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CIS1410IS04
FOXWAY: PROTOTIPO PARA VISUALIZAR DATOS HISTÓRICOS DEL TRÁFICO
DE BOGOTÁ
SERGIO DAVID ZORRO SÁNCHEZ
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERIA
CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS
Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
BOGOTÁ, D.C.
2015
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado – Aplicación práctica
CIS1410IS04
FOXWAY: PROTOTIPO PARA VISUALIZAR DATOS HISTÓRICOS
DEL TRÁFICO DE BOGOTÁ
Autor:
Sergio David Zorro Sánchez
MEMORIA DEL TRABAJO DE GRADO REALIZADO PARA CUMPLIR UNO
DE LOS REQUISITOS PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO DE
SISTEMAS
Director
Ing. Javier Francisco López Parra
Jurados del Trabajo de Grado
Ing. Julio Carreño
Ing. Diego Casas
Página web del Trabajo de Grado
http://pegasus.javeriana.edu.co/~CIS1410IS04
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERIA
CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS
BOGOTÁ, D.C.
Mayo 2015
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Preparado por el Grupo Investigación Istar- Versión 1.0 – 12/03/2008
Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA
FACULTAD DE INGENIERIA
CARRERA DE INGENIERIA DE SISTEMAS
Rector Magnífico
Jorge Humberto Peláez Piedrahita, S.J.
Decano Facultad de Ingeniería
Ingeniero Jorge Luis Sánchez Téllez
Director de la Carrera de Ingeniería de Sistemas
Ingeniero Germán Alberto Chavarro Flórez
Director Departamento de Ingeniería de Sistemas
Ingeniero Rafael Andrés González Rivera
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado – Aplicación práctica
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Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
Artículo 23 de la Resolución No. 1 de Junio de 1946
“La Universidad no se hace responsable de los conceptos emitidos por sus alumnos en sus
proyectos de grado. Sólo velará porque no se publique nada contrario al dogma y la moral
católica y porque no contengan ataques o polémicas puramente personales. Antes bien, que
se vean en ellos el anhelo de buscar la verdad y la Justicia”
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado – Aplicación práctica
AGRADECIMIENTOS
El agradecimiento más grande sea para Dios que me ha dado las oportunidades más impor -
tantes para poder llevar a cabo mis sueños y poder seguir construyendo mi proyecto de vida, a
mis padres por su infinito apoyo y que es a través de ellos que estas oportunidades se han ido
materializando.
También siento una gran deuda de gratitud con mi hermano y mis amigos, que en muchas
ocasiones sus ayudas me han permitido poder llegar hasta este nivel en mis estudios profesio-
nales.
En fin, gracias a todos aquellos que sinceramente y de corazón han regalado su tiempo y de-
dicación a lograr que se cumplan estas metas y que sé que podré contar con ellos mucho años
más.
Del fondo del corazón les agradezco por su apoyo y entendimiento durante todos estos años.
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Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
CONTENIDO
CONTENIDO.............................................................................................................VI
INTRODUCCIÓN.......................................................................................................1
I - DESCRIPCIÓN GENERAL..................................................................................2
1. OPORTUNIDAD, PROBLEMÁTICA, ANTECEDENTES............................................2
1.1. Formulación del problema a resolver......................................................................3
1.2. Justificación del problema........................................................................................3
1.3. Impacto Esperado.....................................................................................................4
2. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO............................................................................5
2.1. Objetivo general........................................................................................................5
2.2. Objetivos específicos.................................................................................................5
3. METODOLOGÍA...................................................................................................5
3.1 Fases Metodológicas.....................................................................................................6
3.2 Método que se propuso para satisfacer cada fase metodológica..................................7
II – MARCO TEÓRICO.............................................................................................9
1. MARCO CONTEXTUAL........................................................................................9
1.1 Experiencia 1:................................................................................................................9
1.2 Experiencia 2:..............................................................................................................10
1.3 Experiencia 3:..............................................................................................................11
1.4 Experiencia 4:..............................................................................................................12
2. MARCO CONCEPTUAL......................................................................................14
2.1 Sistemas de Información Geográfica......................................................................14
2.2 Modelos de Tráfico vehicular......................................................................................19
2.3 Representación de Datos Espaciales......................................................................21
III – ANÁLISIS..........................................................................................................24
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado – Aplicación práctica
1. ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA..................................................25
1.1 Variables.................................................................................................................25
1.2 Levantamiento de Requerimientos..........................................................................26
1.3 Priorización de Requerimientos.............................................................................28
1.4 Entorno de funcionamiento.....................................................................................30
1.5 Restricciones del Prototipo.....................................................................................30
1.6 Análisis de herramientas disponibles.....................................................................31
2. ANÁLISIS DE LOS DATOS DE ENTRADA.............................................................33
2.1 Tipos de documentos...............................................................................................33
2.2 Formato de documentos..........................................................................................34
2.3 Datos de interés......................................................................................................36
IV – DISEÑO..............................................................................................................38
1. METODOLOGÍA DE DESARROLLO......................................................................38
1.1 La metodología.......................................................................................................38
1.2 Actividades..............................................................................................................39
1.3 Hitos........................................................................................................................39
2. MODELO DE DOMINIO......................................................................................40
3. CASOS DE USO.................................................................................................42
4. DISTRIBUCIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS SEGÚN CASOS DE USO....................43
4.1 Iniciar aplicación.........................................................................................................43
4.2 Interactuar con el mapa...............................................................................................43
4.3 Seleccionar y cargar archivo.......................................................................................43
4.4 Visualizar información.................................................................................................43
4.5 Refrescar mapa............................................................................................................43
4.6 Cerrar aplicación.........................................................................................................44
4.7 Desplegar ventana principal........................................................................................44
4.8 Actualizar mapa...........................................................................................................44
4.9 Leer archivo.................................................................................................................44
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Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
4.10 Desplegar información..............................................................................................44
4.11 Cargar datos velocidades..........................................................................................44
4.12 Cargar datos volúmenes............................................................................................45
5. ARQUITECTURA DEL DISEÑO............................................................................45
6. VISTA DE COMPONENTES..................................................................................46
7. VISTA DE DESPLIEGUE......................................................................................46
8. DIAGRAMAS DE SECUENCIA.............................................................................47
8.1 Cargar información velocidades.................................................................................48
8.2 Cargar información volúmenes...................................................................................49
8.3 Refrescar mapa............................................................................................................50
9. INTERFAZ DE USUARIO.....................................................................................50
9.1 Vistas.......................................................................................................................50
9.2 Grafo de navegabilidad..........................................................................................54
V – DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN...............................................................55
1. DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES FUNCIONALIDADES DEL PROTOTIPO Y SU
COMPORTAMIENTO.......................................................................................................55
2.1 El mapa y su comportamiento......................................................................................55
2.2 Funcionalidad de carga de archivos al sistema..........................................................56
2.3 Visualización de la arquitectura interna del prototipo................................................59
2. INTERFAZ GRÁFICA DE INTERACCIÓN CON EL USUARIO...................................60
3. HERRAMIENTAS ADICIONALES.........................................................................63
3.1 Herramienta de lectura de archivos............................................................................63
3.2 Herramienta para repositorio de código.....................................................................63
4. PLAN DE PRUEBAS............................................................................................64
4.1 Carga de información de los archivos.........................................................................64
4.2 Visualización histórica de los datos............................................................................66
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado – Aplicación práctica
VI – RESULTADOS..................................................................................................67
1. VISTA FINAL DE UNA EJECUCIÓN SIMPLE DEL PROTOTIPO...............................67
2. EJECUCIÓN DEL PLAN DE PRUEBAS..................................................................67
3. ANÁLISIS DE RESULTADOS...............................................................................69
VII – CONCLUSIONES............................................................................................74
1. ANÁLISIS DE IMPACTO DEL DESARROLLO.......................................................74
2. CONCLUSIONES Y TRABAJO FUTURO...............................................................74
VIII – REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA..........................................................76
IV - ANEXOS.............................................................................................................80
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ABSTRACT
Through the development of a software prototype that allows the visualization of traffic data
from the city of Bogota, a knowledge base can be obtained that supports the decision making
processes. The traffic data study and analysis obtained through the years must be used as a
knowledge base to the decision making processes for the present and future. Through the
analysis of the documents and the development of the prototype, a concept of SIG tool was
developed allowing easy traffic data access and easy information interpretation.
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado – Aplicación práctica
RESUMEN
A través del desarrollo de un prototipo de software que permita visualizar la información del
tráfico de la ciudad de Bogotá, se puede generar una base de información que apoye los pro-
cesos de toma de decisiones. El estudio y el análisis del tráfico de años atrás deben ser usados
como base de conocimientos para poder ejercer decisiones para el presente y el futuro. Me-
diante el análisis de los documentos y el desarrollo del prototipo se logra generar un concepto
de herramienta SIG que permite una fácil interpretación y acceso a los documentos del tráfi-
co.
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
INTRODUCCIÓN
Los sistemas de información geográfica (o SIG’s) son herramientas muy útiles que permiten
realizar análisis exhaustivos de territorios en diversos ámbitos. Las tecnologías de los SIG’s
pueden ser utilizadas para el desarrollo de investigaciones científicas, la gestión de recursos,
la investigación arqueológica, el análisis de impacto ambiental, para la planificación urbana,
en cartografía, y en temas relacionados al marketing o logística, solo mencionando unos po-
cos.
En el presente Trabajo de Grado se buscó crear un prototipo de herramienta SIG que permita
mejorar la toma de decisiones relacionadas con el tráfico y la movilidad de la ciudad de Bo -
gotá. Para lograr este objetivo, el prototipo se alimenta a través de unos documentos de la
Secretaria de Movilidad de la ciudad de Bogotá que contienen información de velocidades y
volúmenes de tráfico de años anteriores que se encuentran guardados y almacenados en los
servidores de esta entidad. Estos documentos se encuentran con distintos formatos de nom-
bres y almacenados a través de un alto número de carpetas que dificultan un fácil acceso,
además los documentos poseen un gran número de datos y hojas con información técnica, lo
que los convierte en documentos de difícil lectura y entendimiento.
El desarrollo de esta Memoria comprende el análisis del contexto actual sobre estudios acerca
del monitoreo del tráfico y los beneficios que se obtienen al analizar los datos de los recorri -
dos de los vehículos en las vías. También se presenta un marco conceptual en donde se des-
criben las temáticas tratadas a lo largo del presente trabajo. Posteriormente se presenta el
análisis, levantamiento de los requerimientos y el diseño que conducen al desarrollo del pro-
totipo solución que se propone.
Este Trabajo de Grado se encuentra bajo la modalidad de Aplicación Práctica, por lo cual se
encuentra también una sección de pruebas, un capítulo de los resultados del prototipo obteni-
do y sus respectivos análisis.
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Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
Para finalizar el documento se encuentran las conclusiones de este Trabajo de Grado, el análi-
sis del impacto del desarrollo y también unas recomendaciones acerca de trabajos futuros que
permitan el desarrollo posterior de este trabajo, sus ideas y del prototipo entregado.
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
I - DESCRIPCIÓN GENERAL
1. Oportunidad, Problemática, Antecedentes
Un problema que se encuentra en las grandes y medianas urbes del mundo es el tráfico vehi -
cular. En las últimas décadas las ciudades han incrementado su número de pobladores de
forma considerable, y la expansión hacia arriba y hacia la periferia de las ciudades es inevita-
ble. El crecimiento vertical de una ciudad trae grandes consecuencias consigo, como la sobre-
carga de la red del acueducto, de la red eléctrica y una mayor demanda de los sistemas de
transporte. En una ciudad el costo de las adecuaciones para el mejoramiento de los servicios
es bastante alto, y en temas como el transporte los medios no suelen ser suficientes para reali-
zar ampliaciones o las adecuaciones necesarias para la infraestructura.
Un agravante de esta situación es el aumento del parque automotor (vehículos particulares y
de servicio público) que se genera para poder suplir la demanda en la necesidad de transporte
de los habitantes, y sumado a la falta de espacio en las vías, los atascamientos (trancones) son
inevitables (Thomson, 1978).
