OPRACOWANIE METODOLOGII LICZENIA WSKAŹNIKA MIĘDZYGAŁĘZIOWEJ DOSTĘPNOŚCI TRANSPORTOWEJ TERYTORIUM POLSKI ORAZ JEGO OSZACOWANIE

Transkrypt

1 !! OPRACOWANIE METODOLOGII LICZENIA WSKAŹNIKA MIĘDZYGAŁĘZIOWEJ DOSTĘPNOŚCI TRANSPORTOWEJ TERYTORIUM POLSKI ORAZ JEGO OSZACOWANIE O pracowanie wykonane dla Ministerstwa Rozwoju Regionalnego Z espół badawczy: doc. dr hab. Tomasz Komornicki (kierownik projektu) dr Przemysław Śleszyński mgr Wojciech Pomianowski dr Piotr Rosik mgr Piotr Siłka mgr Marcin Stępniak Warszawa grudzień 2008

2 Spis teści 1. UWAGI WSTĘPNE ZAŁOśENIA OGÓLNE MODELU EKONOMETRYCZNEGO SZACUNEK FAKTYCZNEJ STRUKTURY PRACY PRZEWOZOWEJ NA POZIOMIE KRAJOWYM I WOJEWÓDZKIM DOSTĘPNOŚĆ DO SIECI TRANSPORTOWYCH (DOSTĘPNOŚĆ [A]) DOSTĘPNOŚĆ CZASOWA RZECZYWISTA (DOSTĘPNOŚĆ [B]) Budowa modelu topologicznego sieci transportowej Polski Opracowanie podkładów kartograficznych (GIS) dla sieci transportowych Drogi kołowe Linie kolejowe Śródlądowe drogi wodne Połączenia lotnicze Obliczenie mas węzłów Budowa modeli ruchu Obliczenie wskaźnika dostępności czasowej APLIKACJA OBSŁUGUJĄCA MODEL Uwagi uŝytkowe Symulacja Aktualizacja danych Wizualizacja i eksport wyników WSKAŹNIKI WYJŚCIOWE OBLICZONE DLA ROKU Wyniki obliczeń Interpretacja wyników obliczeń...29 BIBLIOGRAFIA...31 ZAŁĄCZNIK 1. Rozszacowanie pracy przewozowej według województw...35 ZAŁĄCZNIK 2. Wskaźnik dostępności do sieci transportowych [A]

3 1. UWAGI WSTĘPNE Dostępność komunikacyjna jest jednym z częściej uŝywanych pojęć w badaniach regionalnych, przy czym rozwój tego typu studiów notuje się szczególnie od lat ). Na wstępie wskazane jest dokonanie rozróŝnienia pomiędzy pojęciem dostępności przestrzennej potencjalnej (ang. accessibility lub potential accessibility), a pojęciem osiągalności (availability). Osiągalność, w przeciwieństwie do dostępności, jest uwarunkowana równieŝ moŝliwościami osób i przedsiębiorstw, np. ekonomicznymi, związanymi z kosztami zakupu usługi, przez co nie jest ona dostępna dla wszystkich uŝytkowników. A zatem, opracowywany wskaźnik międzygałęziowej dostępności transportowej będzie miarą dostępności potencjalnej, zakładający powszechność dostępu, czyli skorzystania z usługi transportowej 2. W literaturze naukowej i zastosowaniach praktycznych sformułowano bardzo wiele definicji dostępności. Klasyczna miara podana przez C.D. Harrisa, a następnie rozwinięta przez W. Hansena (1959), opisuje dostępność (X i ) w rejonie i poprzez uwzględnienie składnika atrakcji (D j ) i przeszkody f(c ij ): X i = n j= 1 D j f ( c ) Z kolei podstawowa miara dostępności przestrzennej w regionie X i odniesiona czasem przejazdu pomiędzy punktem źródłowym i docelowym t ij do powierzchni tego regionu S wyrazić moŝna zmodyfikowanym wzorem podanym w opracowaniu W. Hansena (1959), w którym : = j ij X i 2 przy czym uŝyty kwadratowy wykładnik potęgowy moŝe być zastąpiony innym (np. sześcianem). Innym fundamentalnym załoŝeniem w analizach dostępności przestrzennej jest wykorzystanie modelu grawitacji, znanego z nauk fizycznych, a zastosowanego w XIX wieku w naukach społecznych. ZaleŜność oddziaływania dwóch ośrodków o masach M 1 i M 2 połoŝonych w odległości s wyraŝa się ogólnym wzorem: t S ij 1 W Polsce dostępne są przeglądy badań zawarte zwłaszcza w pracach Z. Taylora, 1999, Przestrzenna dostępność miejsc zatrudnienia, kształcenia i usług a codzienna ruchliwość ludności wiejskiej, Prace Geograficzne, 171, Instytut Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, Warszawa, 239 s. oraz Z. Taylor, 1997, Dostępność miejsc pracy, nauki i usług w obszarach wiejskich jako przedmiot badań geografii społeczno-ekonomicznej próba analizy krytycznej, Przegląd Geograficzny, 70, 1-2, s Zob. teŝ K. Sobczak (1985) i K. Warakomska (1992), a za granicą ostatnio zwłaszcza opracowania takich autorów jak R. Bruinsma i P. Rietveld (1998), S. Baradaran i P. Ramjerdi (2001), B. Harris (2001) oraz M.F. Guagliardo (2004). 2 W praktyce zagadnienia kosztowe będą jednak w pewnej, dosyć znacznej mierze waŝone istniejącą i prognozowaną strukturą przewozów, która przecieŝ wynika w duŝym stopniu z róŝnic kosztowych róŝnego rodzaju transportu, z powodu których między innymi, np. transport lotniczy ma właśnie znikomy udział w tej strukturze. 2

4 M1M 2 G = k s przy czym w klasycznej formule masy dwóch ośrodków wyraŝane są liczbą mieszkańców, odległość jest mierzona długością odcinka pomiędzy M 1 i M 2, natomiast wykładnik k jest kwadratem (W. Isard, który po raz pierwszy zastosował ten model w teorii rozwoju regionalnego, 1954, przyjął wykładnik równy jedności). W praktyce masy są często wyraŝane wskaźnikiem ekonomicznym, np. PKB, a odległość mierzona czasem przejazdu. ChociaŜ przyjmuje się, Ŝe do gospodarki przestrzennej model potencjału wprowadził wspomniany ojciec regionalistyki W. Isard, w naukach społecznych koncepcja ta była stosowana przez W. Ravensteina w XIX wieku, ponadto model grawitacyjny odnajdziemy w ekonomicznej teorii Heckschera-Ohlina. Na zakończenie moŝna podać najprostszy wskaźnik dostępności transportowej regionu, w którym potencjał społeczno-ekonomiczny jest odniesiony do czasu przejazdu. W Polsce zastosowali go ostatnio P. Rosik i M. Szuster (2008): = j Q j Ai α cij gdzie A i dostępność podregionu, Q j działalności dostępne w podregionie j (liczba mieszkańców lub wartość dodana brutto), c ij czas najszybszego połączenia komunikacyjnego (samochód oraz pociąg) z podregionu i do podregionu j, α = 1. Współcześnie, rozszerzając klasyfikacje B. Harrisa (2001), W. Luo i F. Wanga (2003) oraz M. Niedzielskiego i P. Śleszyńskiego (2008), podejście do badania dostępności moŝna sklasyfikować na czterech płaszczyznach: 1) ujawniona-potencjalna, 2) przestrzennaaprzestrzenna, 3) indywidualna-lokalizacyjna oraz 4) dostępność do i dostępność czym. Ich kombinacje dają dalej 15 kategorii (4 2-1), a róŝnice między nimi dotyczą właśnie jednego z wymienionych, dychotomicznych wymiarów: ujawnionego (istniejącego, realnego) i potencjalnego (prawdopodobnego), następnie przestrzennego (fizycznego, dającego się zlokalizować w przestrzeni geodezyjnej) i aprzestrzennego (uwzględnienie samego faktu dostępności), indywidualnego (z punktu widzenia pojedynczej osoby lub obiektu) wobec zbioru miejsc (lokalizacyjnego) oraz czy badamy samą dostępność ( do ), czy teŝ formy jej realizacji ( czym ). W pracach aplikacyjnych stosuje się zatem bardzo zróŝnicowane metody pomiaru dostępności przestrzennej i transportowej. Związane jest to nie tyle ze złoŝonością samych systemów komunikacyjnych, co z obiektywnymi trudnościami związanymi z pomiarem czasu lub kosztów przejazdu w określonych warunkach drogowych, klimatycznych, itp. Jak wiadomo, nawet przy takich samych wskaźnikach inŝynieryjno-technicznych i administracyjnych (przepustowość dróg, ograniczenia kodeksowe), faktyczna dostępność komunikacyjna moŝe się bardzo znacząco róŝnić. Z tego względu w praktyce transportoworegionalnej uŝywa się prostych, ale porównywalnych metod badań. MoŜna je podzielić na dwie podstawowe grupy: 3

