว กำหนดการเลี้ยวกลับ เป็นต้น

ภาพที่ 1

จากภาพที่ 1 มีข้อมูลเส้นทางและจุดต่อเชื่อม ซึ่งข้อมูลเส้นทางแต่ละเส้นประกอบด้วยข้อกำหนดการเลี้ยว (Turn) และข้อมูลคุณสมบัติอื่น เช่น ระยะทาง (Dist) เวลาที่ใช้ในการเดินทาง (Time) ค่าใช้จ่ายในการขนส่ง (Cost) หากอ่านค่าจากข้อมูลสามารถแปลความหมายได้ดังนี้

 

-          จากจุด X ไปยังจุ a สามารถเดินทางไปได้ (Turn = 1) มีระยะทาง 50 กิโลเมตร เวลาที่ใช้เดินทาง 22 นาที ค่าใช้จ่ายในการเดินทาง 200 บาท

-          จากจุด a ไปยังจุ b ไม่สามารถเดินทางไปได้ (Turn = 0) หมายความว่าหากเดินทางมาจากจุด X มีข้อกำหนดว่าเลี้ยวมาจุด b ไม่ได้ “ห้ามเลี้ยวซ้าย”

-          จากจุด f ไปยังจุ g สามารถเดินทางไปได้แต่ต้องกลับรถ (Turn = -1) ปัจจุบันแผนที่มีความระเอียดมาก ในขบวนการเลี้ยวจะมีจุดต่อเชื่อมและเส้นทางโค้งเส้นสั้น ๆ ที่มีข้อมูลคุณสมบัติ ข้อบังคับการเดินทาง และข้อกำหนดการเลี้ยวด้วย

 

อย่างไรก็ตาม การกำหนดคุณสมบัติและข้อบังคับบางค่า หากผู้ใช้ระบบไม่กำหนดโปรแกรมก็สามารถคำนวณค่าพื้นฐานได้จากสมการพื้นฐาน เช่น ระยะทางระหว่างจุดทั้ง Node, Vertex ไม่ว่าจะเป็น Start point, End point, Stop point โปรแกรมก็จะคำนวณจากสมการ Length = รากที่2 ของ ((x₂ – x₁)² - (y₂ – y₁)²) หรือ ระยะเวลาในการเดินทางโปรแกรมก็จะคำนวณจากสมการ Minutes = Length / (speed / 60) เป็นต้น

 

ในการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งของ Network Analysis นอกจากใช้ข้อมูลพื้นฐานจัดเก็บไว้ในฐานข้อมูล Network layers แล้ว ค่าข้อมูลที่ผู้ใช้ต้องกำหนดเงื่อนไขเป็น Input data เพื่อนำไปวิเคราะห์ตาม Algorithms ที่มีในโปรแกรม คือข้อมูล จุดเริ่มต้นการเดินทาง จุดหมายปลายทาง และคุณสมบัติของเส้นทาง โดย Output ที่ได้จะเป็นแผนที่และข้อมูลประกอบเส้นทางที่เหมาะสมตามเงื่อนไขที่ผู้ใช้กำหนด ทั้งนี้ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์จะประกอบด้วย ชื่อถนนทั้งหมดตั้งแต่จุดเริ่มต้นเดินทางไปจนปลายทางเรียงตามลำดับก่อนหลัง ทิศทางการเคลื่อนที่ทั้งตรงไปข้างหน้า เลี้ยวซ้าย-ขวา และกลับรถเมื่อถึงจุดต่อเชื่อมหรือจุดสิ้นสุดของถนน ระยะทางและระยะเวลารวม ระยะทางและระยะเวลาของแต่ละเส้นทาง

จากภาพที่ 1 หากกำหนดให้วิเคราะห์เส้นทางที่สั้นที่สุดจากจุด X ยังจุด Y โดยต้องเป็นถนน 2 เลนขึ้นไปเท่านั้น ผลที่ได้ คือ

ภาพที่ 2

 

 จากภาพที่ 2 ระบบจะเลือกเฉพาะถนนตั้งแต่ 2 เลนขึ้นไป แล้ววิเคราะห์หาเส้นทางที่ต่อเชื่อมจากจุด X ไป Y โดยเงื่อนไขแรกที่เลือกคือ พิจารณาข้อกำหนดการเลี้ยว (Turn) ซึ่งอาจจะได้เส้นทาง 3 เส้นทางคือ เส้นทาง X1, X2 และ X3 แล้วคำนวณเส้นทางที่สั้นที่สุดโดยการนำค่าข้อมูลระยะทาง (Dist) ของแต่ละเส้นทางมารวมกันแล้วเลือกเส้นทางที่สั้นที่สุดคือ X3 ตามภาพที่ 3 (X1 = 50+42+27+53+28=200 , X2=50+42+28+27+26+28=201, X=50+53+40+26+28=197) ถ้าเป็นเงื่อนไขใช้เวลาในการเดินทางน้อยที่สุด ระบบก็จะนำข้อมูลเวลาในการเดินทาง (Time) มาคำนวณ