Varias medidas se han intentado tomar desde puntos políticos y sociales, medidas como el
“pico y placa” (Posada Henao, Farbiarz Castro, & González Calderon, 2011) y como incenti-
var el conocido “carpooling” estadounidense (compartir el carro con amigos, familiares,
conocidos y/o compañeros que compartan un mismo o similar trayecto) (Teal, 1987) para
poder incidir positivamente en el tráfico. Sin embargo estas medidas han demostrado ser in-
suficientes. Los desarrolladores tecnológicos no se han quedado atrás en intentar proveer una
ayuda, varias herramientas como Google Maps y Waze proveen información a los usuarios de
dispositivos móviles para que ellos puedan planear sus rutas de forma que puedan minimizar
el tiempo de recorrido. Estas herramientas ayudan grandemente debido a que reportan en
tiempo real el tráfico por donde están otros usuarios de los mismos servicios (Rodrigue,
2013).
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Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
Con un tráfico caótico en sí, las empresas de transporte y mensajería sufren grandemente para
evitar ser afectados en sus servicios y evitar pérdidas, por eso una planeación anticipada de
las rutas de entrega es de vital importancia para ellos. De la misma forma, para las entidades
del estado y para empresas de construcción poder saber cómo una intervención, como una
construcción o adecuación sobre las vías de la ciudad, puede afectar el tráfico o en qué mo-
mento es más propicio hacer un cerramiento o desvío. Para poder llevar esto acabo se necesi-
taría saber cómo será el tráfico en esos momentos futuros o por lo menos conocer una condi-
ción aproximada de este a través de información pasada de estos lugares para así analizar su
posible comportamiento futuro.
Pero para poder llegar al nivel de analizar estos comportamientos, antes necesitamos un siste-
ma que nos permita visualizar la información ya existente del pasado de la movilidad y así
poder entenderla con mayor facilidad para después utilizarla como medio principal de análisis
y mediciones.
1.1. Formulación del problema a resolver
¿Se puede construir una aplicación de software que permita visualizar la información
histórica del tráfico de la ciudad de Bogotá?
1.2. Justificación del problema
Los problemas de movilidad son de crucial importancia para una ciudad, sin facilidad de
movilización los ciudadanos no pueden ejercer sus labores diarias, como ir a trabajar, ir
al colegio, ir a las universidades, realizar encomiendas, hacer mercado, pedir un domici -
lio, etc. Por lo tanto podemos ver como esta situación pasa de ser un inconveniente coti-
diano a un problema social que abarca toda la ciudad.
Un sistema de análisis de tráfico permite visualizar un posible escenario de cómo se va a
comportar el tráfico en un día dado y en un rango de horas del día, pero un sistema de
análisis de tráfico no solo puede ayudar a las planeaciones a futuro, sino que también es
una posible herramienta para generar escenarios para la revisión de nuevas políticas de
movilidad y su impacto. También es capaz de ayudar a reportar cambios importantes
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
detectados en el comportamiento del tráfico que puede ser de relevancia a las autorida-
des.
Entre otras ideas, se podría considerar un sistema que permita visualizar la información
histórica del tráfico de la ciudad, como el inicio de un sistema más grande que permita
llegar a modelos de predicción aplicables, simulaciones, la creación de una base de datos
en constante expansión y hasta llegar a monitorear el tráfico desde distintos medios auto-
matizados. Esto generaría una mejora significativa en la ciudad, la gestión de la movili-
dad en la ciudad tomaría otra forma; reduciría los tiempos de desplazamiento, el costo
del transporte y también reduce las emisiones de gases producidas por los vehículos,
generando un bienestar general para toda la ciudadanía. (Navarro Hudiel, 2008)
El problema a resolver en este trabajo de grado se orienta a proponer una forma distinta
de gestionar los datos históricos existentes sobre la movilidad de la ciudad de Bogotá,
dado actualmente se administran a través de archivos planos, y hojas de cálculo, que
dificultan la visualización en un sistema georreferenciado.
1.3. Impacto Esperado
Con el sistema propuesto se espera:
Observar con mayor facilidad la información histórica del tráfico de la ciudad de
Bogotá.
A través del uso de herramientas de SIG, desarrollar un prototipo que permita la
visualización de la información histórica del tráfico de la ciudad de Bogotá.
Dejar propuesto un formato más adecuado para la carga de información al siste-
ma.
2. Descripción del Proyecto
Generar un sistema que permita mostrar los datos históricos del tráfico (Volumen y velocida-
des) de la ciudad de Bogotá y desplegarlos sobre un mapa de la ciudad.
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Ingeniería de Sistemas Istar – CIS1410IS04
2.1. Objetivo general
Construir un prototipo que permita visualizar los datos históricos del tráfico de Bogotá y des-
plegarlos utilizando servicios de mapas web.
2.2. Objetivos específicos
El trabajo se dividió en la consecución de 5 objetivos específicos que serán realizados se-
cuencialmente y a través de varias fases metodológicas que se describirán a continuación. Los
objetivos específicos son:
Realizar estudio exploratorio sobre experiencias similares exitosas a nivel internacio-
nal y sobre conceptos fundamentales necesarios para desarrollar el Trabajo de Grado.
Analizar principales elementos del prototipo e identificar requerimientos.
Diseñar una propuesta arquitectural de la aplicación.
Implementar el prototipo para mostrar y visualizar datos históricos.
Validar el prototipo en un caso de estudio en un sector de Bogotá.
3. Metodología
Estos objetivos específicos se verán alcanzados mediante la resolución de varias fases meto-
dológicas.
3.1 Fases Metodológicas
Fase Metodológica 1
En esta primera fase se realizará la investigación preliminar que nos permitirá encontrar el
marco contextual y el marco teórico real que se usará en el Trabajo de Grado. La metodología
propuesta para esta fase es:
Se utilizará una metodología analítica (Ruiz Limón, 2006) para poder identificar los
componentes o partes que harán parte del trabajo, de esta forma se relacionarán estos
componentes con sus finalidades.
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
Fase Metodológica 2
En esta fase se analiza los principales elementos del prototipo y comienza el análisis de re -
querimientos para el desarrollo. La metodología propuesta para esta fase es:
El procedimiento a realizar será analizar los resultados de la fase anterior para poder
desarrollar los objetivos.
Fase Metodológica 3
En esta fase se diseñará una propuesta arquitectural para la implementación del prototipo. La
metodología propuesta para esta fase es:
Se realizarán diagramas mostrando el comportamiento, la funcionalidad y la arquitec-
tura del prototipo.
Fase Metodológica 4
En esta fase se realizará la implementación del prototipo. Para el desarrollo se usará una me-
todología RUP o Proceso Unificado de Rational (IBM, 2001). Se elige esta metodología ya
que es adaptable al contexto del proyecto y a sus necesidades. La metodología propuesta para
esta fase es:
Inicio
o Comprensión del problema y la tecnología, delimitación del proyecto y esta-
blecer la línea base de la arquitectura.
Elaboración
o Continuación de la fase de inicio pero enfocado en el desarrollo de la línea
base de la arquitectura, análisis y diseño del modelo de negocio y una parte
de la implementación.
Construcción
o Construcción de la aplicación de software por medio de iteraciones.
Transición
o Garantizar que se tiene un producto preparado para su entrega.
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Fase Metodológica 5
En esta última fase se probará el prototipo en un ambiente de uso en el mundo real. La meto-
dología propuesta para esta fase es:
Se diseñará un caso de prueba para probar el prototipo en un ambiente de uso real y
se registrarán los resultados.
3.2 Método que se propuso para satisfacer cada fase metodológica
En cada fase metodológica se encuentran actividades e hitos que deben ser realizados para
garantizar el cumplimiento de cada fase metodológica.
Fase Metodológica 1
Actividades - En esta fase, la investigación se verá reflejada en la creación de dos
marcos para el trabajo, estos son:
o Marco contextual
o Marco teórico
Hitos - Esta fase termina con el cumplimiento del primer objetivo específico:
o Realizar estudio exploratorio sobre experiencias similares exitosas a nivel
internacional y sobre conceptos fundamentales necesarios para desarrollar el
Trabajo de Grado.
Fase Metodológica 2
Actividades - La actividad a realizar será
o Levantamiento de requerimientos, plantilla SRS.
Hitos - Esta fase termina con el cumplimiento del segundo objetivo específico:
o Analizar principales elementos del prototipo e identificar requerimientos.
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
Fase Metodológica 3
Actividades - La actividad a realizar será:
o La creación del documento SDD para el prototipo.
Hitos – Esta fase termina con el cumplimiento del tercer objetivo específico:
o Diseñar una propuesta arquitectural de la aplicación:
Fase Metodológica 4
Actividades - Las actividades que se realizarán en esta fase serán las mismas iteracio-
nes que requiere la construcción del prototipo:
o Primera iteración: Comprensión del problema en medios tecnológicos e
inicio del modelado del negocio. Se utiliza una abstracción de los requeri-
mientos y del diseño propuesto del prototipo como guía.
o Segunda iteración: Aplicación de la base del diseño arquitectural propuesto
y garantizar los principales requerimientos.
o Tercera iteración: En esta iteración se concentra el desarrollo de la lógica
de negocios y pruebas iniciales.
o Cuarta iteración: Esta iteración se centra en el desarrollo de pruebas a la
lógica de negocio del prototipo y en corregir comportamientos inesperados
y/o erróneos.
Hitos - Las actividades finalizan con el cumplimiento del cuarto objetivo específico:
o Implementar un prototipo para mostrar y visualizar datos históricos.
Fase Metodológica 5
Actividades - Las actividades a realizar serán:
o Definir sitio, zona o alcance de la prueba.
o Establecer parámetros de la prueba y resultados esperados.
o Aplicación de la prueba y análisis de resultados.
Hitos – Las actividades finalizan con el cumplimiento del quinto objetivo específico:
o Validar el prototipo en un caso de estudio en un sector de Bogotá.
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II – MARCO TEÓRICO
1. Marco Contextual
A continuación se presentarán 4 experiencias a nivel internacional que tratan los temas de
monitoreo de tráfico, formas o métodos de recolección de información y discusiones acerca
de nuevas aproximaciones para mejorar y descubrir más campos de acción en esta área.
1.1 Experiencia 1:
Evaluation of traffic data obtained via GPS-enabled mobile phones: The Mobile Century field experiment
En el año 2010, el centro de investigación de Nokia en Palo Alto, Estados Unidos y la Uni-
versidad de Berkeley realizaron un experimento de campo llamado Mobile Century (Juan C.
Herrera, 2010) – en español Siglo Móvil – que fue resultado de buscar probar el concepto y la
idea del siguiente sistema. Se ha propuesto utilizar los dispositivos electrónicos a bordo de
los vehículos como una infraestructura alternativa para poder monitorear el tráfico, dado que
estos dispositivos se ofrecen como un método de bajo costo y muy eficientes para recoger
información del tráfico, aprovechando el gran cubrimiento que ya ofrecen las infraestructuras
de comunicaciones como la red de dispositivos celulares. Un sistema de monitoreo de tráfico
basado en teléfonos inteligentes (también conocidos como smartphones) con GPS (Global
Positioning System – Sistema de Posicionamiento Global) permite hacer uso del gran cubri-
miento de las redes celulares, de la alta exactitud y medidas de velocidad provistas por los
dispositivos con GPS, y la infraestructura existente de las redes de comunicación.
Siglo Móvil utilizó 100 vehículos, cada uno con un Nokia N95 con GPS habilitado, recorrien-
do un trayecto circular con una longitud de 16 kilómetros por la autopista interestatal I-880
cerca de Union City en California, Estados Unidos, por un periodo de 8 horas. La informa-
ción fue recogida usando marcadores geográficos virtuales ubicados en zonas específicas del
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
recorrido (Virtual Trip Lines) que permiten al dispositivo enviar la información de su ubica-
ción y su velocidad actual cuando este pasa por él. El sistema prototipo presentado suministró
suficiente información para poder monitorear el estado del tráfico mientras que mantuvo la
privacidad de los participantes. La información obtenida durante el experimento fue procesa-
da en tiempo real y fue publicada en internet exitosamente, logrando demostrar la fiabilidad
del sistema para el monitoreo del tráfico en tiempo real. Con los resultados obtenidos se logró
determinar que solo se necesita una penetración del 2 al 3% entre la población de los conduc-
tores para proveer medidas precisas de velocidad del flujo de vehículos.