5 dostępność [A] mierzona samym faktem istnienia określonej infrastruktury, względnie stanu jej rozbudowy, w danym regionie (funkcjonowanie portu lotniczego, długość autostrad itd.); dostępność [B] mierzona faktycznym czasem lub kosztem dojazdu do określonych miejsc. Z załoŝeń takich wychodzą m.in. prace wykonywane w projektach IASON oraz ESPON (1.2.1, 1.1.3) oparte na konstrukcji pełnej macierzy wzajemnej dostępności pomiędzy regionami (NUTS 3) Europy. Z opisanych powyŝej względów spotykane w literaturze europejskiej badania międzyregionalne dostępności przestrzennej i transportowej obarczone są jednak pewną niedokładnością. Przykładowo utrudnione jest porównywanie tego wskaźnika pomiędzy krajami tak zróŝnicowanymi pod względem wielkości NUTS-3 jak Polska i Niemcy. Przygotowany sposób obliczania wskaźnika średniej międzygałęziowej dostępności transportowej próbuje przezwycięŝyć te niedoskonałości oraz ograniczenia i wskazać nowe, bardziej poprawne metodologicznie i metodycznie rozwiązania. Zaproponowano komplementarne wskaźniki podstawowe ([A] i [B]), uzupełniając je o zróŝnicowanie wagi dostępności do poszczególnych ośrodków zaleŝnie od ich pozycji w systemie osadniczym i społeczno-ekonomicznym kraju. Przedstawiane podejścia wynikają między innymi z doświadczenia w pracach studialnych z zakresu gospodarki przestrzennej oraz geografii ekonomicznej i transportu, w tym w projektach badawczych IASON oraz ESPON (1.1.3., i inne). Zaproponowana metoda konstrukcji wskaźnika ma charakter oryginalny i moŝe potencjalnie stanowić wkład Polski w badania przestrzenne w skali Unii Europejskiej. Opracowane wskaźniki powinny słuŝyć ocenie efektywności istniejących i planowanych systemów transportowych w nawiązaniu do celów polityki regionalnej i polityki spójności. Spośród dwóch podstawowych miar dostępności przestrzennej, z istnieniem infrastruktury transportowej bezpośrednio wiąŝe się czas dotarcia. Koszt przewozu osób lub towarów pozostaje silnie uwarunkowany od takich elementów jak polityka taryfowa przewoźników lub ceny paliw, a te nie dają się bezpośrednio skwantyfikować w modelu przestrzennym. Tym samym bazową miarą dostępności uŝytą do konstrukcji wskaźnika [B] był czas. Wskaźnik [B] ilustruje dostępność wewnętrzną terytorium Polski. Oznacza to, Ŝe jest on syntetyczną miarą wzajemnej dostępności czasowej punktów połoŝonych na terytorium kraju. Dodatkowo moŝliwe jest jednak wygenerowanie odrębnych wskaźników dla najwaŝniejszych przejść granicznych (w strefie Schengen dla miejsc przecięcia granicy przez infrastrukturę liniową), co pośrednio pozwala na określanie równieŝ poziomu dostępności do sieci zewnętrznych. 4

6 2. ZAŁOśENIA OGÓLNE MODELU EKONOMETRYCZNEGO ZałoŜono, Ŝe dostępność transportowa jest miarą ogólną i powinna być opisana zarówno poprzez miary typu [A] jak i [B]: dostępność do sieci transportowych (dostępność [A]), określona została na podstawie identyfikacji w regionie danego rodzaju infrastruktury (w sensie ilościowym i jakościowym), przy odniesieniu do liczby ludności i powierzchni jednostki; dostępność przestrzenna [B]. ZałoŜenie rzeczywistej dostępności przestrzennej ma zasadniczy wpływ na porównania międzyregionalne. Dostępność została zmierzona faktycznym czasem przejazdu w poszczególnych sieciach transportowych z uwzględnieniem znaczenia poszczególnych relacji pomiędzy wybranymi ośrodkami (węzłami rzeczywistymi). Przy konstrukcji obydwu wskaźników przyjęto następujące załoŝenia ogólne: proporcjonalność udziału róŝnych rodzajów transportu. Polega ona na zróŝnicowaniu wag poszczególnych rodzajów transportu, zgodnie z ich aktualną lub prognozowana pracą przewozową (po jej rozszacowaniu na poziom wojewódzki); proporcjonalność rangi poszczególnych węzłów systemu transportowego. W modelu większy wpływ na ogólny wskaźnik ma dostępność do tych ośrodków których pozycja w systemie osadniczym i ekonomicznym kraju jest wyŝsza. O randze decydowały te elementy społeczno-gospodarcze, które w większym stopniu są związane z rozwojem (np. ludność mobilna i przedsiębiorstwa); zmienność systemu. Ma znaczenie ze względu na zmieniające się warunki otoczenia, powodowane sukcesywną reorganizacją sieci transportowej, tj. oddawaniu do uŝytku nowych odcinków dróg, otwieraniu portów lotniczych, itd. Oznaczało to konieczność zachowania moŝliwości implementacji przyszłych: - elementów sieci transportowych, - wskaźników demograficznych i ekonomicznych opisujących regiony i węzły, - zmian w strukturze modalnej pracy przewozowej (w transporcie towarowym i pasaŝerskim); równe znaczenie transportu towarowego i pasaŝerskiego. Przy konstrukcji wskaźników obliczenia dokonywane były odrębnie dla obu podstawowych rodzajów transportu. Dla kaŝdego z nich przyjmowano inne wagi węzłów rzeczywistych. Odrębnie teŝ rozszacowywano pracę przewozową. Wskaźniki końcowe są średnia arytmetyczną z obu uzyskanych wartości. Uznano, Ŝe w warunkach polskich nie ma podstaw merytorycznych do stwierdzenia, ze przewozy osób są istotniejsze niŝ towarów, albo odwrotnie; 5