ภาพที่ 3

 

จาก Network Analysis มาเป็นโปรแกรมการวิเคราะห์เส้นทางเพื่อนำทางบนมือถือ

เมื่อหลักการและแนวคิดของ Network Analysis ในส่วนของการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งขบวนการขั้นตอนที่ชัดเจนและไม่ซับซ้อนจึงถูกนำมาประยุกต์ใช้กับข้อมูลพิกัดตำแหน่ง GPS บนมือถือ

ภาพที่ 4

 

โดยขบวนการขั้นตอนเริ่มตั้งแต่เมื่อต้องการเดินทางไปยังจุดเป้าหมายที่ต้องการเดินทางไป ผู้เดินทางจะค้นหาตำแหน่งเป้าหมาย ซึ่งจะปรากฏเป็นตำแหน่งในแผนที่ (ข้อมูลนี้คือจุดหมายปลายทาง).....(1) ส่วนข้อมูลจุดเริ่มต้นการเดินทางคือจุดที่เป็นตำแหน่งพิกัด GPS ที่ติดตั้งในรถหรือ GPS ที่อยู่บนมือถือของผู้เดินทางในรถ ซึ่งข้อมูลทั้ง 2 ตำแหน่งและข้อมูลคุณสมบัติของเส้นทางที่เป็นเงื่อนไขการเดินทางจะถูกส่งไปยัง Servers ที่มีโปรแกรม Network Analysis ติดตั้งอยู่.....(2) (ปกติคุณสมบัติของเส้นทางที่เป็นเงื่อนไขการเดินทางจะถูกกำหนดโดยโปรแกรมเป็นค่าค่าพื้นฐานไว้ให้แล้ว ซึ่งผู้เดินทางสามารถเปลี่ยนแปลงได้จาก Function การตั้งค่าการนำทางและตัวเลือกเส้นทาง)

ในการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสม นอกจากโปรแกรมจะมี Input data เป็นจุดเริ่มต้นการเดินทาง จุดหมายปลายทาง และคุณสมบัติของเส้นทางแล้ว โปรแกรมยังนำค่าความเร็วในการเดินทางขณะรถวิ่งมาคำนวณระยะเวลาที่ใช้ในการเดินทางทั้งหมดด้วย (ความเร็วในการเดินทางได้จากค่าพิกัดที่ GPS บอกตำแหน่งพิกัด 2 ตำแหน่งแล้วนำมาคำนวณระยะทางและเปรียบเทียบกับเวลาที่ใช้) ส่วน Output ที่ได้จากการวิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสมจากจุดหนึ่งไปยังจุดหนึ่งจะประกอบด้วยแผนที่เส้นทางและจุดต่อเชื่อม โดยมีข้อมูลประกอบ คือ ชื่อถนน ทิศทางการเคลื่อนที่ผ่านจุดต่อเชื่อม(ตรงไปข้างหน้า เลี้ยวซ้าย-ขวาและกลับรถ) ระยะทางและระยะเวลาของแต่ละเส้นทาง ระยะทางและระยะเวลารวมในการเดินทาง.....(3)

ขั้นตอนที่ใช้วิเคราะห์เส้นทางที่เหมาะสม

เมื่อโปรแกรมรับค่าจุดเริ่มต้นการเดินทาง จุดหมายปลายทางและคุณสมบัติของเส้นทางที่ถูก Input ผ่านมือถือส่งมาที่ Servers แล้ว โปรแกรมที่ Servers จะนำค่าตำแหน่งพิกัดไปกำหนดพื้นที่ที่ครอบคลุมระหว่างจุดเริ่มต้นการเดินทางและจุดหมายปลายทางเพื่อเลือกเส้นทางที่มีคุณสมบัติตามเงื่อนไข (เช่นเลือกทุกเส้นทางหรือเส้นทางที่ไม่ใช่ทางด่วน ฯลฯ) พร้อมนำข้อมูลที่ต้องใช้ (เช่นระยะทาง เวลา ฯลฯ) มาเป็นข้อมูลในการวิเคราะห์ นอกจากนี้โปรแกรมจะนำข้อมูลจุดเชื่อมต่อที่มีข้อกำหนดการเลี้ยวมาใช้ประกอบการ Trace หาเส้นทางที่เป็นไปได้ตามเงื่อนไข (เช่น เมื่อผู้ใช้กำหนดหาเส้นทางการเดินทางที่ใกล้ที่สุดจากเส้นทางที่มีทั้งหมด  โปรแกรมจะเลือกเส้นทางที่ต่อเชื่อมกันทั้งหมด พร้อมข้อมูลจุดเชื่อมต่อที่มีข้อกำหนดการเลี้ยวมาเลือกเส้นทางแล้วนำข้อมูลระยะทางมาคำนวณหาเส้นทางที่สั้นที่สุด ทั้งนี้ด้วยเทคนิคบางประการ ตลอดจนการออกแบบขบวนการและฐานข้อมูลที่ดี การประมวลผลของโปรแกรมจึงเป็นไปอย่างรวดเร็วเพียงในเสี้ยววินาทีเท่านั้น)