(Juan C. Herrera, 2010)
1.2 Experiencia 2:
Selective data collection in vehicle networks for traffic control applications
En este trabajo, realizado en agosto del 2012, el autor introduce un método de recolección de
datos selectivo para aplicaciones de control de tráfico, lo cual provee una significativa reduc-
ción en cantidad de datos transmitidos por redes VANET’s (Vehicular Ad hoc Networks). La
red de sensores vehiculares (VSN por sus siglas en inglés) es una tecnología emergente, que
combina comunicaciones inalámbricas por medio de las redes vehiculares VANET’s median-
te dispositivos especiales instalados en los vehículos. Estas redes generan una gran oportuni-
dad de extender la infraestructura de sensores a lo largo de las vías de los actuales sistemas de
control de tráfico. El uso eficiente de este medio de comunicación inalámbrica es uno de los
principales problemas en el desarrollo de aplicaciones que usan VSN. La idea es poder detec-
tar la necesidad de transferir datos basados en la incertidumbre en la determinación de deci -
siones en el control de tráfico. De acuerdo a este acercamiento, los datos del sensor son trans -
mitidos de los vehículos al nodo de control solo en momentos precisos. Los datos recogidos
mediante la red VSN son procesados usando una técnica simulación en línea, que permite
predecir el flujo del tráfico, evaluación de medidas de control y la estimación de la incerti -
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dumbre. Si la precisión de la información resultante es insuficiente, la acción de control ópti-
mo no puede llevarse a cabo sin generar ambigüedad. Como resultado la decisión de control
se vuelve incierta y esta representa una señal que informa que es necesaria nueva información
del tráfico desde la red VSN para proveer predicciones más precisas y para reducir la incerti -
dumbre de las decisiones de control. El método propuesto puede ser aplicado en sistemas de
control de tráfico de diferentes tipos, con señales de tránsito, límites de velocidad variable, y
con rutas de guía dinámica. La efectividad de este método es ilustrada en un caso de estudio
experimental de control de tráfico en una intersección señalizada.
(Płaczek, 2012)
1.3 Experiencia 3:
On the applicability of fair and adaptive data dissemination in traffic information systems
En este trabajo, realizado en febrero del 2014, se propone un protocolo de diseminación de
datos para las redes VANET’s, para que distribuya la utilidad de los datos de forma justa a
los vehículos mientras se controla la carga sobre la red de forma adaptativa. El protocolo
depende únicamente de información local para asegurar justicia con conceptos de Negocia-
ción de Nash de la teoría de juegos. Se espera que las redes vehiculares VANET’s sirvan
como un soporte para el desarrollo de aplicaciones de seguridad y también de aplicaciones
ricas en información que puedan diseminar o esparcir datos a los vehículos. Debido a la con-
tinua recolección, procesamiento y diseminación de datos, un requerimiento muy importante
es el uso eficiente del ancho de banda disponible. Primeramente, la tasa de transmisión de
mensajes debe ser controlada de forma tal que permita controlar la cantidad de datos inserta-
dos en la red. Segundo, los mensajes deben ser cuidadosamente seleccionados para maximi-
zar la utilidad/beneficio para los vehículos del sector. Se debate acerca de que la selección de
mensajes debe fijar como objetivo la justa distribución de la utilidad de los datos, dado que se
puede generar la posibilidad que ocurra conflicto de interés de datos entre vehículos.
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Pontificia Universidad Javeriana Memoria de Trabajo de Grado - Aplicación práctica
Se muestra la aplicabilidad del protocolo con dos ejemplos de utilidad en dos tipos de aplica-
ciones de sistemas de información de tráfico:
1. Estacionamiento de vehículos
2. Aplicaciones de información de tráfico
El protocolo es validado con experiencias tanto del mundo real como de simulaciones de
grandes redes reales. Los resultados demuestran que con el protocolo se alcanzan mayores
grados de justicia y logra mantener un alto nivel de eficiencia en la utilización del ancho de
banda en comparación con otras teorías.
(Ramon S. Schwartza, 2014)
1.4 Experiencia 4:
Adaptive fast computation on a road network: a traffic mining approach
Este trabajo realizado en la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign (Illinois, Estados
Unidos) en el año 2007 muestra el uso de un algoritmo adaptativo de búsqueda de ruta óptima
capaz de consultar patrones de velocidad y conducción conseguidos a través de un proceso de
minería de un gran conjunto de datos. El algoritmo se basó en las siguientes observaciones:
La jerarquía de las carreteras puede ser usada para dividir la red de carreteras en
áreas, además que se pueden usar diferentes estrategias pre-computacionales para la
búsqueda de ruta óptima en ese nivel de área.
Se puede limitar la estrategia de búsqueda a vértices y segmentos de ruta que son
realmente frecuentes en los datos de viajes.
Los conductores suelen atravesar la red de carreteras a través de la vía más larga
disponible dependiendo de la distancia del recorrido, a excepción de cuando se en-
cuentra con una ruta con vías pequeñas que ofrezcan una ventaja notable en veloci-
dad sobre las vías largas.
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A través de una larga experimentación en redes de carreteras reales lograron demostrar que su
algoritmo logra proveer rutas deseables (cortas y sustentadas), y que es significativamente
más rápido que otros métodos. Este trabajo se basó en la idea en que “La historia es el mejor
maestro”.
(Gonzalez, Han, Li, Myslinska, & Sondag, 2007)
En esta sección y con la comprensión de estas experiencias podemos llegar a entender que
aún existen muchas áreas y temas que descubrir y desarrollar alrededor de estas tecnologías.
Se ha podido ver como unas implementaciones tecnológicas de recopilación de información
geográfica pueden tener un gran impacto en la sociedad y de producir un bien general. Al
mismo tiempo podemos entender el porqué es importante seguir investigando y desarrollando
en estas temática, estos estudios podrían llevarnos al descubrimiento de nuevas tecnologías y
encontrar nuevos servicios que ofrecer.
2. Marco Conceptual
En esta sección encontraremos los conceptos necesarios para poder entender el trabajo que se
mostrará en el documento. Los conceptos que se encuentran rodean la temática de la determi-
nación de la ubicación a través de dispositivos móviles y las redes celulares, al igual que los
conocimientos necesarios para entender estas tecnologías.
2.1Sistemas de Información Geográfica
Un Sistema de Información Geográfica (SIG) es una colección de herramientas y datos refe-
renciados espacialmente, lo que significa que los datos traen incorporados información de
sitios y lugares relevantes (Reynolds, 1997) (Longley, Goodchild, Maguire, & Rhind, 2005).
Las herramientas utilizadas integran y relacionan varios componentes que permiten la organi-
zación, almacenamiento, manejo, análisis y el modelado de una gran cantidad de datos prove-
nientes del mundo real encadenados a una referencia espacial. De esta forma se logran incor-
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porar temáticas de las ciencias sociales, económicas, ambientales, agricultura entre otros para
poder ser trabajados y generar nuevos campos de acción donde las ciencias de la información
proporcionan nuevas ayudas (Kresse & Danko, 2012) (Longley, Goodchild, Maguire, &
Rhind, 2005).
La inclusión de información de sitios y lugares en los datos ha demostrado ser de gran utili-
dad para el desarrollo de las áreas en las cuales son aplicadas. Por ejemplo, los SIG’s han
demostrado ser de gran utilidad en la resolución de los siguientes problemas básicos:
Cómo los administradores en el área de la salud han resuelto problemas geográficos
cuando deciden en donde ubicar nuevas clínicas y hospitales.
Compañías de transporte han resuelto problemas geográficos cuando deciden qué
rutas tomar y los horarios en los que Mandan a sus camiones.
Las autoridades de tránsito y transporte resuelven problemas geográficos cuando
seleccionan las rutas para crear nuevas autopistas.
Consultores geo-demográficos solucionan problemas geográficos cuando asesoran y
recomiendan las mejores ubicaciones para abrir nuevas tiendas.
Compañías de reforestación resuelven problemas geográficos cuando deciden en que
sitios deben cortar o sembrar árboles y en dónde se pueden ubicar vías.
Las autoridades de ambiente resuelven problemas geográficos cuando agendan man-
tenimiento y nuevas obras a los senderos recreacionales en los parques públicos.
El gobierno resuelve problemas geográficos cuando deciden en qué sitios colocar
diques para evitar inundaciones
Los viajeros y turistas resuelven problemas geográficos cuando dan y reciben direc-
ciones, buscan y seleccionan hoteles en ciudades desconocidas, y también cuando
encuentran rutas y navegan en parques temáticos.
Los agricultores resuelven problemas geográficos cuando utilizan nuevas tecnologías
de la información para tomar mejores decisiones acerca de las cantidades de fertili-
zantes y pesticidas a aplicar en las distintas zonas de sus cultivos.
Estos son solo unos ejemplos acerca de cómo los Sistemas de Información Geográficos per-
miten mejorar los aspectos de la vida de las personas y el cómo son usados estos datos a tra-
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vés de herramientas para generar soluciones inteligentes y precisas a las necesidades de las
personas (Longley, Goodchild, Maguire, & Rhind, 2005).
2.1.1 Geo-referenciación
La geo-referenciación se refiere al posicionamiento con el que se define la localización de un
objeto espacial (representado por puntos, vectores, área, volumen) en un sistema de coordena-
das definido como en entidades cartográficas (Longley, Goodchild, Maguire, & Rhind, 2005)
(Kresse & Danko, 2012). Todos los elementos de una capa de mapa tienen una ubicación
geográfica y una extensión específica que permiten situarlos en la superficie de la Tierra o
cerca de ella. La geo-referenciación es utilizada frecuentemente en los Sistemas de Informa-
ción Geográfica (SIG) dado que es fundamental para la representación cartográfica. (ArcGis
Resources, s.f.)
Para la correcta descripción, para la ubicación y representación de entidades espaciales re -
quiere un marco para definir las ubicaciones en el mundo real. Para esto se utiliza un sistema
de coordenadas geográficas, este sistema consta de coordenadas en longitud y latitud global
como marco. Otro sistema de coordenadas utilizado es el de coordenadas cartesianas sobre un
plano global. (Reynolds, 1997)
Los mapas en general, representan visualmente ubicaciones de la superficie de la tierra que
utilizan cuadrículas y marcas de graduación con etiquetas de diversas ubicaciones terrestres.
Los elementos geográficos del mapa se ubican en un orden específico (uno encima del otro)
para la extensión del mapa. (ArcGis Resources, s.f.)
Los conjuntos de datos en SIG incluyen ubicaciones en coordenadas dentro de un sistema de
coordenadas cartesianas o globales (latitud y longitud) para registrar ubicaciones y formas
geográficas. De este modo es posible superponer capas de datos SIG sobre la superficie te-
rrestre. (ArcGis Resources, s.f.)
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2.1.2 Sistemas de navegación tradicionales
Los sistemas de navegación fueron creados con el propósito de ubicarnos a nosotros mismos
sobre el globo terráqueo, esto con el propósito de poder recorrer grandes distancias sin perder
el rumbo o el trayecto recorrido, especialmente sobre el océano. Sin estos métodos o siste-
mas, los movimientos de las personas se encontraban restringidos a un área determinada por
puntos fijos y la navegación marítima hasta el punto hasta donde aún se pudiera ver la costa.
(Catalonia ORG, s.f.)
Debido a la falta de tecnología en la antigüedad la navegación se basó en el conocimiento y la
observación de los puntos fijos (o estáticos) más grandes y visibles posibles: las estrellas
(antiguamente los astros). Utilizaban la estrella polar para ubicar el norte y a través de la me-
dición de los ángulos (trigonometría y geometría esférica) lograban ubicarse espacialmente en
el plano terrestre, además también utilizaron el sol y su posición para descifrar la hora del día.
(Catalonia ORG, s.f.). Debido a que el requerimiento de la precisión se vio cada vez más
necesario, encontramos lo que es el astrolabio. El astrolabio es un computador astronómico
creado para resolver problemas relacionados con el tiempo y el posicionamiento de las estre-
llas y el sol. (Astrolabs, 2010) (Catalonia ORG, s.f.). El astrolabio permitió la realización de
medidas mucho más precisas acerca de la altura de la estrellas, lo cual también mejoró consi-
derablemente la precisión en la ubicación. (Morrison).
A medida que avanzó el tiempo se empezaron a crear mecanismos que facilitaron tareas de
ubicación, entre ellos la brújula, que permitió saber con gran facilidad la ubicación del norte
de la tierra utilizando el campo magnético que esta genera (Bhatta, 2010) (Catalonia ORG,
s.f.). También apareció el cronómetro marino que permitió ser usado como un complemento
al astrolabio debido a que este solo lograba encontrar latitudes, pero gracias al cronómetro
marino se lograron ubicar longitudes.