7 dodatkowo, przy wskaźnikach typu B załoŝono symetrię relacji między węzłami transportowymi, a więc dla kaŝdej pary węzłów w1 i w2 identyczne parametry ruchu w kierunku w1->w2 i w2->w1. Ponadto przyjęto, Ŝe wszystkie wykorzystane w modelu dane muszą pochodzić z z osiągalnych źródeł. Za takie uznano informacje dostępne w GUS oraz w raportach z realizacji programów operacyjnych współfinansowanych przez Unię Europejską (ewentualnie w raportach Ministerstwa Infrastruktury związanych z realizacją inwestycji drogowych w systemie koncesyjnym). Dane te są moŝliwe do wprowadzenia do przygotowanego w ramach Zamówienia programu komputerowego. Na podstawie wstępnych załoŝeń metodologicznych przyjąć moŝna Ŝe otrzymany wskaźnik [B] jest syntetyczną miarą wzajemnej potencjalnej dostępności czasowej najwaŝniejszych krajowych ośrodków osadniczych oraz węzłów transportowych (wewnętrznych i granicznych) uwzględniającą wszystkie podstawowe rodzaje transportu (w proporcji do ich udziału w pracy przewozowej) oraz waŝoną poziomem rozwoju społeczno-gospodarczego. Miara moŝe być obliczona oddzielnie dla transportu towarów i pasaŝerów, a ponadto w podziale na 16 województw i cztery rodzaje transportu (drogowy, kolejowy, lotniczy i Ŝeglugę śródlądową). 6

8 3. SZACUNEK FAKTYCZNEJ STRUKTURY PRACY PRZEWOZOWEJ NA POZIOMIE KRAJOWYM I WOJEWÓDZKIM Podstawowym problemem, który naleŝało rozwiązać celem prawidłowej konstrukcji wskaźnika było określenie faktycznej struktury modalnej pracy przewozowej (z uwzględnieniem indywidualnego transportu drogowego) oraz jej rozszacowanie do poziomu wojewódzkiego. Było to konieczne poniewaŝ udziały poszczególnych rodzajów transportu w róŝnych województwach są inne. Do zmiennych wprowadzanych do modelu (oraz do programu komputerowego) celem określenia udziałów pracy przewozowej poszczególnych gałęzi transportu w transporcie pasaŝerskim i towarowym ogółem naleŝą (szczegółowy opis wraz ze źródłem danych w Załączniku 1): praca przewozowa w mln pasaŝerokilometrów, przejazdy motoryzacją indywidualną z wykluczeniem transportu miejskiego w aglomeracjach i innych miastach, praca przewozowa w mln pasaŝerokilometrów, transport samochodowy, praca przewozowa w mln pasaŝerokilometrów, transport kolejowy, ruch pasaŝerów w portach lotniczych ogółem (krajowy i zagraniczny), praca przewozowa w mln tonokilometrów, transport samochodowy, praca przewozowa w mln tonokilometrów, transport kolejowy, praca przewozowa w mln tonokilometrów, Ŝegluga śródlądowa. Pod pojęciem pracy przewozowej rozumie się w projekcie iloczyn wykonanych przez środki transportu: długości drogi transportowej oraz, w zaleŝności od rodzaju transportu: w transporcie pasaŝerskim liczby przewiezionych osób, wynik jest wyraŝany w pasaŝerokilometrach (paskm), w transporcie towarowym liczby ton przewiezionego towaru, wynik jest wyraŝany w tonokilometrach (tonakm). Wartości wymienionych zmiennych są dostępne w corocznych publikacjach GUS (Transport Wyniki Działalności). Wyjątkiem jest praca przewozowa wykonywana motoryzacją indywidualną. W jej przypadku oparto się na prognozie pracy przewozowej wykonanej przez J. Burnewicza (2007; szczegóły w Załączniku 1) Wyodrębniono sześć wskaźników krajowych oraz sześć wojewódzkich (tabela 1) 3. 3 Zrezygnowano z transportu wodnego śródlądowego pasaŝerskiego oraz lotniczego transportu towarowego ze względu na śladowy udział w pracy przewozowej ogółem. 7

9 Tabela 1. Nazwa wskaźnika udziału pracy przewozowej (krajowego oraz wojewódzkiego) w zaleŝności od gałęzi i rodzaju transportu Nazwa wskaźnika krajowego (PL) Nazwa wskaźnika wojewódzkiego (i) Gałąź transportu UdpPL Udpi (d) drogowy (p) pasaŝerski UkpPL Ukpi (k) kolejowy (p) pasaŝerski UlpPL Ulpi (l) lotniczy (p) pasaŝerski UwpPL Uwpi (w) wodny śródlądowy (p) pasaŝerski UdtPL Udti (d) drogowy (t) towarowy UktPL Ukti (k) kolejowy (t) towarowy UltPL Ulti (l) lotniczy (t) towarowy UwtPL Uwti (w) wodny śródlądowy (t) towarowy Rodzaj transportu Udziały pracy przewozowej w transporcie drogowym, kolejowym, lotniczym oraz wodnym śródlądowym dla transportu pasaŝerskiego i towarowego w Polsce obliczono za pomocą wskaźnika krajowego opisanego wzorem (szczegółowy opis w załączniku): (1) gdzie: udział pracy przewozowej gałęzi m transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) w pracy przewozowej transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) ogółem w Polsce, wielkość pracy przewozowej gałęzi m transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) w Polsce, M zbiór gałęzi transportu [drogowy (d), kolejowy (k), lotniczy (l), wodny śródlądowy (w)], ( i m = {d, k, l, w}, R zbiór rodzajów transportu [pasaŝerski (p) lub towarowy (t)], i r = {p, t}. W tabeli 2 przedstawiono wartości wskaźników krajowych obliczone za pomocą wzoru (1). Tabela 2. Wskaźniki krajowe udziału poszczególnych gałęzi transportu w pracy przewozowej w transporcie pasaŝerskim i towarowym ogółem w 2008 r. (dane za rok 2007) Rodzaj transportu Gałąź transportu drogowy kolejowy lotniczy wodny śródlądowy PasaŜerski 0,9001 0,0784 0,0215 0,0000 Towarowy 0,7416 0,2522 0,0000 0,0062 Następnie zbadano udziały gałęzi transportu w pracy przewozowej ogółem w poszczególnych województwach. Udziały pracy przewozowej dla transportu pasaŝerskiego i towarowego w województwach obliczono za pomocą wskaźnika opisanego wzorem (szczegółowy opis w załączniku): 8

10 gdzie: udział pracy przewozowej gałęzi m transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) w województwie i, w pracy przewozowej transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) ogółem w województwie i, udział pracy przewozowej gałęzi m transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) w pracy przewozowej transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) ogółem (wskaźnik krajowy), wielkość pracy przewozowej (eksploatacyjnej) gałęzi m transportu rodzaju r (pasaŝerskiego lub towarowego) w województwie i, M zbiór gałęzi transportu [drogowy (d), kolejowy (k), lotniczy (l), wodny śródlądowy (w)] ( i m = {d, k, l, w}, R zbiór rodzajów transportu [pasaŝerski (p) lub towarowy (t)] i r = {p, t}, N zbiór województw i i = {02,04,06,,32}. W tabeli 3 przedstawiono wartości wskaźników wojewódzkich obliczone za pomocą wzoru (2). (2) Tabela 3. Wskaźniki wojewódzkie udziału poszczególnych gałęzi transportu w pracy przewozowej w transporcie pasaŝerskim ogółem i towarowym ogółem Województwo Transport pasaŝerski Transport towarowy drogowy kolejowy lotniczy drogowy kolejowy wodny śródlądowy Dolnośląskie 0,9172 0,0638 0,0190 0,6557 0,3232 0,0211 Kujawsko-Pomorskie 0,9153 0,0814 0,0033 0,7122 0,2869 0,0009 Lubelskie 0,9383 0,0617 0,0000 0,7811 0,2189 0,0000 Lubuskie 0,9458 0,0540 0,0002 0,7584 0,2405 0,0010 Łódzkie 0,9252 0,0704 0,0044 0,7932 0,2068 0,0000 Małopolskie 0,8887 0,0669 0,0444 0,7366 0,2613 0,0022 Mazowieckie 0,8407 0,0902 0,0692 0,8428 0,1572 0,0000 Opolskie 0,9167 0,0833 0,0000 0,6699 0,3035 0,0266 Podkarpackie 0,9235 0,0691 0,0075 0,7355 0,2645 0,0000 Podlaskie 0,9552 0,0448 0,0000 0,8773 0,1227 0,0000 Pomorskie 0,8603 0,1033 0,0364 0,7566 0,2382 0,0052 Śląskie 0,9027 0,0758 0,0214 0,6486 0,3477 0,0037 Świętokrzyskie 0,9242 0,0758 0,0000 0,6989 0,2997 0,0014 Warmińsko-Mazurskie 0,9190 0,0810 0,0000 0,8135 0,1865 0,0000 Wielkopolskie 0,8969 0,0933 0,0099 0,7381 0,2619 0,0000 Zachodniopomorskie 0,8938 0,1008 0,0054 0,6925 0,2446 0,0629 9