เมื่อคำนวณและได้ลัพธ์เป็นเส้นทางที่สั้นที่สุดพร้อมข้อมูลชื่อถนน ทิศทางการเคลื่อนที่  ระยะทางและระยะเวลาการเดินทางเฉลี่ยของแต่ละเส้นทาง ระยะทางและระยะเวลารวมในการเดินทางแล้ว โปรแกรมจะส่งข้อมูลเส้นทางพร้อมแผนที่ครอบคลุมพื้นที่เส้นทางที่ได้จาก  Servers กลับมาที่มือถือ อย่างไรก็ตาม หากกำหนดให้โปรแกรมแสดงทั้งแผนที่และภาพถ่ายจากดาวเทียม พร้อมกำหนดให้มีข้อมูลเสียงอธิบายเส้นทางการเดินทางด้วย โปรแกรมจะตรวจสอบข้อมูลเส้นทางและข้อมูลจุดเชื่อมต่อ เพื่อเลือกหรือเตรียม Files เสียงส่งมาที่มือถือเพื่อแสดงภาพตลอดการเดินทางพร้อมเสียงอธิบายเส้นทางเมื่อถึงจุดที่จะมีการเปลี่ยนแปลงเส้นทางหรือเมื่อเดินทางออกนอกเส้นทางที่โปรแกรมแนะนำไว้

จะสังเกตได้ว่า เมื่อมีการเดินทางขบวนการทำงานของ GPS ที่มือถือจะนำค่าพิกัดโลกที่คำนวณได้มาเปรียบเทียบกับค่าพิกัดบนเส้นทางและทางแยกที่ Servers ส่งมาเก็บเป็น Temporary Files ที่มือถือ หากค่าพิกัดของ GPS ที่มือถือมาอยู่ในบริเวณที่ต้องมีการเปลี่ยนแปลงเส้นทาง ข้อมูลเสียงจะอธิบายการเดินทาง เช่น อีก....เมตร....ขับตรงไป ...เลี้ยวซ้าย ....เลี้ยวขวา ....กลับรถ (สังเกตได้ว่าข้อความเสียงจะเป็นข้อความซ้ำ ๆ นั่นหมายถึงโปรแกรมจะมี File ข้อมูลเสียงอยู่จำนวนหนึ่ง การเรียก File มาใช้งานจะ Active ตามเงื่อนไข เช่น อีก 50 เมตรกำหนดให้เลี้ยวซ้าย โปรแกรมก็จะเลือก File เสียงที่มีข้อความดังกล่าวมาใช้งาน)

หากค่าพิกัดของ GPS ที่มือถือหลุดออกจากตำแหน่งของเส้นทาง (ตามระยะเวลาหรือระยะทางที่กำหนด) โปรแกรมจะรับรู้ว่ามีการเดินทางผิดเส้นทางที่แนะนำไว้ ตำแหน่งข้อมูล GPS ณ ตำแหน่งนั้นจะถูกนำมาเป็น จุดเริ่มต้นการเดินทางใหม่ นำค่าความเร็วเฉลี่ยในการเดินทางขณะรถวิ่งขณะนั้น และนำข้อมูลจุดหมายปลายทางและคุณสมบัติของเส้นทางเดิมมาเป็นค่า Input วิเคราะห์เส้นทางใหม่ แล้วส่ง Output กลับมาที่มือถือ เพื่อบอกเส้นทางใหม่ที่โปรแกรมวิเคราะห์ได้มาแสดงเป็นข้อมูลเตือนผู้เดินทาง

ข้อสังเกตที่น่าพิจารณา คือ มีเทคนิคใดที่โปรแกรมสามารถคำนวณได้รวดเร็วเป็นปัจจุบันทั้ง ๆ ที่มีจำนวนผู้ใช้ระบบจำนวนมากมายในเวลาเดียวกัน ซึ่งจะตั้งข้อสังเกตและอภิปรายในตอนที่ 4 ต่อไป