Un poco más moderno podemos encontrar el desarrollo de dos tipos de sistemas de navega-
ción, el primero se llama sistemas inerciales. Este primer sistema se basa en el principio de la
inercia y en la relación entre la posición y las aceleraciones físicas existentes. Este tipo de
sistemas tienen la ventaja de que son independientes del exterior y no se pueden interferir
(Catalonia ORG, s.f.). El segundo tipo de sistema se llama sistemas de radiolocalización, este
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funciona a través de la intersección de unas ondas electromagnéticas que son transmitidas a
través de unas torres de comunicación de forma sincronizada. Aunque una desventaja de este
tipo de navegación es que se necesita saber las posiciones originales de las torres, y cuando
estas dos ondas se intersectan se conoce la ubicación terrestre del receptor (Bhatta, 2010)
(Catalonia ORG, s.f.).
2.1.3 Servicios web de localización
Un servicio web es una tecnología que mediante el uso de protocolos y estándares de comuni -
cación, permiten el intercambio de datos entre aplicaciones (Morales Machuca) (Schiller &
Voisard, 2004). Distintas aplicaciones basadas en distintos lenguajes y en distintas platafor-
mas son capaces de intercambiar datos e información a través de los servicios web en las
redes de computadores (Morales Machuca). En la implementación de servicios web podemos
encontrar distintos estándares:
WSPS (Web Service Protocol Stack): Conjunto de servicios y protocolos de los ser-
vicios web.
XML (Extensible Markup Language): Es el formato estándar de los datos que se van
a pasar.
SOAP (Simple Object Access Protocol): Protocolo de intercambio.
WSDL (Web Service Description Language): Interfaz pública para servicios web.
UDDI (Universal Description, Discovery and Integration): Protocolo utilizado para
publicar la información de servicios web.
WS-Security: Protocolo de seguridad que garantiza la autenticación de los solicitan-
tes del servicio y la confidencialidad de los mensajes enviados.
(Morales Machuca)
Los servicios web aportan interoperabilidad sobre distintos productos y aplicaciones de so-
ftware, independiente de la plataforma y de las propiedades en las que se encuentren (Morales
Machuca) (Schiller & Voisard, 2004). Facilitan el acceder a los servicios, ya que los protoco-
los se basan en texto, los estándares se usan en la mayoría de las plataformas y lenguajes de
programación, y se facilita la lectura y el entendimiento de los servicios ofrecidos. También
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provee un alto grado de integración entre distintos sistemas, elimina las limitaciones geográ-
ficas y permite aumentar los servicios que pueda proveer un sistema accediendo a otro siste-
ma. Entre sus desventajas tenemos que su rendimiento es bajo si comparamos los servicios
web con otros modelos de computación distribuida como RMI (Remote Method Invocation)
y CORBA (Common Object Request Broker Architecture), como su funcionamiento está
basado en XML, este lenguaje no está diseñado para optimizar rendimiento (Morales
Machuca). Tiene fallas en seguridad, como usa HTTP, este le permite saltarse o esquivar
medidas de seguridad basadas en firewall, ya que estas buscan regular y bloquear las comuni-
caciones entre programas, sean comunicaciones de entrada o de salida. (Morales Machuca)
La facilidad de los servicios web se basa en que utiliza HTTP sobre TCP (Transmission Con-
trol Protocol) en el puerto 80, que es lo mismo en lo que se encuentra basado la comunicación
de los navegadores (Morales Machuca) (Schiller & Voisard, 2004). Debido a que las organi-
zaciones restringen y bloquean la mayoría del tráfico de internet mediante firewall, y blo-
quean la mayoría de los puertos TCP a excepción del puerto 80 (Morales Machuca). Aunque
se utiliza el protocolo TCP, los servicios web se pueden utilizar sobre cualquier protocolo.
Los servicios web también proveen gran flexibilidad, su independencia entre sistemas permi-
te que aunque un sistema presente grandes cambios, el otro sistema no se ve afectado en su
funcionamiento, y aunque requiera cambios para volver a ofrecer ciertos servicios, estos cam-
bios son mínimos (Schiller & Voisard, 2004). La flexibilidad que otorgan los servicios web
es un gran atractivo para la creciente tendencia de construir grandes aplicaciones utilizando
componentes distribuidos pequeños de distintos sistemas. (Morales Machuca)
Un servicio web de localización es un servicio web que permite ubicar objetos, vehículos o
personas desde una página web utilizando tecnologías como GPS, GSM/GPRS (redes de
comunicación celular) y satélites, para controlar y monitorear en tiempo real a través de inter -
net. (Morales Machuca)
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2.2 Modelos de Tráfico vehicular
El tráfico en las vías puede ser de peatones, animales usados como medios de transporte,
vehículos de uso particular, vehículos de uso público y otros medios de transporte, puede que
sea uno solo de estos o de todos juntos usando las vías públicas con el propósito de desplazar-
se (Robles, Ñañez, & Quijano, 2009). Las leyes de tránsito son las normas que gobiernan el
tráfico y regulan los vehículos, y se utilizan para facilitar el flujo vehicular, logrando estable -
cerlo de forma ordenada y precisa (Kerner, 2004). El tráfico es organizado bajo varias juris-
dicciones, con carriles, uniones, intersecciones, intercambios, señales de tránsito y signos
(Kerner, 2004). El tráfico suele ser diferenciado por el tipo de vehículo o sus características,
vehículos pesados a motor (como buses y camiones), vehículos livianos a motor (como carros
particulares, taxis y motos), y peatones (como bicicletas y personas de a pie) (Robles, Ñañez,
& Quijano, 2009). Grupos similares suelen compartir restricciones como límites de velocidad
y zonas de tránsito específicas al vehículo.
2.2.1 Modelo de tráfico
Un modelo de tráfico se enfoca en entender las relaciones globales del flujo del tránsito,
como lo son la velocidad de los vehículos, el flujo vehicular y la densidad del tráfico. Los
modelos de tráfico son usados para explicar los distintos fenómenos del flujo vehicular, fenó-
menos como:
• Congestión vehicular
• Cruces de avenidas
• Uso de semáforos
• Accidentes de tránsito
(Rodriguez Niño & Ardila Díaz, 2002) (Robles, Ñañez, & Quijano, 2009)
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2.2.2 Modelos Macroscópicos
Un modelo macroscópico describe el comportamiento general de un fenómeno del mundo
(Rodriguez Niño & Ardila Díaz, 2002). Las variables que se estudian quedan en términos del
promedio analizado de un grupo muestra, por ejemplo, se observa que el promedio de veloci -
dad de los vehículos a cierta hora es de 20 km/h, no se detiene al observar que la velocidad de
cierto vehículo a esa hora fue 20 km/h. Podemos observar que para describir un modelo ma-
croscópico, debemos basarnos en los modelos microscópicos para poder hallar los valores
promedios de las variables (Rodriguez Niño & Ardila Díaz, 2002). Este modelo es apropiado
para ser usado en aplicaciones de gran escala donde el interés principal se encuentra relacio-
nado a las variables de flujo vehicular, su calibración y configuración puede realizarse de
forma simple utilizando sensores de bucle inductivo (hardware especializado) (Robles,
Ñañez, & Quijano, 2009).
2.2.3 Modelos Microscópicos
Los modelos microscópicos son usados para estudiar la relación entre el comportamiento
microscópico (objeto unitario) y un fenómeno macroscópico (comportamiento en grupo), este
modelo aplica para diferentes objetos microscópicos (como carros, animales, humanos), que
determinan el comportamiento de ciertos fenómenos macroscópicos, como por ejemplo el
comportamiento del tráfico vehicular, el comportamiento de una población basándose en el
comportamiento de sus individuos entre otras (Rodriguez Niño & Ardila Díaz, 2002). Este
enfoque presenta una aproximación más individual al observar a un vehículo de manera indi-
vidual a la infraestructura, este vehículo se convierte así en la variable de interés de este mo-
delo (Robles, Ñañez, & Quijano, 2009).
2.3 Representación de Datos Espaciales
A lo largo de la historia nos hemos podido dar cuenta de cómo los seres humanos somos ca-
paces de representar o de hacer representaciones acerca de lo que nos rodea, pero para cada
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representación se debe demostrar el por qué es útil hacerla o con qué sentido se crea una re-
presentación. Específicamente hablando, nuestra representación de interés es en términos
geográficos, esto es la representación de una parte de la tierra a una altura cercana a la super -
ficie en escalas más pequeñas pero manteniendo la proporcionalidad de los objetos o vistas
reales. Las representaciones geográficas son de las más antiguas, estas tienen sus raíces en las
necesidades de civilizaciones muy tempranas en la historia humana. Un ejemplo claro es el
éxito de la caza, un cazador o un grupo de cazadores pueden tener más éxito en sus recolectas
si entre ellos mismos pasan la información acerca de lo que han cazado, en dónde y con qué
facilidad.
Cuando se recolecta la información y se junta, se conforma una base de conocimientos y a
partir de estas bases de información podemos producir modelos de datos espaciales. Estos
modelos suelen ser usados en SIG para producir mapas, realizar consultas y diferentes análi-
sis. (Longley, Goodchild, Maguire, & Rhind, 2005)
2.3.1 La Problemática Fundamental de la Representación de Datos Espaciales
La información geográfica de elementos atómicos o hechos acerca del mundo geográfico, en
su forma más primitiva, un átomo de información geográfica une un lugar, un tiempo y una
propiedad descriptiva. En primera instancia, el lugar, es especificado en una de las distintas
formas que nos ofrece la georreferenciación. La segunda, el tiempo, también tiene varias
formas de especificarlo. A la tercera, la propiedad descriptiva, se le suele llamar atributo. El
rango de atributos en la información geográfica es muy amplio. Unos de estos atributos tie-
nen cambios muy rápidos, que se pueden observar en cuestión de días o de horas, otros tiene
cambios muy lentos que solo pueden ser observados a lo largo de años, décadas o hasta si -
glos. Algunos atributos son físicos o ambientales (de la naturaleza), mientras que otros son
sociales o económicos. Unos atributos simplemente identifican un lugar o una entidad, distin-
guiéndolo de otros lugares o entidades, otros atributos miden algo en una ubicación y dentro
de un rango de tiempo o en un tiempo en específico. Otros atributos sirven para diferenciar el
tipo de suelos o el tipo de uso que se le da a ciertos lugares.
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Pero la idea de recoger estos átomos de información geográfica combinando lugares, con
tiempos y sus atributos, falla en un problema fundamental, y es que el mundo es infinitamen-
te complejo, y el número de átomos requerido para una representación completa es similar al
infinito. Entre más cerca miramos al mundo, más detalles nos revela, y este proceso puede
extenderse casi que hasta el infinito. (Longley, Goodchild, Maguire, & Rhind, 2005)
2.3.2 Objetos Discretos y Campos Continuos
Con lo visto en anterioridad, podemos darnos cuenta la importancia que tiene para una repre-
sentación, definir el nivel de detalle que se va a manejar. Como humanos nos gusta simplifi -
car el mundo a nuestro alrededor, ya sea colocando nombres a las cosas o viendo objetos
individuales como instancias de categorías más grandes. Preferimos un mundo en blanco y
negro, que el mundo real en tonos de grises.
Hay dos formas fundamentales de representar la geografía: por objetos discretos y campos
continuos.
En la vista por objetos discretos, el mundo es vacío, excepto en donde se encuentren objetos
con límites bien definidos y que son instancias de categorías generalmente reconocidas.
En la vista de campos continuos, el mundo geográfico puede ser descrito por un número de
variables, cada una medible en cualquier punto de la superficie de la tierra, pero cambiantes
de valor a lo largo de la misma. (Longley, Goodchild, Maguire, & Rhind, 2005)
Es a través de todos estos elementos y consideraciones que podemos llegar a levantar una
representación gráfica de alguna problemática en particular utilizando datos o información
espacial.