11 4. DOSTĘPNOŚĆ DO SIECI TRANSPORTOWYCH (DOSTĘPNOŚĆ [A]) Do zmiennych wprowadzanych w części projektu pt.: Dostępność do sieci transportowych (dostępność [A]) przez Zamawiającego naleŝą (szczegółowy opis wraz ze źródłem danych w Załączniku 2): liczba ludności, długość dróg publicznych o twardej nawierzchni ogółem (km), długość dróg krajowych (km), długość dróg ekspresowych (km), długość autostrad (km), długość linii kolejowych eksploatowanych według województw ogółem (km), długość linii kolejowych eksploatowanych według województw w czterech przedziałach według maksymalnej dopuszczalnej prędkości, przepustowość portów lotniczych (mln pasaŝerów), praca przewozowa według gałęzi i rodzaju transportu (por. podrozdział 3). Dostępność typu A jest rozumiana jako stan wyposaŝenia infrastrukturalnego kraju (województwa), niezaleŝny od stopnia uŝytkowania infrastruktury oraz relacji przestrzennofunkcjonalnych. W przypadku infrastruktury drogowej i kolejowej uwzględniono zarówno ilość, tj. długość dróg transportowych, jak i jakość infrastruktury, tj. długość wybranych kategorii dróg transportowych waŝoną maksymalną dopuszczalną prędkością (szczegółowy opis waŝenia kategorii dróg samochodowych i linii kolejowych w załączniku). W przypadku transportu lotniczego jako miarę wyposaŝenia infrastrukturalnego wybrano przepustowość portów lotniczych. Przy transporcie wodnym-śródlądowym długość dróg wodnych. Obliczono sześć komponentów do których naleŝą: x1 (Sdilo) wyposaŝenie w infrastrukturę drogową (wskaźnik ilościowy), x2 (Sdjak) wyposaŝenie w infrastrukturę drogową (wskaźnik jakościowy), x3 (Skilo) wyposaŝenie w infrastrukturę kolejową (wskaźnik ilościowy), x4 (Skjak) wyposaŝenie w infrastrukturę kolejową (wskaźnik jakościowy), x5 (Sl) wyposaŝenie w infrastrukturę lotniczą, x6 (Sw) wyposaŝenie w infrastrukturę wodną śródlądową. Sześć komponentów wyposaŝenia infrastrukturalnego uŝyto w celu uzyskania trzech modalnych wskaźników dostępności do sieci transportowych (szczegółowy opis wraz ze wzorami w załączniku 2): wskaźnik 1 (POP) opisujący stan wyposaŝenia infrastrukturalnego w przeliczeniu na liczbę mieszkańców, wskaźnik 2 (AREA) opisujący stan wyposaŝenia infrastrukturalnego w przeliczeniu na powierzchnię obszaru, wskaźnik 3 (POPAREA) będący wskaźnikiem średniowaŝonym, uwzględniającym zarówno liczbę mieszkańców jak i 10

12 powierzchnię badanego obszaru 4. Z uwagi na najbardziej syntetyczny charakter, do prezentacji w wynikach modelu wybrano wskaźnik 3. W celu obliczenia wskaźnika międzygałęziowego dostępności do sieci transportowych uwzględniono znaczenie poszczególnych gałęzi transportu, które wynika z udziału gałęzi w pracy przewozowej (patrz podrozdział 3 i załącznik 1). ZałoŜono, Ŝe udział w pracy przewozowej gałęzi m to średnia z udziałów w pracy przewozowej gałęzi m w transporcie pasaŝerskim i transporcie towarowym. Otrzymano następujące relatywne wskaźniki wojewódzkie dostępności do sieci transportowych [A] (tabela 5). Tabela 5. Wielkości relatywnych wojewódzkich wskaźników dostępności do sieci transportowych [A] Województwo Relatywne wojewódzkie wskaźniki dostępności [A] POP AREA POPAREA Dolnośląskie 0,9902 1,1735 1,0780 Kujawsko-Pomorskie 1,0426 0,9832 1,0124 Lubelskie 1,0650 0,7555 0,8970 Lubuskie 1,5911 0,9409 1,2235 Łódzkie 1,0048 1,1607 1,0799 Małopolskie 0,7976 1,4094 1,0602 Mazowieckie 0,8806 1,0505 0,9618 Opolskie 1,4258 1,2945 1,3586 Podkarpackie 0,8599 0,8289 0,8443 Podlaskie 1,4340 0,6969 0,9997 Pomorskie 0,8258 0,8149 0,8203 Śląskie 0,6190 1,9217 1,0906 Świętokrzyskie 1,2591 1,1286 1,1921 Warmińsko-Mazurskie 1,5513 0,7510 1,0794 Wielkopolskie 1,1115 1,0326 1,0713 Zachodniopomorskie 1,2771 0,7745 0,9945 Polska 1,0000 1,0000 1,0000 Uwzględnienie dynamiki zmian wskaźnika krajowego i wskaźników wojewódzkich w czasie wymaga przypisania wag sześciu komponentom wyposaŝenia infrastrukturalnego. Wagi komponentów wynikają z udziału poszczególnych gałęzi transportu w pracy przewozowej 5. Dla transportu drogowego i kolejowego, gdzie rozróŝniono ilościowe i jakościowe komponenty infrastrukturalne, przyjęto Ŝe jakość infrastruktury jest tak samo 4 Sugeruje się uŝycie wskaźnika średniowaŝonego (wskaźnik 3 POPAREA). Przyjęcie wskaźnika 1 (POP) premiuje województwa o niskiej gęstości zaludnienia. Przyjęcie wskaźnika 2 (AREA) nie uwzględnia informacji o licznie ludności, która w znacznej mierze determinuje gęstość sieci transportowych. Wskaźnik 3 (POPAREA - średniowaŝony) uwzględnia zarówno liczbę mieszkańców danego województwa jak i jego powierzchnię. 5 Dla transportu lotniczego i wodnego śródlądowego, gdzie wielkość komponentu wyposaŝenia infrastrukturalnego w niektórych województwach w okresie bazowym wynosi zero, w celu uzyskania dynamiki zmian i uniknięcia dzielenia przez zero dodano do wszystkich województw te same wielkości, które nie wpływają na ostateczny wynik analizy a pozwalają uzyskać dynamikę wskaźnika międzygałęziowego. 11

