Escuela superior politécnica del litoral facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación



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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación

“Prototipo de Sistema de Administración y Planificación Automática de Rutas Óptimas para Expresos Escolares de Instituciones Educativas”




INFORME DE GRADUACIÓN

Previa a la obtención del Título de:


INGENIERO EN COMPUTACIÓN ESPECIALIZACIÓN SISTEMAS TECNOLÓGICOS

Presentada por:


Elizabeth Alexandra Cueva Montero

GUAYAQUIL – ECUADOR


AÑO
2011

AGRADECIMIENTO

A mi familia, por su apoyo y soporte.

A Carmen, mi directora por su invaluable ayuda.

A todas las personas que me ayudaron en la realización de este trabajo.





DEDICATORIA

A mis padres y familiares.

Al lector.

TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN

___________________

Ing. Jorge Aragundi R.

SUB-DECANO DE LA FIEC

PRESIDENTE

_________________

Msc. Carmen Vaca R.
DIRECTORA DE TESIS

___________________

Msc. Vanessa Cedeño M.

VOCAL PRINCIPAL





DECLARACIÓN EXPRESA


"La responsabilidad del contenido de este Proyecto de Grado, me corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la Escuela Superior Politécnica del Litoral".

(Reglamento de exámenes y títulos profesionales de la ESPOL)


Elizabeth Alexandra Cueva Montero



RESUMEN


Este trabajo tiene como objetivo crear una aplicación web prototipo que permita generar rutas de expreso escolar óptimas. Se considerará como rutas óptimas a rutas de menor distancia.


En el capítulo 1 se describe y justifica el problema a resolver, objetivos que se plantean alcanzar y se presenta el alcance del proyecto.
En el capítulo 2 se realiza el análisis de los conceptos teóricos en los cuales se basará el desarrollo del aplicativo. Además, se analiza el problema del camino más corto, el cual está presente en el desarrollo de sistemas de planeación de rutas. Como parte de los fundamentos teóricos, se exponen métodos para la representación de direcciones domiciliarias como puntos geográficos, es decir en unidades de latitud y longitud, esta información geocodificada es primordial para el funcionamiento del aplicativo. Finalmente se realiza el análisis de diferentes algoritmos que permiten obtener rutas con recorridos de menor distancia.
En el capítulo 3 se definen los módulos a implementarse, y se presentan los diagramas de clases, casos de uso y el diseño de la base. El diseño del sistema incluye las pruebas a realizarse, en este capítulo se detallan las pruebas que se realizarán y en el capítulo 5 aparecerán los resultados y el análisis de las mismas.
En el capítulo 4 se presenta la implementación del diseño especificado en el capítulo 3, se detalla la lógica y funcionamiento de las clases y procesos más importantes que se implementarán en el aplicativo.
En el capítulo 5 se muestras los resultados de las pruebas diseñadas en el capítulo 3, las cuales permitirán determinar el grado de certeza de las rutas generadas y obtener un estimado de los tiempos de respuesta de los algoritmos utilizados.

ÍNDICE GENERAL





AGRADECIMIENTO 2

DEDICATORIA 3

TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN 4

DECLARACIÓN EXPRESA 5

RESUMEN 6

ÍNDICE GENERAL 8

INDICE DE FIGURAS 9

INTRODUCCIÓN 10

CAPÍTULO 1 12

1.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 12

Introducción 12

CAPÍTULO 2 20

2.FUNDAMENTOS TEÓRICOS 20

Introducción 20

2.1.1Problema del Camino más Corto 23

2.1.1Dispositivos GPS 31

.2.2Uso del API de Google Maps 33

21Introducción 36

22Aplicaciones 39

.3.2.1Métodos para Resolver el TSP 40

.4.1Dijkstra 46

2.4.2A-star 48

CAPÍTULO 3 54

3.DISEÑO DEL PROTOTIPO 54

Introducción 54

3.2.1Diagrama de Clases de la Función de Ordenamiento. 67

3.2.2Diagrama de Clases de Función de Determinación de 68

Menor Distancia. 68

3.3.1Asignación de Dirección Geocodificada 72

3.3.2Mantenimiento de Datos 72

3.3.3Generación de Rutas 73

3.3.4Visualización de Rutas 73

3.3.5Reportes varios 74

3.5.1Asignación Correcta de Nodos a Rutas 79

3.5.2Medición de Tiempo Usando TSP 80

3.5.3.Medición de Tiempo Usando A-Star 80

CAPÍTULO 4 81

4. IMPLEMENTACIÓN DEL PROTOTIPO 81

Introducción 81

4.5.1Mantenimiento y Administración de Datos. 92

CAPÍTULO 5 100

5.PRUEBAS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS 100

Introducción 100

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 111

Anexos 115

ANEXO A 116

ANEXO B 118

BIBLIOGRAFÍA 122









INDICE DE FIGURAS




INTRODUCCIÓN


En la actualidad se ha popularizado el uso de aplicaciones web para la ubicación de direcciones domiciliarias; gigantes de la computación como Google y Yahoo proveen API’s para manejo de mapas de forma gratuita. Estas API’s pueden ser utilizadas para mostrar rutas a seguir para ir de un punto a otro, una funcionalidad muy útil para cierto tipo de aplicaciones que requieren dibujar rutas por ejemplo: rutas escolares, rutas de entrega de comida, rutas entrega de correo, etc.


Existe, sin embargo, una limitación a los API’s mencionados anteriormente: la información de generación de rutas no está disponible para muchos sectores geográficos como ocurre con nuestro país. El desarrollo de un prototipo que permita utilizar los mapas provistos por Google en conjunto con una base de datos de direcciones geocodificadas para generar rutas en un sector geográfico de la ciudad de Guayaquil permitiría tener un modelo para explotar el gran potencial de estas aplicaciones. En este documento se propone la creación de un prototipo para un sistema de generación de rutas escolares considerando puntos geográficos ubicados en el centro de la ciudad de Guayaquil.
Para un sistema de generación y manejo de rutas de expreso escolar, la visualización de las rutas es una parte importante de este tipo de aplicación, pero también es fundamental el uso de algoritmos que permitan obtener rutas optimizadas. En la implementación del prototipo propuesto se utiliza una implementación del algoritmo TSP que permite obtener las rutas de menor distancia. El resultado final del proyecto de graduación es una aplicación web que permite generar rutas escolares óptimas, que pueden ser visualizadas utilizando el API’s de Google Maps.
Esto será de mucha utilidad para instituciones educativas que prestan el servicio de transporte a sus alumnos, facilitando el manejo y administración de este servicio que normalmente requiere de mucha inversión de tiempo.

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