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De acuerdo con las dos secciones anteriores de este trabajo (Marco conceptual y marco con -
textual), podemos observar el gran beneficio que las tecnologías modernas combinadas pue-
den ofrecer a problemas particulares y específicos relacionados a la vida cotidiana de las per -
sonas. Este trabajo propone crear un sistema de información geográfico que permita recoger y
visualizar la información del tráfico vehicular en la ciudad de Bogotá y que además permita,
a cualquier interesado en la información que pueda poseer este sistema, utilizarla para propó-
sitos de planeación, simulación, etc… con el fin de que las empresas y/o entidades guberna-
mentales puedan tener una mejor base de información con la cual puedan mejorar sus proce-
sos de toma de decisiones. De esta forma no solo se genera un bienestar privado (sea de enti-
dades públicas o privadas) sino también un bienestar general a la ciudadanía Bogotana al ver
un menor impacto en la movilidad por causa de obras y cerramientos, y también un posible
mejoramiento de la movilidad en general a causa de que los principales actores del tráfico,
están tomando sus decisiones con información precisa y útil proporcionada por el sistema.
III – ANÁLISIS
La propuesta de solución, involucra una serie de variables a considerar para hacer del sistema
una solución sostenible en el tiempo. En lo relacionado con los datos de entrada es necesario
tener en cuenta que actualmente existen una serie de procedimientos para la captura de los
datos. En general se obtienen datos relacionados con el tráfico; el volumen entendido como la
cantidad de vehículos que circulan por una vía en un instante de tiempo (volumen de tráfico)
y la velocidad promedio de su circulación. Estos elementos de estudio son variables para el
contexto del sistema: estas variables son velocidad y volumen, y se apoyan en otros datos
relevantes como la ubicación de la información y una franja horaria correspondiente, que
juntos permiten describir el comportamiento de un tramo en específico de las vías. En la figu-
ra No. 1 se puede apreciar un esquema generalizado de lo que sería el sistema prototipo.
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Figura No. 1 – Esquema general del prototipo
El sistema consiste en la capacidad de leer varios tipos de archivos, uno para velocidades y
otro para volúmenes. Los archivos que se cargan son seleccionados a través de una selección
de criterios por parte del usuario, estos son mes, año y tipo de dato de la información deseada.
Posee la capacidad de desplegar el mapa de la ciudad resaltando las calles y mostrar la infor-
mación existente en los archivos sobre los puntos de la ciudad correspondientes (interseccio-
nes) facilitando la búsqueda de información. Estos puntos se muestran como marcadores
sobre el mapa.
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1. Análisis de requerimientos del sistema
A continuación se muestra el proceso con el cual se levantaron los requerimientos, se priori-
zaron, y se calcula el entorno adecuado para la ejecución del sistema.
1.1 Variables
Para el desarrollo de este trabajo se tomaron como variables de interés la velocidad promedio
en la cual se desplazan los vehículos y el volumen de los vehículos que se desplazan en un
tramo específico.
1.1.1 Velocidad
La velocidad describe el desplazamiento de un objeto en un tiempo específico, es una magni-
tud física vectorial. En término del tráfico, la velocidad de un vehículo es medida en kilóme-
tro por hora o km/h, que describe la cantidad de kilómetro recorridos en 1 hora de tiempo
(Adolf D., 1990).
V=X (distancia )
t(tiempo )
V=km (kilómetros )
h(hora)
La velocidad promedio, o velocidad media, es la diferencia entre dos puntos de distancia
entre los que un objeto se desplaza dividido entre el tiempo en que el objeto se demoró en
pasar del primer al segundo punto. Para este trabajo, tomaremos la velocidad promedio como
la sumatoria de velocidades de un número de vehículos dividido por el número de vehículos
(Adolf D., 1990).
V med=∆V (V 1+V 2+…+V n)
n ( Número devehículos ¿¿
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1.1.2 Volumen
Debido a que el contexto de este trabajo de grado se encuentra en tránsito y tráfico de esta
ciudad, no nos vamos a referir al volumen según su definición física, la cual es entendida
como el espacio o cantidad de espacio que ocupan los cuerpos materiales tomando como
medida su altura, su ancho y su largo. Para este trabajo, se utilizará el término Volumen de
tránsito y se definirá como el número de vehículos que pasan por un tramo o calzada de la vía
durante un periodo determinado de tiempo (Adolf D., 1990).
Q=N ( Número de vehículos)
t (Tiempo determinado de lamuestra )
Las variables numéricas, velocidad y volumen, serán manejados dentro del sistema por medio
de variables Double debido a la longitud que estas poseen.
1.2 Levantamiento de Requerimientos
Para el levantamiento de requerimientos se tomaron en cuenta las principales funcionalidades
que debe poseer el software, estas son:
Iniciar aplicación Interacción con el mapa (zoom y arrastrar) Carga de archivos Actualizar mapa Visualizar información Refrescar mapa Cerrar aplicación
Tomando en cuenta esto se encontraron 21 requerimientos esenciales para la entrega del pro-
totipo. Estos son como se muestra en la tabla No. 1.
Código-Req Especificación Requerimiento
R01El sistema debe permitir al usuario iniciar la aplicación.
R02 El sistema debe mostrar una pantalla principal
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R03El sistema debe mostrar en la pantalla principal, el menú de opciones.
R04El sistema debe mostrar en la pantalla principal, el mapa de Bogotá.
R05El sistema debe mostrar el mapa en la capa Street (calles).
R06El sistema debe permitir al usuario cerrar la aplicación.
R07 El sistema debe actualizar la información en el mapa cada vez que carga un archivo.
R08 El sistema debe permitir usar los comandos básicos de navegación en el mapa: Acercamiento, alejamiento y navegación.
R09 El sistema debe permitir utilizar el ratón y botones en la pantalla para nave-gar.
R10 El sistema debe mostrar un botón que permita la lectura de un archivo en excel.
R11 El sistema debe permitir leer un archivo excel que contenga la información del tráfico.
R12 El sistema debe mostrar un botón para confirmar la carga del archivo al sistema.
R13El sistema debe guardar la información del archivo en excel en memoria.
R14 El sistema debe permitir guardar los datos específicos de promedios de velocidades y volúmenes de los archivos.
R15 El sistema debe permitir mostrar las imágenes del sitio de interés en el archivo en la página principal del sistema.
R16 El sistema debe solicitar confirmación del usuario para mostrar los datos del archivo en una nueva venta emergente.
R17 El sistema debe permitir mostrar la información del archivo en la pantalla principal del sistema.
R18El sistema debe marcar el sitio correspondiente al archivo en el mapa.
R19 El sistema debe permitir refrescar el mapa y mostrar un mapa sin informa-ción.
R20 El sistema debe estar totalmente en español.
R21El sistema debe estar totalmente hecho en lenguaje Java.
Tabla No. 1 – Requerimientos del sistema
Para más información revisar el documento Anexo 1.
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1.3 Priorización de Requerimientos
La priorización de requerimientos se basó en la necesidad y orden en que estos deben ser
cumplidos para que la solución pueda ser implementada de forma organizada. Los requeri-
mientos con mayor importancia son los que más afectan a nivel funcional, de forma que se
puedan asegurar todas las funcionalidades al finalizar el desarrollo.
La priorización se basó en la siguiente escala numérica:
1: No importa si es implementado o no.
3: Recomendado a implementar.
5: Fuertemente recomendado a implementar, algunas funciones podrían verse com-
prometidas.
7: Obligatorio a implementar.
10: Implementación inmediata.
En la tabla No. 2 se puede apreciar el resultado de la priorización.
Código-Req Especificación RequerimientoImportancia para el pro-
yecto
R01El sistema debe permitir al usuario iniciar la aplicación. 10
R02El sistema debe mostrar una pantalla principal 10
R03 El sistema debe mostrar en la pantalla principal, el menú de opciones. 10
R04 El sistema debe mostrar en la pantalla principal, el mapa de Bogotá. 10
R05El sistema debe mostrar el mapa en la capa Street (calles). 5
R06El sistema debe permitir al usuario cerrar la aplicación. 5
R07 El sistema debe actualizar la información en el mapa cada vez que carga un archivo. 7
R08 El sistema debe permitir usar los comandos básicos de navega-ción en el mapa: Acercamiento, alejamiento y navegación. 3
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R09 El sistema debe permitir utilizar el ratón y botones en la pantalla para navegar. 3
R10 El sistema debe mostrar un botón que permita la lectura de un archivo en excel. 5
R11 El sistema debe permitir leer un archivo excel que contenga la información del tráfico. 7
R12 El sistema debe mostrar un botón para confirmar la carga del archivo al sistema. 3
R13 El sistema debe guardar la información del archivo en excel en memoria. 7
R14 El sistema debe permitir guardar los datos específicos de pro-medios de velocidades y volúmenes de los archivos. 5
R15 El sistema debe permitir mostrar las imágenes del sitio de inte-rés en el archivo en la página principal del sistema. 5
R16 El sistema debe solicitar confirmación del usuario para mostrar los datos del archivo en la pantalla principal. 3
R17 El sistema debe permitir mostrar la información del archivo en la pantalla principal del sistema. 10
R18 El sistema debe marcar el sitio correspondiente al archivo en el mapa. 10
R19 El sistema debe permitir refrescar el mapa y mostrar un mapa sin información. 10
R20El sistema debe estar totalmente en español. 3
R21El sistema debe estar totalmente hecho en lenguaje Java. 3
Tabla No. 2 – Tabla de requerimientos priorizados
Para más información revisar el documento Anexo 1.
1.4 Entorno de funcionamiento
En la Tabla No. 3 se encuentran los requerimientos que debe tener una máquina que desee
correr el prototipo.
Sistema operativo Windows 7, 8, 8.1, 2008 R2, 2012 R2Linux Ubuntu 12.04 y superior (Se deben modificar las rutas de los archivos para UNIX)
Procesador Intel Pentium 4, Intel Core Duo o superior.AMD Athlon o superior.
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Frecuencia de procesador Intel 2.2GHz o superior.AMD 2.4 GHz o superior.
Memoria RAM 2 GB o másDisco Duro 5 GBPantalla Resolución de 1366x768 pixeles o superior.
Profundidad de color de 24 bits.Tarjeta de Video 256MB de RAM mínimo recomendado.
Soporte para chipsets NVIDIA, ATI e Intel.Dispositivos de entrada Ratón y teclado.Conexión de Internet Conexión de 1 Mbps de descarga mínimo.Software requerido Java Development Kits (JDK) 7 update 67, y 8 update 20.
ArcGIS Runtime SDK para Java.
Tabla No. 3 – Tabla de requerimientos del entorno del sistema
Para más información revisar el documento Anexo 1.
1.5 Restricciones del Prototipo
Dada la naturaleza de la información y del proyecto, se deben tener en cuenta las siguientes
anotaciones.
Espacio de almacenamiento: La información que alimenta el sistema proviene de la Secre-
taría de Movilidad de Bogotá, ellos proveyeron casi 14 GB de información en documentos de
hoja de cálculo con extensión .xlsm con información de volúmenes y velocidades de aproxi-
madamente 25 corredores viales de la ciudad de Bogotá entre los años 2011 y 2014. Dado el
volumen de la muestra y la diversidad de nombres que presentan los archivos, el prototipo
funcionará con unos documentos seleccionados y que representan un pequeño porcentaje de
la muestra total. Con estos documentos seleccionados se realizará la implementación del pro-
totipo.
Conexión a Internet: Para reducir la carga del sistema, los mapas de la ciudad que se usan
para desplegar la información deben ser obtenidos mediante un servicio web de mapas, por lo
cual la conexión a internet es necesaria para poder hacer uso de la funcionalidad.
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Idioma: Esta aplicación tiene la intención de funcionar únicamente en la ciudad de Bogotá,
por lo cual la aplicación solo contará con un idioma: Español - Latinoamericano.
Alimentación del sistema: Debido a la infraestructura de la ciudad y a que el método de
monitoreo del tráfico es un proceso manual realizado por personas, la actualización de datos
al sistema queda limitado a los documentos de Excel provenientes de la entidad gubernamen-
tal Movilidad Bogotá, encargada de la gestión del tráfico en la ciudad de Bogotá.
1.6 Análisis de herramientas disponibles
Lenguaje de programación
Para la elección del lenguaje de programación a utilizar, se tendrán en cuenta los siguientes
criterios de selección:
Portabilidad: alta independencia de la plataforma.
Rendimiento: manejo óptimo de los recursos del sistema.
Interfaz: Facilidad de crear una interfaz gráfica de usuario.
Integración con herramientas de terceros: Alto nivel de soporte por parte de la comu-
nidad de desarrolladores para el uso e incorporación de nuevas herramientas.