13 waŝna jak jej ilość. W tabeli 6 podano wagi ilościowych i jakościowych komponentów wyposaŝenia infrastrukturalnego w 2008 r. Tabela 6. Wagi ilościowych i jakościowych komponentów wyposaŝenia infrastrukturalnego gałęzi transportu w 2008 r. (na podstawie danych dotyczących pracy przewozowej w 2007 r.) Nazwa komponentu Waga komponentu x1 (Sdilo) x2 (Sdjak) x3 (Skilo) X4 (Skjak) x5 (Sl) x6 (Sw) 0,4104 0,4104 0,0827 0,0827 0,0107 0,0031 Wskaźniki dynamiki (wzory w załączniku 2) powalają określić procentowy wzrost dostępności do sieci transportowych (dostępności typu [A]) czyli procentowy wzrost wyposaŝenia infrastrukturalnego kraju lub województwa w stosunku do okresu bazowego. Przykładowo uzyskana wysokość wskaźnika w 2009 roku równa 1,05 dla Polski i 1,013 dla województwa dolnośląskiego oznacza wzrost wyposaŝenia infrastrukturalnego w stosunku do 2008 roku (okres bazowy) o 5% w Polsce, a w województwie dolnośląskim o 1,3%. W celu uzyskania nowego zróŝnicowania międzyregionalnego w wyposaŝeniu infrastrukturalnym w kolejnych latach naleŝy uzyskane wskaźniki dynamiki przemnoŝyć przez otrzymane w tabeli 1 relatywne wojewódzkie wskaźniki dostępności do sieci transportowych [A]. 12

14 5. DOSTĘPNOŚĆ CZASOWA RZECZYWISTA (DOSTĘPNOŚĆ [B]) 5.1. Budowa modelu topologicznego sieci transportowej Polski W modelu zawarto najwaŝniejsze szlaki transportowe i węzły. Odcinki obejmowały nakładające się na siebie sieci drogową, kolejową, Ŝeglugi śródlądowej oraz lotniczą (przy załoŝeniu potencjalnej moŝliwości realizacji połączeń między wszystkimi krajowymi portami lotniczymi). Oprócz infrastruktury istniejącej, bazowa sieć topologiczna zawiera nowotrasowane odcinki planowane do realizacji (drogowe i kolejowe na podstawie programów operacyjnych okresu ). Dokonano wyboru węzłów osadniczych, dla których obliczana była wzajemna dostępność czasowa. Przyjęto roboczo, Ŝe węzłami tymi są ośrodki powiatowe reprezentujące masę całych jednostek powiatowych (NUTS4). Przyjęty podział na powiaty wymagał jednak pewnych modyfikacji na potrzeby analizy. PoniewaŜ dalsze obliczenia miały wykorzystywać połoŝenie nie tyle samych powiatów, co ich stolic administracyjnych, konieczna była agregacja. Zastosowano ją w trzech kategoriach przypadków: a) powiaty ziemskie leŝące w otoczeniu odpowiednich powiatów grodzkich (np. Biała Podlaska, Jelenia Góra, Radom); b) powiaty w zespołach wieloośrodkowych (Trójmiasto, konurbacja górnośląska), c) powiaty podmiejskie leŝące w strefach podmiejskich największych ośrodków (Warszawa, Szczecin, Gdańsk, Poznań, Łódź, Wrocław, Katowice, Kraków, Lublin). W agregacji stref podmiejskich sugerowano się wynikami analiz prowadzonych w programie badawczym ESPON 1.4.3, gdzie zdelimitowano Funkcjonalne Obszary Miejskie. W efekcie spośród wszystkich 379 powiatów, po procesie agregacji powstała baza 286 jednostek przestrzennych i ta sama liczba reprezentujących je węzłów. Były one przyjmowane do macierzy obliczeń czasów przejazdów w poszczególnych kategoriach transportu (drogowy, kolejowy, śródlądowy i powietrzny). Sieć 286 węzłów rzeczywistych uzupełniono (oddzielnie dla sieci drogowej i dla kolejowej) węzłami technicznymi odpowiadającymi mniejszym jednostkom osadniczym lub skrzyŝowaniom poszczególnych elementów sieci (w tym m.in. planowanym węzłom na autostradach i drogach ekspresowych). Trzeba podkreślić, Ŝe obliczanie tras i czasu przejazdu (patrz niŝej) odbywało się na pełnym grafie obejmującym węzły techniczne, w tym powiatowe wyeliminowane przez procedurę agregacji. Jako punkt wyjścia dla modelu topologicznego przyjęto sieć drogową obsługującą wszystkie wybrane węzły rzeczywiste. Dla sieci kolejowej, Ŝeglugowej i lotniczej, zbiór węzłów rzeczywistych ograniczał się do punktów, w których dana sieć jest osiągalna Opracowanie podkładów kartograficznych (GIS) dla sieci transportowych 13

15 Drogi kołowe Wyjściowym źródłem danych dla opracowania podkładu drogowego na potrzeby niniejszego projektu była Cyfrowa Mapa Polski, wykonana w Pracowni Kartografii i Systemów Informacji Geograficznej Instytutu Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, obejmująca następujące kategorie dróg: autostrady, krajowe dwujezdniowe, krajowe jednojezdniowe, ekspresowe dwujezdniowe, ekspresowe jednojezdniowe, wojewódzkie dwujezdniowe, wojewódzkie jednojezdniowe ulepszone, wojewódzkie jednojezdniowe zwykłe, wojewódzkie dwujezdniowe ulepszone, lokalne. W toku prac dokonano aktualizacji materiału oraz eliminacji dróg gruntowych i większości dróg lokalnych, zgodnie z wymogami modelu. W przypadku dróg lokalnych, zachowano połączenia niezbędne do uzupełniana sieci dróg wojewódzkich, zapewniających przepustowość sieci. Miało to miejsce np. w przypadku waŝnych połączeń powiatowych czy niektórych dróg w miastach. Aktualność danych została sprawdzona na podstawie dostępnych źródeł kartograficznych z uwzględnieniem równieŝ źródeł elektronicznych m.in. materiałów Generalnej Dyrekcji Dróg i Autostrad a takŝe informacji prasowych dotyczących otwarcia nowych dróg czy teŝ ich modernizacji. Uwzględnione zostały takŝe inwestycje drogowe, które mają być poczynione w ciągu kolejnych lat przez administracji rządową i jednostki samorządowe. Informacje o nich były czerpane z następujących dokumentów: Regionalne Programy Operacyjne Województw na lata , Program Operacyjny Infrastruktura i Środowisko, Program Operacyjny Rozwój Polski Wschodniej, Program Budowy Dróg Krajowych na lata Przebieg dróg w przypadku planowanych inwestycji był umieszczany na podstawie dokumentów planistycznych jednostek samorządowych oraz GDDIA. W przypadku waŝniejszych dróg, oprócz materiałów GDDIA były brane pod uwagę przede wszystkim Plany Zagospodarowania Przestrzennego poszczególnych województw. W dokumentach tych umieszczany jest przebieg planowanych dróg zarówno krajowych, jak i wojewódzkich. W przypadku mniejszych inwestycji np. obwodnic miejskich, dane te czerpane były ze stron internetowych jednostek samorządu terytorialnego, a w przypadku braku takich danych z lokalnych mediów. W wyjątkowych przypadkach, gdy brak było takich informacji, przebieg 14