Soporte de contenido multimedia: Alta capacidad para el manejo de distintos tipos de
archivos multimedia.
A continuación, en la tabla No. 4, una comparativa con los posibles lenguajes de programa-
ción para el proyecto.
Java C++ Python ScalaPortabilidad Alta Media Media AltaRendimiento Medio Alta Alta AltaInterfaz Alta Baja Baja BajaIntegración con herramientas de terceros Alta Media Baja MediaSoporte de contenido multimedia Alta Media Baja Media
Tabla No. 4 – Tabla comparativa de los lenguajes de programación.
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Según la Tabla No. 4, el lenguaje que mejor se acomoda a las necesidades del trabajo es Java.
Herramientas SIG
A continuación una tabla comparativa con los posibles herramientas SIG para el proyecto.
Los criterios para elegir la herramienta SIG son:
Disponible para desarrollo en Java
Permite la carga de mapas desde un servicio web
Permita la carga de mapas con capas específicas
Capacidad para personalizar mapas
Documentación
Fácil integración con entornos de desarrollo
Soporte en línea
Soporte para aplicaciones tipo Stand-Alone
A continuación, en la tabla No. 5, una comparativa con las posibles herramientas SIG para el
desarrollo.
GeoTools MapGuide Open Source ArcGIS Runtime SDKDisponible para desarrollo en Java Si Si SiCarga de mapas desde un servicio web Si Si SiCarga de mapas por capas Si Si SiCapacidad para personalizar mapas Media Media AltaDocumentación Media Media AltaFácil integración con IDE's Media Baja AltaSoporte en línea Alta Alta AltaSoporte para aplicaciones tipo Stand-Alone Alta Baja Alta
Tabla No. 5 – Tabla comparativa de herramientas SIG posibles para el desarrollo del trabajo
Según la tabla anterior fue seleccionada la herramienta:
GIS ArcGIS Runtime SDK con su implementación en lenguaje Java.
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Ambiente de desarrollo
De acuerdo al análisis realizado de herramientas disponibles el ambiente para trabajar el pro-
yecto es NetBeans 8.0 debido a su fácil integración con ArcGIS Runtime SDK y también es
el recomendado por la herramienta GIS para desarrollo en Java.
2. Análisis de los datos de entrada
En esta sección se mostrarán los archivos que son la fuente de entrada del sistema. Los archi -
vos que se muestran a continuación son los que se eligieron para alimentar el sistema y con
los que se calibrarán las funcionalidades de lectura de los datos.
2.1 Tipos de documentos
Son dos tipos de documentos los que soporta el sistema, los archivos de velocidad y los de
volumen. Estos documentos varían en la cantidad de muestras y en los tipos de vehículos, por
lo tanto solo se muestra la información disponible a través de estos documentos.
Estos documentos vienen en tipo de archivo Excel con extensión .xlsm.
La siguiente convención explica las abreviaturas utilizadas para la descripción de los vehícu-
los que aparecen en las muestras de los documentos:
TPC: Transporte público colectivo
TPI: Transporte público individual
TP: Transporte particular
2.2 Formato de documentos
A continuación se describe el formato interno con los cuales viene cada tipo de documento.
2.2.1 Documento Velocidades
En este documento se encuentran varias hojas, como se describen a continuación:
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1. Identificación: En esta hoja encontramos varia información, entre ella:
o Información general del estudio
o El esquema del tramo monitoreado o estudiado
o Datos técnicos del estudio
o Profesionales responsables
o Versiones del estudio
o Descripción de la toma de información
o Análisis puntual
o Registro fotográfico de los puntos de control
o Puntos de control
2. Base: En esta hoja encontramos la estructura de la base de datos con los siguientes
campos:
o Fecha de toma de información
o Nomenclatura del corredor de la toma de información.
o Sector del corredor
o Sentido de desplazamiento
o Número de punto de control
o Nombre de la vía o sitio asignado como punto de control sobre el corredor de
estudio.
o Tipo de vehículo
o Número de recorrido
o Periodo del día en el que se realizó la toma.
o Hora de paso por el punto de control.
o Minuto de paso por el punto de control.
o Segundo de paso por el punto de control.
3. Procesamiento: En esta hoja encontramos un análisis de los tiempos de recorridos
e indicadores de velocidad, en ella encontramos estos campos en específico:
o Base auxiliar
o Base calculada
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4. Resultados generales: En esta hoja encontramos el resumen de número de recorri-
dos, tiempos promedio de viaje e indicador de velocidad promedio por subtramo,
periodo y hora de recorrido.
4a. Gráfico de tiempos: En esta hoja encontramos una gráfica de tiempos utilizando
los resultados generales.
4b. Gráfico de velocidades: En esta hoja encontramos una gráfica de velocidades
promedio utilizando los resultados generales.
4c. Perfil de velocidad: En esta tabla encontramos el indicador de velocidad prome-
dio por subtramo y periodo, y una gráfica con el perfil del indicador de velocidad
promedio por subtramo y periodo del corredor vial en estudio.
5. Resumen cartilla: En esta hoja podemos encontrar el resumen de velocidades por
tramo en Km/h.
5a. Resumen Georreferenciación: En esta hoja encontramos el resumen georrefe-
renciado de los indicadores de velocidad.
5b. Resumen Mensual: En esta hoja encontramos el resumen mensual de los indica-
dores de velocidad.
2.2.2 Documento Volúmenes
En este documento se encuentran varias hojas, como se describen a continuación:
1. Identificación: En esta hoja encontramos varia información, entre ella:
o Información general del estudio
o El esquema del tramo monitoreado o estudiado
o Datos técnicos del estudio
o Profesionales responsables
o Versiones del estudio
o Descripción de la toma de información
o Análisis puntual
o Registro fotográfico
2. Base: En esta hoja encontramos la estructura de la base de datos:
o Fecha de toma de la información
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o Vía específica donde se efectuó la toma de información
o Localización específica donde se efectuó la toma de información
o Periodo de conteo de 15 minutos
o Accesos a los flujos vehiculares
o Tipos de vehículos
3. Procesamiento: En esta hoja encontramos los volúmenes por cuarto de hora para
el acceso a las calzadas internas y/o externas (lentas y/o rápidas).
4. Resultados: En esta hoja encontramos en tablas y gráficos los resultados por pe-
ríodo, por sentido y por tipo de vehículo para la hora de máxima demanda.
4a. Indicadores: En esta hoja encontramos el resumen de los indicadores por hora-
rios de pico y placa.
5. Resumen cartilla: En esta hoja encontramos el resumen general de la cartilla.
5a. Resumen mensual: En esta hoja encontramos el resumen de los indicadores del
mes.
2.3 Datos de interés
Debido a la gran cantidad de datos que proporcionan estos documentos, se utilizarán hojas en
específico por cada tipo de documento.
2.3.1 Documentos Velocidades
Las hojas a utilizar de este tipo de documento serán:
1. Identificación
5. Resumen cartilla
5a. Resumen Georreferenciación
5b. Resumen Mensual
2.3.2 Documentos Volúmenes
Las hojas a utilizar de este tipo de documento serán:
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1. Identificación
4. Resultados
4a. Indicadores
5. Resumen cartilla
5a. Resumen mensual
IV – DISEÑO
En este capítulo se encuentra la propuesta de diseño para el prototipo a partir del análisis
realizado anteriormente.
1. Metodología de desarrollo
La metodología de desarrollo seleccionada para el proceso de construcción del software Fo-
xWay es la metodología conocida como RUP, o Proceso Unificado de Rational (Kruchten,
2004) . La flexibilidad y gran adaptabilidad que ofrece esta metodología la convierte en una
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buena candidata para el desarrollo del sistema. En la figura No. 2 se puede observar una des-
cripción de la metodología aplicada al trabajo (Kroll & Kruchten, 2004).
Figura No. 2 – Imagen de la metodología RUP aplicada al trabajo
1.1 La metodología
Esta metodología consiste en un ciclo de vida organizado en fases e iteraciones. RUP se divi-
de en 4 fases, en las cuales se realizan varias iteraciones.
Inicio
o Comprensión del problema y la tecnología, delimitación del proyecto y esta-
blecer la línea base de la arquitectura.
Elaboración
o Continuación de la fase de inicio pero enfocado en el desarrollo de la línea
base de la arquitectura, análisis y diseño del modelo de negocio y una parte
de la implementación.
Construcción
o Construcción de la aplicación de software por medio de iteraciones.
Transición
o Garantizar que se tiene un producto preparado para su entrega.
1.2 Actividades
Las actividades que se realizarán serán las mismas iteraciones que requiere la construcción
del prototipo:
Primera iteración: Comprensión del problema en medios tecnológicos e inicio del
modelado del negocio. Se utiliza una abstracción de los requerimientos y del diseño
propuesto del prototipo como guía.
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Segunda iteración: Aplicación de la base del diseño arquitectural propuesto y garan-
tizar los principales requerimientos.
Tercera iteración: En esta iteración se concentra el desarrollo de la lógica de nego-
cio y pruebas iniciales.
Cuarta iteración: Esta iteración se centra en el desarrollo de pruebas a la lógica de
negocio del prototipo y en corregir comportamientos inesperados y/o erróneos.
1.3 Hitos
Las actividades se verán completadas con el cumplimiento del cuarto objetivo específico:
• Implementar un prototipo para acceder y visualizar datos históricos.
2. Modelo de Dominio
El modelo de dominio muestra un modelo conceptual de los temas tratados para la solución.
En la imagen Figura No. 3 se puede ver la vista del modelo de dominio.
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Figura No. 3 – Vista del modelo de dominio
VentanaPrincipal: Es la entidad que mantiene la interacción con el usuario y los despliegues
visuales de los datos. Al mismo tiempo es el que maneja el menú principal.
LeerArchivo: Entidad encargada de la lectura de los archivos de Excel. Posee la capacidad
para leer ambos tipos de archivos, velocidades y volúmenes.
DatosAdaptador: Entidad encargada de mapear los datos a su DTO (Data Transfer Object)
específico para poder ser utilizado por el programa.
Velocidades: Entidad que representa el DTO de los datos de las velocidades.
Volúmenes: Entidad que representa el DTO de los datos de los volúmenes.
CargarDatos: Entidad encargada de la lectura de los DTO para ser cargados en el mapa.
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Mapa: Entidad encargada de la carga del mapa de la ciudad y de ubicar los puntos de interés
sobre el mismo.
ActualizarMapa: Entidad encargada de generar la petición de agregar sitios de interés en el
mapa y cargar la información de estos sobre el punto geográfico específico.
Para más información revisar el documento Anexo 1.
3. Casos de Uso
En esta sección se muestra el diagrama de casos de uso, la Figura No. 4 muestra la descrip-
ción de los pasos que deben realizarse para llevar a cabo las principales funcionalidades del
sistema.
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Figura No. 4 – Vista del diagrama de casos de uso
4. Distribución de los requerimientos según Casos de Uso
A continuación se presentan los requerimientos específicos a cada caso de uso, se utiliza el
código del requerimiento para la asociación.
4.1 Iniciar aplicación
Requerimientos asociados: R01
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4.2 Interactuar con el mapa
Requerimientos asociados: R08, R09
4.3 Seleccionar y cargar archivo
Requerimientos asociados: R07, R10, R11, R12, R13, R14
4.4 Visualizar información
Requerimientos asociados: R16
4.5 Refrescar mapa
Requerimientos asociados: R05, R07, R08, R09, R19
4.6 Cerrar aplicación
Requerimientos asociados: R06
4.7 Desplegar ventana principal
Requerimientos asociados: R01, R02, R03, R04, R05
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4.8 Actualizar mapa
Requerimientos asociados: R07, R13, R18, R19
4.9 Leer archivo
Requerimientos asociados: R10, R11, R12, R13
4.10 Desplegar información
Requerimientos asociados: R16, R17
4.11 Cargar datos velocidades
Requerimientos asociados: R10, R11, R13, R14
4.12 Cargar datos volúmenes
Requerimientos asociados: R10, R11, R13, R14
Para más información revisar el documento Anexo 1.
5. Arquitectura del Diseño
Una vez levantados los requerimientos, priorizados, y con las principales funcionalidades del
sistema identificados, procedemos a generar la propuesta del diseño de la arquitectura. Según
lo visto en el capítulo anterior, se considera que el patrón Modelo-Vista-Controlador, o MVC,
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es apropiado para el desarrollo de la aplicación, el cual separa los datos del controlador y a la
vez de la vista de Usuario. A continuación, en la figura No.5 podemos observar lo que sería el
Overview Arquitectónico de la misma.
Figura No. 5 – Vista de la arquitectura del prototipo
Para ver el código fuente referirse al Anexo 5.
6. Vista de componentes
El desarrollo de la aplicación se forma a partir de tres componentes lógicos que se traducen
en tres paquetes llamados: Presentación, Controlador y Modelo. Estos tres paquetes encapsu-
lan el patrón MVC en el cual se basa el desarrollo de la aplicación, como se puede ver en la
figura No. 6.
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Figura No. 6 – Vista de componentes
7. Vista de despliegue
La unidad de despliegue de la aplicación es FoxWay.jar que permite ser desplegada como una
aplicación Stand-Alone en sistemas operativos compatibles con el Java Runtime Environment
o JRE de Java, tales como Windows y varias distribuciones de Linux. Esto le permite a la
aplicación ser ejecutada como multiplataforma, solamente dependiendo de la compatibilidad
del sistema operativo con Java. A continuación, en la figura No. 7, la vista por despliegue,
donde se ve la aplicación dentro de un computador con JRE.
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Figura No. 7 – Vista de despliegue
8. Diagramas de Secuencia
Para la trazabilidad de los requerimientos formulados, se realizaron diagramas de secuencia
para así poder ver la evolución de cada requerimiento dentro de su caso de uso respectivo.
Para esta sección se tomaron dos casos de uso que conforman tres diagramas de secuencia
que se consideran los primordiales para el funcionamiento del sistema, estos son:
Cargar información velocidades.
Cargar información volúmenes.
Refrescar mapa.
Para ver todos los diagramas favor referirse al anexo - SDD
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8.1 Cargar información velocidades
En la figura No. 8 podemos observar la secuencia básica de lo que es la carga de información
proveniente de los archivos de tipo velocidades.
Figura No. 8 – Diagrama de secuencia de la carga de Velocidades
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8.2 Cargar información volúmenes
En la figura No. 9 podemos observar la secuencia básica de lo que es la carga de información
proveniente de los archivos de tipo volumen.
Figura No. 9 – Diagrama de secuencia de la carga de Volúmenes
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8.3 Refrescar mapa
En la figura No. 10 podemos observar la secuencia básica de lo que es la función de refrescar
mapa.
Figura No. 10 – Diagrama de secuencia de la función de limpiar mapa
Para más información respecto al diseño, favor revisar el Anexo 2.
9. Interfaz de usuario
A continuación se muestra un bosquejo de las pantallas con las cuales interactúa el usuario
con el sistema.
9.1 Vistas
9.1.1 Pantalla principal
En la figura No. 11, se observa la pantalla con la que el usuario interactúa la mayoría del
tiempo. Aquí encontramos los siguientes elementos:
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Zona donde se muestra el mapa de Bogotá
Controles para el control de navegación del mapa
Menú de selección del tipo de documento y de la fecha
Zona de visualización del marcador sobre el mapa
Botón de selección para ver más información
Función de limpiar el mapa
Logo de la universidad
Logo de la aplicación
Botón Acerca de
Figura No. 11 – Prototipo pantalla principal de la aplicación
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9.1.2 Información Documento
La ventana de la figura No. 12, se ve cuando se selecciona la opción de ver Más información
en la zona de visualización del marcador. Aquí veremos una selección mayor de información
(más detalle) que lo que se ve inicialmente en la pantalla principal.
Figura No. 12 – Prototipo de la pantalla Más Información
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9.1.3 Información Proyecto
La ventana en la figura No. 13 es la ventana de información, también conocida como Acerca
de. Se desplegará a través del logo de la aplicación y mostrará la información básica acerca
del sistema, autor, el director de tesis y la universidad.
Figura No. 13 – Prototipo de pantalla de Información desplegada a través del botón Acerca
de.
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9.2 Grafo de navegabilidad
En la figura No. 14 podemos observar el flujo de navegación a través de las distintas ventanas
del sistema. Todas las funcionalidades principales del sistema se encuentran en la pantalla
principal en la zona del menú (barra del costado derecho). La ventana de Información Docu-
mento se muestra cuando el usuario ya ha cargado un archivo, ha seleccionado un marcador
dentro del mapa y desea ver aún más información que la mostrada en la zona de Información
Marcador y oprime el botón de Más Información.
La ventana de Información Proyecto se muestra a través de oprimir el botón Acerca de.
Figura No. 14 – Vista de navegación entre las distintas ventanas del prototipo.
Para más información respecto al diseño, favor revisar el Anexo 2.
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V – DESARROLLO DE LA SOLUCIÓN
Este capítulo trata acerca de la implementación y construcción del prototipo propuesto. Según
la metodología que se explicó en el capítulo I, a continuación se muestra la fase de elabora-
ción del prototipo.
1. Descripción de las principales funcionalidades del prototipo y su comportamiento
En este numeral se encuentra la descripción de las funcionalidades del sistema, sus comporta-
mientos y pequeñas muestras de códigos que ilustran de mejor manera la implementación de
la solución.
2.1 El mapa y su comportamiento
En esta sección se ve cómo funciona el mapa, su despliegue y su comportamiento.
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Figura No. 15 – Mapa de Bogotá según el despliegue en el prototipo
En la figura No. 15 se puede ver el mapa que se carga al ejecutar la aplicación. El mapa car-
gado se encuentra ubicado en una posición central de la ciudad de Bogotá con un panorama
amplio. El tipo de mapa cargado es tipo “Street” o calle, el cual muestra con especial énfasis
las vías de la ciudad sin mostrar fotografías o cualquier otro elemento no relevante a la conse-
cución de los objetivos del trabajo.
En la esquina inferior izquierda se puede observar un panel de navegación y control del
mapa, en el cual se puede manejar el nivel del acercamiento del mapa, mover el mapa en los
cuatro ejes cardinales. De igual forma, se puede manejar el mapa con el ratón del computador
de forma tal que la navegación funciona con arrastrar el mapa y el nivel de acercamiento
funciona con la rueda.
En la figura No. 16 se puede observar el componente de código que carga el mapa, sin los
controles de navegación.
Figura No. 16 – Fragmento del código que carga el mapa
2.2 Funcionalidad de carga de archivos al sistema
En esta sección se muestra la forma usada para poder alimentar el prototipo de los datos del
tráfico.
Métodos de lectura
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Como se explicará en la siguiente sección de este capítulo, se usan las librerías del API Apa-
che POI Project. Para lograr la lectura, se crean dos métodos en el modelo, encargados de la
lectura de cada tipo de archivo (velocidades y volúmenes) y donde cada uno retorna una lista
del tipo de dato correspondiente. En la figura No. 17 se puede observar la firma de los méto-
dos.
Figura No. 17 – Métodos de lecturas correspondientes
Para ejecutar la búsqueda, el usuario selecciona la información deseada como se ve en la
figura No. 18.
Figura No. 18 – Vista del menú de cargar información
El usuario selecciona un tipo de dato, después selecciona un mes del año y por último selec -
ciona un año disponible (2011-2014). Esta selección busca los archivos disponibles que co-
rrespondan a la fecha ingresada.
Métodos de visualización
Una vez cargada la información, el sistema procede a mostrar los datos ubicados sobre el
mapa en forma de marcadores de mapas, estos marcadores son ubicados dado el posiciona-
miento dentro de cada archivo respecto al punto de referencia.
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Para lograr esto se crean dos métodos, uno recibe las variables tipo String de latitud y longi-
tud en formato de coordenadas DMS (Degree, Minutes, Seconds o Grados, Minutos, Segun-
dos) y las transforma en un único String con un formato de texto que es entendido por Ar-
cGIS para transformar las coordenadas. El segundo método recibe el String anterior y usa la
clase CoordinateConversion para retornar las coordenadas en formato DD (Degree Decimal o
Grados Decimales) y estas se transforman en variables tipo Double para que el mapa las pue-
da interpretar. En la figura No. 19 se pueden observar los métodos que se encargan de las
tareas descritas.
Figura No. 19 – Métodos para trabajar las coordenadas de los archivos
El resultado de este posicionamiento se puede observar en la figura No. 20.
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Figura No. 20 – Marcadores ubicados en el mapa
Para más información acerca del funcionamiento del prototipo, favor referirse al Anexo 4.
2.3 Visualización de la arquitectura interna del prototipo
En esta sección se puede ver cómo quedó organizado el proyecto Java correspondiente a la
aplicación prototipo.
Para ver el código fuente referirse al Anexo 5.
Modelo Vista Controlador
En la figura No. 21 se ve el orden del proyecto.
Figura No. 21 – Composición interna del proyecto Java
El prototipo quedó implementado de forma tal que cumpla con el diseño MVC propuesto
inicialmente, de forma que la Pantalla Principal del prototipo se encuentra en el paquete Vis-
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ta. En el paquete controlador se encuentra la clase Controlador que posee los métodos que usa
la vista, pero estos métodos ejecutan los servicios de la clase Modelo en el paquete Modelo.
En el paquete modelo encontramos también los DTO’s correspondientes a cada tipo de dato.
Adicional encontramos un paquete de pruebas en donde se encuentran los documentos de
prueba con los que se prueba el API de Apache POI Project. También encontramos el paquete
zData, este paquete contiene los archivos de los datos de tráfico.
El link del repositorio de este trabajo para el código se encuentra en el Anexo 5.
2. Interfaz gráfica de interacción con el usuario
La interfaz gráfica se desarrolla respetando las vistas prototipo mostradas en la fase de dise-
ño. Para el desarrollo de estas, se utiliza la herramienta gráfica Java Swing para los compo-
nentes de interacción y visualización del prototipo, y para la visualización del mapa y sus
elementos relacionados se utiliza el SDK de ArcGIS.
La Pantalla Principal
A continuación en la Figura No. 22 se visualiza la pantalla principal y cómo se mantiene al
diseño original.
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Figura No. 22 – Pantalla principal del prototipo
Como se observa en la imagen, se ve el mapa de la ciudad de Bogotá y todos los elementos y
componentes gráficos que se describieron en la fase de diseño.
El menú
El menú consta de varias partes, cada una separada por sus respectivas márgenes.
La primera es el menú de carga de información, aquí se encuentra la funcionalidad de
cargar información o archivos al sistema. Ver figura No. 23.
Figura No. 23 – Elemento del menú Cargar Información
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La segunda opción es la funcionalidad de limpiar mapa. Ver figura No. 24.
Figura No. 24 – Elemento del menú Limpiar Mapa
La tercera es un espacio adicional que se muestra para el despliegue extra de datos.
Ver figura No. 25.
Figura No. 25 – Elemento del menú Más Información
El cuarto elemento son los logos de la Universidad y el del Prototipo
El quinto y último elemento es el botón Acerca de que permite ver información res-
pecto al proyecto. Ver figura No. 26.
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Figura No. 26 – Ventana de información del proyecto
Para información acerca de la instalación del prototipo favor referirse al Anexo 3.
3. Herramientas adicionales
Para el desarrollo de la solución propuesta se utilizaron un set de herramientas adicionales,
estas herramientas se describen en los siguientes numerales.
3.1 Herramienta de lectura de archivos
Como herramienta adicional se utilizan las librerías de lectura de archivos de ofimática “The
Apache POI Project” (Apache, 2014) con la cual se desarrolla los métodos de lectura de los
documentos. La versión utilizada es la última versión estable a la fecha de este trabajo, ver-
sión 3.12.
Se crea la lectura de documentos .xlsm con las clases XSSFWorkBook y XSSFSheet. Se
eligió esta herramienta debido a que es libre, está desarrollada en Java, tiene las funcionalida-
des necesarias para el trabajo y según los desarrolladores presenta un buen uso de los recursos
del sistema y posee buen rendimiento. En la figura No. 27 se puede observar una tabla que
resume las funcionalidades de este API.
Figura No. 27 – Tabla resumen del API para documentos en formatos tipo Excel
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3.2 Herramienta para repositorio de código
Se selecciona una herramienta de repositorio para poder dejar el código del trabajo disponible
a quien esté interesado en usarlo y/o modificarlo.