16 danej drogi był określany w sposób schematyczny, jednakŝe zgodnie z dostępnymi informacjami na temat danej inwestycji. Inwestycje których budowa została juŝ rozpoczęta były uwzględnianie jako istniejące. W końcowym efekcie, otrzymano 5594 odcinków opisanych odpowiednimi informacjami (m.in. kategoria drogi, czy odcinek jest planowany czy teŝ istniejący). Następnie, za pomocą specjalnie przygotowanej aplikacji MapBasic została stworzona sieć węzłów zawierających 3636 punktów. Punkty te określają skrzyŝowania dróg, połączenie dróg o róŝnych kategoriach lub teŝ końcowych punktów analizowanej sieci dróg, przewaŝnie ma to miejsce w obszarach przygranicznych. Ponadto, wśród nich znajduje się 286 węzłów będących jednocześnie reprezentacją siedziby powiatów, a 51 stanowi punkty reprezentujące przejścia graniczne Linie kolejowe Podstawę opracowania schematu sieci linii kolejowych na potrzeby niniejszego projektu stanowił podkład opracowany przez pracowników Instytutu Geografii i Zagospodarowania Przestrzennego. Na jego podstawie opracowano uproszczoną sieć połączeń kolejowych składającą się 789 odcinków, w tym 20 planowanych. Następnie, w modelu wykorzystano informacje o maksymalnej prędkości przejazdu poszczególnych odcinków uzyskane od spółki Polskie Linie Kolejowe S.A. Odcinki zostały pogrupowane w sześciu kategoriach skupiających linie o średniej prędkości przejazdu: 40, 65, 90, 120, 160 oraz 280 km/h, przy czym ta ostatnia kategoria zawierała jedynie odcinki dopiero projektowanych Kolei Wysokich Prędkości. Ich przebieg wyznaczono na podstawie dokumentu Wariantowa analiza dostępności w transporcie lądowym rekomendacje dla KPZK opracowanym dla Ministerstwa Rozwoju Regionalnego w 2008 roku przez zespół T. Komornicki, P. Śleszyński, P. Siłka i M. Stępniak. W zbiorze odcinków planowanych znalazły się równieŝ połączenia Krakowa z Limanową oraz Kielc z Tarnowem. Następnie, podobnie jak to miało miejsce w przypadku podkładu drogowego, wygenerowano siatkę 606 węzłów, przy czym w tym wypadku były one zlokalizowane nie tylko na połączeniach róŝnych linii kolejowych, ale równieŝ w miastach siedzibach powiatów oraz w miejscach zmiany kategorii linii kolejowej. Spośród 606 węzłów ogółem znajduje się 236 będących jednocześnie reprezentacją siedziby powiatów. Dodatkowo 23 punkty reprezentują przejścia graniczne. 15

17 Śródlądowe drogi wodne Podstawą do opracowania podkładu dróg wodnych śródlądowych na potrzeby niniejszego projektu był opracowanie kartograficzne rzek opracowane przez pracowników Instytutu Geografii i Zagospodarowania Przestrzennego. Za jego pomocą naniesiono odcinki łączące kolejne porty na Odrze oraz na Kanale Gliwickim. Pod uwagę zostały wzięte porty o największym przeładunku towarów w tysiącach ton rocznie na podstawie danych zawartych w publikacji Transport pod red. Włodzimierza Rydzkowskiego i Krystyny Wojewódzkiej-Król, PWN, Warszawa W sumie uwzględniono 10 węzłów, w tym 9 odpowiadających 10 portom rzecznym (porty we Wrocławiu zostały potraktowane jako jeden) Połączenia lotnicze W sieci połączeń lotniczych uwzględniono dziesięć funkcjonujących cywilnych portów lotniczych oraz kolejne dziesięć, których otwarcia moŝna się spodziewać w najbliŝszych latach. Są to przede wszystkim inwestycje polegające na dostosowaniu do potrzeb cywilnych istniejących lotnisk wojskowych, uwzględnione w wojewódzkich strategiach rozwoju. Spośród lotnisk planowanych nie zostały uwzględnione porty w Modlinie i Gdyni, gdyŝ znajdują się w tej samej aglomeracji co juŝ istniejące porty lotnicze (Okęcie w ośrodku warszawskim i Gdańsk-Rębiechowo w trójmiejskim). Za pomocą oprogramowania GIS (MapInfo Professional) obliczono odległości w linii prostej pomiędzy poszczególnymi lotniskami. Następnie, na podstawie aktualnych rozkładów lotów oszacowano średnią prędkość podróŝy, biorąc pod uwagę jedynie połączenia w ruchu krajowym. Stanowiła ona bazę takŝe do obliczeń potencjalnych czasów przelotu pomiędzy planowanymi lotniskami Obliczenie mas węzłów Masy węzłów mają w modelu dwojakie zastosowanie, na róŝnych poziomach obliczeń. na poziomie obliczeń dla pojedynczego węzła, słuŝą do określenia wkładu pozostałych (docelowych) węzłów w jego wskaźnik dostępności. Funkcjonują tu w charakterze prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzenia transportowego z badanego węzła do węzła docelowego. na poziomie obliczeń syntetycznych, słuŝą do określenia wkładu dostępności poszczególnego węzła we wskaźnik sumaryczny (dla Polski) i funkcjonują w charakterze oszacowania popytu na usługi transportowe. Do obliczania mas nie było tu moŝliwe przyjęcie jednej zmiennej, ze względu na złoŝoność popytu na transport. Przykładowo wzięcie pod uwagę wyłącznie liczby ludności nie jest uzasadnione dla ruchu towarowego, w którym mają znaczenie zupełnie inne czynniki. 16

18 Oprócz tego istniały obiektywne przeszkody, związane z brakiem danych w tak szczegółowym podziale przestrzennym (np. PKB). Dlatego teŝ zaproponowano wskaźnik wielokryterialny, bazujący na 13 zmiennych, o róŝnej wadze dla poszczególnych kategorii transportu. Wagi te przedstawiono w tabeli 7 i na rycinie 1. Wartości mas obliczano w taki sposób, Ŝe najpierw obliczano udział ośrodka powiatowego (lub agregacji powiatów) w całości populacji, a następnie mnoŝono go przez wagę. Przykładowo jeśli zagregowany powiat białostocki (powiat grodzki i ziemski) osiągnął 431 tys. mieszkańców, to stanowiło to 1,1% zaludnienia kraju. Wartość ta przemnoŝona przez dalsze 25% daje juŝ tylko 0,28% i taki jest udział czynnika ludnościowego dla węzła Białystok. Według tej metody suma wskaźników dla wszystkich węzłów wynosi zawsze 100%, a zmiany w czasie róŝnicujące wagi węzłów polegają na róŝnej alokacji poszczególnych czynników społeczno-gospodarczych, czyli koncentracji lub dekoncentracji ludności i jej poszczególnych kategorii oraz przesunięciom przestrzennym w działalności ekonomicznej. Ryc. 1. Skumulowane towarowe (kolor czerwony) i pasaŝerskie (kolor zielony) przyjęte do modelu masy 286 węzłów rzeczywistych 17

19 Tabela 7. Wagi zmiennych społeczno-gospodarczych przyjęte dla węzłów powiatowych lub ich agregacji w modelu dostępności Zmienna Typ danych Źródło danych Aktualność danych bazowych Aktualność danych dla wskaźnika dla roku R ruch towarowy Waga ruch pasa- Ŝerski Liczba mieszkańców zmienny BDR 2007 R-1 0,25 Liczba zameldowań i zmienny BDR 2007 R-1 0,10 wymeldowań na pobyt stały Liczba mieszkańców z stały NSP ,10 wykształceniem wyŝszym Liczba pracujących w usługach stały NSP ,15 Liczba pracujących w stały NSP ,25 przemyśle i budownictwie Liczba pracujących w zmienny Rocznik 2006 R-1(2)* 0,15 przemyśle i budownictwie w zakładach powyŝej 9 osób Statystyczny Województw Liczba gospodarstw stały NSP ,10 rolnych produkujących głównie na rynek Liczba podmiotów zmienny BDR 2007 R-1 0,15 0,10 gospodarczych Liczba podmiotów zmienny BDR 2007 R-1 0,10 gospodarczych o liczbie pracujących 250 i więcej Produkcja sprzedana przemysłu zmienny BDR 2006 R-2 0,25 Korzystający z noclegów ogółem zmienny BDR / Rocznik Statystyczny województw 2006 R-1(2)* 0,10 Liczba studentów zmienny GUS 2006 R-1(2)* 0,05 Ranga administracyjna** stały 2008 R 0,15 *Dane publikowane co dwa lata w wydawnictwie seryjnym GUS pt. Powiaty w Polsce. **Ze względu na brak moŝliwości bezwzględnego skwantyfikowania, konieczne było przyjęcie wartości oznaczających jednostki wagi w stosunku do ośrodka najwyŝej sklasyfikowanego w hierarchii administracyjnej, czyli stolicy kraju. Jeśli wagę Warszawy uznać za 100, to pozostałe stolice województw arbitralnie ustalono na 60, pozostałe stolice starych województw na 20, a pozostałe ośrodki powiatowe na