Se selecciona GitHub debido a su facilidad de uso y de control que se puede ejercer sobre un
proyecto de libre desarrollo. GitHub ofrece varios beneficios a este tipo de proyectos como:
Control de versiones
Facilidad de ingreso para nuevos usuarios
Fácil entendimiento del proyecto
Permite ver los cambios por usuario o desarrollador
Fácil uso/instalación.
El link del repositorio de este trabajo para el código se encuentra en el Anexo 5.
4. Plan de pruebas
El plan de pruebas consiste en 3 pruebas:
Capacidad de carga de los archivos
Rendimiento
Visualización de la información histórica sobre un punto de la ciudad
4.1 Carga de información de los archivos
Para la carga de información desde los archivos se realizarán las siguientes pruebas.
4.1.1 Prueba de carga
Se selecciona un archivo único de la muestra.
Se realiza el procedimiento de carga en el sistema.
Se muestran los resultados de la carga del archivo a través de la consola del entorno
de desarrollo.
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Se realiza una comparación directa entre la información mostrada en la consola y el
contenido del archivo directo.
Los datos a revisar se explican a continuación según su tipo de dato (velocidad o
volumen):
o Velocidad:
Nombre del archivo cargado
Nombre del corredor vial descrito
Fecha del estudio
Descripción de tramos analizados
Tipos de vehículos
Horarios de toma de muestra (Horarios periodo)
Número de equipos utilizados.
o Volumen:
Nombre del archivo cargado
Intersección descrita
Fecha del estudio
Número de periodos analizados
Número de horas que duró la toma de muestras
Horario
Número de equipos utilizados
Dado que la metodología utilizada es igual para todo el documento, se considera que
estos datos de muestra son suficientes para la prueba.
Con esta prueba se garantiza que no haya distorsiones en el paso de la información y
que los archivos están siendo leídos de forma correcta.
4.1.2 Pruebas de rendimiento
Para probar el rendimiento de la carga de archivos se realizarán dos pruebas, una de carga
sencilla de un solo archivo y otra de carga masiva.
La prueba de rendimiento de carga sencilla se explica a continuación:
o Se usa una fecha en específico que solo carga un archivo.
o Se realiza de igual forma para ambos tipos de datos
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o Se mide el tiempo que le toma al sistema en cargar el archivo
La prueba de rendimiento de carga masiva se explica a continuación:
o Se utiliza una fecha en específico que carga 8 archivos para volúmenes y 10
archivos para velocidades de forma simultánea.
o Se mide el tiempo para ambas medidas.
4.2 Visualización histórica de los datos
Para probar la capacidad del sistema de visualizar la información de un mismo punto a través
del tiempo, se realiza la prueba como se describe a continuación:
Para esta prueba se elige la intersección de la avenida calle 80 con avenida carrera
86.
Se deben cargar mínimo un archivo por año.
Se verifica para los años 2011, 2012, 2013 y 2014.
Se escogen los archivos existentes de la intersección seleccionada y se ubican en la
carpeta de pruebas durante el tiempo de la prueba.
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VI – RESULTADOS
En este capítulo se puede observar los resultados finales del prototipo, el plan de pruebas y
los análisis de resultados.
1. Vista final de una ejecución simple del prototipo
En esta sección se observa una ejecución completa y exitosa del prototipo. La figura No. 28
permite visualizar dicho resultado.
Figura No. 28 – Pantallazo de una ejecución completa del prototipo
En la figura anterior se observa cómo se cargan los componentes de la fecha seleccionada y la
visualización de la información sobre el mapa en los marcadores ubicados espacialmente.
Para más información acerca del funcionamiento del prototipo, favor referirse al Anexo 4.
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2. Ejecución del plan de pruebas
La ejecución del plan de pruebas se realizó como fue descrito en el capítulo III sección 3. Los
archivos que fueron seleccionados para la prueba se dejaron en las fechas Diciembre – 2011 y
Enero – 2011 para ambos tipos de datos.
Para la prueba de carga sencilla al sistema se utiliza Enero – 2011, donde solo se encuentra
un único archivo a cargar.
Para la prueba de carga masiva se utiliza Diciembre – 2011, donde se encuentran varios ar -
chivos (mínimo 6) para cargar.
Al mismo tiempo se monitorea el tiempo tomado para llevar a cabo las tareas, desde el co -
mienzo de la carga hasta el momento en que se pueden visualizar en el mapa.
Las pruebas
Primera prueba:
o Objetivos:
Medir el tiempo de carga de un archivo
Verificar la información cargada
o Procedimiento:
Se carga un archivo único de velocidades (Enero – 2011)
Se toma el tiempo desde que se empieza la carga desde el menú en la
pantalla principal.
Una vez realizada la carga se imprime por consola la información
cargada para ser verificada.
Repetir procedimiento para volúmenes
Segunda prueba:
o Objetivos:
Medir el tiempo de carga de varios archivos
Verificar la información cargada
o Procedimiento:
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o Se cargan varios archivos de velocidades (Diciembre – 2011)
Se toma el tiempo desde que se empieza la carga desde el menú en la
pantalla principal.
Una vez realizada la carga se imprime por consola la información
cargada para ser verificada.
Repetir procedimiento para volúmenes
Tercera prueba:
o Objetivos:
Verificar que se pueden encontrar información distinta a través del
tiempo de un mismo punto.
o Procedimiento:
Se ubican los archivos seleccionados en la ruta especificada en el
plan de pruebas.
Se modifica la ruta de lectura del prototipo para que use una ruta
especificada.
Se ejecuta la opción cargar desde el prototipo (no se selecciona nin-
gún criterio de búsqueda, la ruta se encuentra fija).
Se imprime la información por consola para realizar la verificación.
Los resultados de las pruebas se encuentran en la siguiente sección.
3. Análisis de resultados
En esta sección encontramos los resultados de las pruebas realizadas.
Prueba 1 – Velocidades
Archivos cargados: 1
Tiempo: 5.53 segundos
Verificación de datos: La información cargada al sistema y mostrada a través de la consola es
consistente a la información presentada en el archivo de carga.
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Observaciones: La prueba se desarrolla con normalidad.
Resultado: La prueba es exitosa – Se cumplen los objetivos de forma satisfactoria.
Prueba 1 – Volúmenes
Archivos cargados: 1
Tiempo: 8.24 segundos
Verificación de datos: La información cargada al sistema y mostrada a través de la consola es
consistente a la información presentada en el archivo de carga.
Observaciones: La prueba se desarrolla con normalidad.
Resultado: La prueba es exitosa – Se cumplen los objetivos de forma satisfactoria.
Prueba 2 – Velocidades
Archivos cargados: 10
Tiempo: 29.26 segundos
Verificación de datos: La información cargada al sistema y mostrada a través de la consola es
consistente a la información presentada en los archivos de carga.
Observaciones: Se presenta un tiempo de casi 30 segundos para la carga de 10 archivos, lo
cual puede significar un tiempo grande de respuesta para muestras mayores.
Resultado: La prueba es exitosa – Se cumplen los objetivos de forma satisfactoria.
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Prueba 2 – Volúmenes
Archivos cargados: 8
Tiempo: 24.39 segundos
Verificación de datos: La información cargada al sistema y mostrada a través de la consola es
consistente a la información presentada en los archivos de carga.
Observaciones: Se presenta un tiempo de casi 25 segundos para la carga de 8 archivos, lo cual
puede significar un tiempo grande de respuesta para muestras mayores.
Resultado: La prueba es exitosa – Se cumplen los objetivos de forma satisfactoria.
Prueba 3
Archivos cargados: 7
Tiempo: 22.32 segundos
Verificación: Se revisa la salida por consola y se puede observar el cambio del comporta-
miento del punto seleccionado de la ciudad por los factores de velocidad promedio y cantidad
de vehículos en general que transitaron en la toma de datos.
Resumen resultados:
Año 2011
o Periodo 1
Franja: 6-7 am
Mixtos: 10001 vehículos
o Periodo 2
Franja: 2-3pm
Mixtos: 9213 vehículos
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o Periodo 3
Franja: 5-6pm
Mixtos: 10423 vehículos
Año 2012
o Periodo 1
Franja: 6-7 am
Mixtos: 10328 vehículos
o Periodo 2
Franja: 2-3pm
Mixtos: 9495 vehículos
o Periodo 3
Franja: 5-6pm
Mixtos: 10468 vehículos
Año 2013
o Periodo 1
Franja: 6-7 am
Mixtos: 11460 vehículos
o Periodo 2
Franja: 2-3pm
Mixtos: 9747 vehículos
o Periodo 3
Franja: 5-6pm
Mixtos: 1504 vehículos
Año 2014
o Periodo 1
Franja: 6:30-7:30 am
Mixtos: 11119 vehículos
o Periodo 2
Franja: 1:15-2:15pm
Mixtos: 9838 vehículos
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o Periodo 3
Franja: 5-6pm
Mixtos: 10536 vehículos
Observaciones Generales
En la carga masiva de archivos, se evidencia un tiempo de demora mayor a los tiempos indi-
viduales. Se revisa la documentación del API de carga de archivos y se encuentra que el com-
portamiento de los algoritmos de lectura toma un tiempo preciso por archivo (varía según el
tamaño del archivo). Por lo tanto se determina que el tiempo de espera generado al cargar
varios archivos queda limitado a la cantidad de los archivos a cargar y la capacidad de cóm-
puto que posee la máquina en donde se ejecuta el prototipo.
En la prueba 3 podemos observar la capacidad de comparar distintas fechas de un mismo
sitio, lo cual nos genera un histórico del sitio.
Las características del equipo en el que se realizaron las pruebas son:
Procesador: Intel Core i7 4710HQ 3.4 GHz
RAM: 8GB DDR3L 1600 MHz
Gráficos: NVIDIA GTX 850m 2GB GDDR5
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VII – CONCLUSIONES
1. Análisis de Impacto del Desarrollo
El prototipo da a lugar a un buen número de oportunidades para desarrollos que permitan el
progreso de la ciudad. Al tener la capacidad de visualizar mejor la información existente del
tráfico de la ciudad, mejora el proceso de toma de decisiones respecto a la construcción, inter-
vención o cierres en las vías. Un mejor proceso de toma de decisiones permite agilizar pro-
yectos y reducir costos innecesarios al momento de ejecutar o estudiar el impacto y viabilidad
de una intervención vial.
Al poder ser desarrollado por estudiantes de la universidad, este tipo de aplicaciones de so-
ftware le brinda renombre a la institución y experiencia en el desarrollo de aplicaciones con
impacto social al mismo tiempo que fomenta la investigación.
2. Conclusiones y Trabajo Futuro
Se demuestra que es posible generar una aplicación de software que sea capaz de visualizar
los datos históricos del tráfico, mostrando una única interface para consultar y analizar los
numerosos documentos que se tienen almacenados de años atrás en la ciudad de Bogotá.
Con el prototipo se logra demostrar que es posible organizar la información a través de una
herramienta SIG para que un medio visualizador pueda utilizarla con diversos propósitos.
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También se obtiene la capacidad de poder revisar la información de varios documentos de
forma más rápida al poder ser capaces de elegir el tipo de dato, la fecha y la ubicación de
interés en vez de revisar de a un solo documento a través de numerosas carpetas y nombres de
archivos mal indexados.
De la misma forma, al poder tener la capacidad de ver y buscar información de interés, se
facilita la generación de una base de conocimientos que permitan facilitar el proceso de toma
de decisiones concernientes a la movilidad de Bogotá
El trabajo realizado abre nuevas capacidades para desarrollar más temas relacionadas a la
movilidad de la ciudad y su tráfico. A continuación una lista de posibles áreas de desarrollo
futuro a través de este trabajo:
La creación de una base de datos georreferenciada con la información utilizada en
este trabajo.
La creación de una aplicación móvil que permita recoger información del tráfico con
el objetivo de automatizar el proceso de recolección de datos y alimentar la base de
datos georreferenciada y al prototipo mismo.
A través de la información recogida, generar simulaciones de futuras posible situa-
ciones que puedan impactar negativamente el tráfico de la ciudad.
Crear la capacidad al prototipo de poder predecir impactos en la movilidad por cerra -
mientos, reparaciones e intervenciones en las vías.
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VIII – REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
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IV - ANEXOS
Anexo 1: Documento SRS
Anexo 2: Documento SDD
Anexo 3: Manual de Instalación
Anexo 4: Manual de Usuario del Prototipo
Anexo 5: Repositorio GitHub
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