20 5.4. Budowa modeli ruchu Budowa modelu ruchu była konieczna w przypadku transportu drogowego, gdyŝ w transporcie kolejowym przyjęto prędkości wynikające z wspomnianej bazy PKP PLK, w transporcie lotniczym obliczono ją na podstawie rozkładów lotu (przyjęto średnią dla połączeń krajowych), a w transporcie wodnym śródlądowym przyjęto prędkość techniczną 10 km/h. A zatem w transporcie lądowym kołowym jako wyjściowe przyjęto prędkości wynikające z kodeksu drogowego, które dozwolone są na poszczególnych kategoriach tras. Następnie uwzględniono dwa podstawowe czynniki zmniejszające prędkość ruchu: poziom zaludnienia (przekładającą się na udział obszarów zabudowanych oraz na kongestię), ukształtowanie terenu (spowalniające ruch przy większych deniwelacjach). Poziom zaludnienia obliczano sumując liczbę ludności w buforze o promieniu 1 km wokół odcinka drogi i odnosząc ją na 1 km odcinka. Przyjęto róŝny stopień redukcji szybkości na drogach róŝnej kategorii (Tabela 8 i Rycina 2). Tabela 8. Redukcja prędkości w transporcie drogowym zaleŝnie od poziomu zaludnienia Liczba mieszkańców w buforze 1 km wokół odcinka drogi na 1 km długości drogi Kategoria dróg a b c d e Autostrady Ekspresowe dwujezdniowe Ekspresowe jednojezdniowe Krajowe dwujezdniowe Wojewódzkie dwujedniowe ulepszone Wojewódzkie dwujezdniowe Krajowe jednojezdniowe Wojewódzkie ulepszone Wojewódzkie Pozostałe

21 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 a b c d e Autostrady Ekspresowe dwujedniowe Ekspresowe jednojezdniowe Krajowe dwujezdniowe Wojewódzkie dwujedniowe ulepszone Wojewódzkie dwujezdniowe Krajowe jednojezdniowe Wojewódzkie ulepszone Wojewódzkie Pozostałe Ryc. 2. Funkcja redukcji prędkości w transporcie drogowym zaleŝnie od poziomu zaludnienia W przypadku ukształtowania terenu posłuŝono się bazą SRTM 6 Poziom redukcji prędkości był zaleŝny od wielkości odchylenia standardowego dla sumy punktów wysokościowych w otoczeniu danego odcinka drogi w wygenerowanym buforze 150 metrów. Zakres redukcji prędkości przedstawiono w tabeli 9 i na rycinie 3. Tabela 9. Redukcja prędkości w transporcie drogowym zaleŝnie od ukształtowania terenu Kategoria dróg Odchylenie standardowe wysokości 0-5 m 5-10 m m m powyŝej 50 m a b c d e Autostrady 1,00 1,00 1,00 0,99 0,97 Ekspresowe dwujedniowe 1,00 1,00 0,99 0,97 0,94 Ekspresowe jednojezdniowe 1,00 1,00 0,98 0,95 0,89 Krajowe dwujezdniowe 1,00 0,99 0,96 0,92 0,85 Wojewódzkie dwujedniowe ulepszone 1,00 0,97 0,92 0,86 0,78 Wojewódzkie dwujezdniowe 1,00 0,97 0,92 0,86 0,78 Krajowe jednojezdniowe 1,00 0,95 0,89 0,81 0,72 Wojewódzkie ulepszone 1,00 0,92 0,84 0,75 0,65 Wojewódzkie 1,00 0,92 0,84 0,75 0,65 Pozostałe 1,00 0,89 0,78 0,67 0,55 6 Shuttle Radar Topography Mission. Dane udostępniane dla całego świata w rozdzielczości 3x3, przy czym dla szerokości geograficznych, w których jest połoŝona Polska, jest to około 60x90 m. Obliczenia, które przeprowadzono, bazowały na zgeneralizowanej szczegółowości do siatki 125x125m. 20

22 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 Autostrady Ekspresow e dw ujedniow e Ekspresow e jednojezdniow e Krajow e dw ujezdniow e Wojew ódzkie dw ujedniow e ulepszone Wojew ódzkie dw ujezdniow e Krajow e jednojezdniow e Wojew ódzkie ulepszone Wojew ódzkie Pozostałe 0,60 0,55 0,50 a b c d e Ryc. 3. Funkcja redukcji prędkości w transporcie drogowym zaleŝnie od ukształtowania terenu 5.5. Obliczenie wskaźnika dostępności czasowej Dla kaŝdego węzła istnieje moŝliwość interakcji z kaŝdym innym. Dlatego teŝ zbudowana była macierz czasów przejazdu. W przypadku transportu drogowego była to macierz 286x286 połączeń. Dla innych sieci była ona odpowiednio mniejsza. Wykorzystujący sieć topologiczną model poszukuje kaŝdorazowo najszybszego połączenia miedzy danymi węzłami. Odwrotności czasów przejazdu są sumowane z uwzględnieniem opisanych wyŝej wag węzłów (innych w transporcie towarowym i innych w lądowym). W ten sposób uzyskiwana jest robocza wartość dostępności dla kaŝdego węzła w kaŝdym rodzaju transportu. Następuje agregacja tych wartości z uwzględnieniem podziału pracy przewozowej w województwie połoŝenia węzła. Na tej podstawie obliczane są wskaźniki dostępności [B] dla kraju, województwa oraz głównych przejść granicznych. Są one porównywalne pomiędzy sobą, gdyŝ bazują na tych samych danych wyjściowych (robocze wskaźniki sumaryczne dla węzła). Ich obliczenie odbywa się następująco: dla Polski jest to średnia wartość dla wszystkich węzłów waŝona ich masą (patrz wyŝej); dla województw jest to średnia wartość dla wszystkich węzłów połoŝonych w danym województwie; dla przejść granicznych jest to wartość robocza uzyskana dla danego węzła (przejścia graniczne funkcjonują w modelu jako węzły techniczne i tym samym nie posiadają masy). W efekcie dla kraju i dla 16 województw uzyskiwane są następujące wskaźniki końcowe: wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie drogowym pasaŝerskim, 21

23 wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie drogowym towarowym, wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie kolejowym pasaŝerskim, wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie kolejowym towarowym, wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie lotniczym pasaŝerskim, wskaźnik dostępności czasowej [B] w Ŝegludze śródlądowej towarowej, zbiorczy wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie pasaŝerskim, zbiorczy wskaźnik dostępności czasowej [B] w transporcie towarowym, sumaryczny wskaźnik dostępności czasowej [B] zakładający 50:50 wagę transportu pasaŝerskiego i towarowego. Ponadto generowany jest zestaw wskaźników dostępności [B] dla 75 przejść granicznych (drogowych i kolejowych) z podziałem na pasaŝerski, towarowy i sumaryczny (50:50). 22

24 6. APLIKACJA OBSŁUGUJĄCA MODEL 6.1. Uwagi uŝytkowe Dostarczony dysk z oprogramowaniem zawiera folder Model Transportu, który naleŝy w całości przekopiować na twardy dysk. Nie jest potrzebna Ŝadna procedura instalacyjna. Model uruchamiamy jest przez kliknięcie na plik MT_IGiPZ.exe. Podstawowy interfejs programu przedstawiono na ryc. 10. Podstawową jednostką przechowywania danych i stanu modelu jest plik z rozszerzeniem.model transportu. Podfolder Dane zawiera z początku jeden, domyślny stan modelu na rok 2008 o nazwie Pierwotny.model transportu. Po otwarciu modelu przyciskiem Otwórz... moŝna albo uruchomić symulację przyciskiem Start albo przystąpić do modyfikowania danych. Nowy stan modelu zapisujemy na dysku przyciskiem Zapisz..., podając nazwę pliku. Kolejne uruchomienie programu moŝna rozpocząć od otwarcia dowolnego pliku, a więc moŝna prowadzić symulację wychodząc od stanu pierwotnego albo zmienionego. Ryc. 4. Podstawowy interfejs programu 23

25 6.2. Symulacja Obliczenia wskaźników, które rozpoczynamy przyciskiem Start trwają około ½ minuty i składają się z dwóch etapów. Pierwszy z nich jest realizowany osobno dla kaŝdej podsieci i składa się z następujących czynności, wykonywanych na strukturze grafu waŝonego, nieskierowanego (ang. weighted undirected graph): budowanie trzech równowaŝnych reprezentacji grafu: listy przyległości węzłów (ang. adjacency list), listy krawędzi i macierzy interakcji (n x n węzłów); obliczanie czasu przejazdu dla odcinków; odnajdywanie tras najszybszego przejazdu według kryterium czasu, z zastosowaniem zmodyfikowanego algorytmu Dijkstry 7. Wynikiem pierwszego etapu są 4 macierze odległości (n n węzłów) uzupełnione o analogiczną macierz tras (wykaz odcinków wchodzących w skład kaŝdej trasy). Drugi etap prowadzi juŝ do otrzymania końcowych wskaźników, a w jego toku są wykonywane następujące czynności: obliczanie wskaźnika dostępności dla kaŝdego węzła powiatowego z uŝyciem mas węzłów docelowych, obliczanie wskaźnika dostępności dla kaŝdego przejścia granicznego, sumowanie i uśrednianie do wskaźników wojewódzkich, sumowanie do wskaźnika krajowego, z waŝeniem masą własną węzłów. PoniewaŜ obliczenia grafowe są bardzo czasochłonne, połoŝono duŝy nacisk na usprawnienie algorytmu odnajdywania tras. Głównym problemem było rozciągnięcie algorytmu Dijkstry (który wyznacza najkrótszą trasę między dwoma węzłami) na całą macierz n x n węzłów bez mechanicznego powtarzania obliczeń. W wyniku prac osiągnięto kilkudziesięciokrotne przyśpieszenie obliczeń w stosunku do rozwiązania siłowego. Drugą modyfikacją było rozłoŝenie algorytmu w taki sposób, aby obliczenia były prowadzone wielowątkowo w wyniku tego usprawnienia algorytm uległ kolejnemu przyśpieszeniu o ok %. Program jest przystosowany do pełnego wykorzystania mocy obliczeniowej dwurdzeniowych procesorów, w które są wyposaŝane wszystkie nowo produkowane komputery. 7 Algorytm skonstruowany przez Holendra E.W. Dijkstry ( ), w celu znajdowania najkrótszej (najlŝejszej) ścieŝki z pojedynczego źródła w grafie o nieujemnych wagach krawędzi. WyróŜnia się implementację listową i tablicową. Ze względu na duŝą objętość danych wejściowych obliczenie algorytmu w programie trwa odpowiednio długo, od kilkunastu sekund do nawet do kilku minut. W praktyce czas działania metody Dijkstry wynosi O(n\log n + m). 24

26 6.3. Aktualizacja danych Cztery przyciski widoczne na fioletowym tle modelu prowadzą do czterech tablic z danymi, które moŝna modyfikować (Rycina 5). A B Ryc. 5. Sposób aktualizacji danych. A. Dane społeczno-gospodarcze do obliczania mas węzłów, B dane sieci transportowej. 25

27 Dwie tablice Dane Statystyczne: powiaty / województwa zawierają dane społecznoekonomiczne publikowane przez Główny Urząd Statystyczny. Modyfikacja danych odbywa się przez wybranie odpowiedniej zmiennej, przekopiowanie danych z arkusza kalkulacyjnego lub tekstu i wklejenie do modelu. Okno Praca Przewozowa zawiera 6 najwaŝniejszych parametrów transportu krajowego z publikacji Transport. Wyniki działalności wydawanej przez Główny Urząd Statystyczny oraz pracę przewozową w komunikacji indywidualnej, dostępną z innego źródła. Tablica Dane Sieci i powiązana z nią mapa zawiera dane dotyczące samego grafu transportowego w podziale na węzły i odcinki. Obydwa typy obiektów moŝna znajdować w tabeli lub na mapie. Dla odcinków moŝna modyfikować długość, prędkość (sieć kolejowa, lotnicza i Ŝeglugowa) lub kategorię (sieć drogowa) oraz zmieniać stan z planowanego na w eksploatacji Wizualizacja i eksport wyników Po ukończeniu symulacji wyniki są przedstawiane w mini-edytorze tekstowym, z którego moŝna je przekopiować do innych dokumentów. Istnieje równieŝ moŝliwość wyeksportowania surowych danych o odcinkach lub węzłach w takiej postaci, w jakiej są widoczne w oknie danych. W tym celu naleŝy wcisnąć w tym oknie przycisk więcej... i wybrać Eksport. Dane w postaci tekstowej zostaną przekopiowane do schowka, skąd moŝna je wkleić do arkusza kalkulacyjnego lub edytora tekstu. 26

28 7. WSKAŹNIKI WYJŚCIOWE OBLICZONE DLA ROKU Wyniki obliczeń PoniŜej przedstawiono wyniki pracy modelu (aplikacji) dla sytuacji wyjściowej z końca 2008roku. Wyniki modelu z dnia: godz. 13:34:21 Wskaźniki typu [B] I. Średnia waŝona dostępność powiatowego węzła transportowego w Polsce ruch pasaŝerski ruch towarowy średnio* 0,3184 0,3195 0,3189 *wskaźnik międzygałęziowej dostępności transportowej Polski II. Średnia dostępność powiatowego węzła transportowego w województwie województwo ruch pasaŝerski ruch towarowy średnio Dolnośląskie 0,3808 0,3694 0,3751 Kujawsko-Pomorskie 0,3316 0,3390 0,3353 Lubelskie 0,3489 0,3479 0,3484 Lubuskie 0,4157 0,4020 0,4088 Łódzkie 0,3990 0,4012 0,4001 Małopolskie 0,4536 0,4376 0,4456 Mazowieckie 0,3414 0,3637 0,3525 Opolskie 0,4677 0,4313 0,4495 Podkarpackie 0,3243 0,3175 0,3209 Podlaskie 0,3185 0,3204 0,3195 Pomorskie 0,2952 0,2958 0,2955 Śląskie 0,5286 0,5311 0,5299 Świętokrzyskie 0,3532 0,3615 0,3574 Warmińsko- 0,2980 0,2981 0,2981 Mazurskie Wielkopolskie 0,3475 0,3503 0,3489 Zachodniopomorskie 0,2771 0,2586 0,2679 III. Dostępność typu [B] w podziale na podsieci 27