نقشه های شماتیک برای نمایش شبکه های حمل و نقل محبوب هستند. در دو دهه گذشته، برخی از محققان به سمت تولید خودکار طرح‌بندی شبکه (یعنی هندسه شبکه نقشه‌های شماتیک) کار کرده‌اند، در حالی که برچسب‌گذاری خودکار نقشه‌های شماتیک به خوبی در نظر گرفته نشده است. روش برچسب‌گذاری مبتنی بر آمار توصیفی، که فضای برچسب‌گذاری را با تعریف روابط مختلف خطوط مبتنی بر ایستگاه از قبل مدل‌سازی می‌کند، به‌ویژه برای نقشه‌های شماتیک توسعه داده شده است. با این حال، اگر یک رابطه خط مبتنی بر ایستگاه خاصی در پایگاه داده از پیش تعریف نشده باشد، این روش ممکن است نتواند موقعیت های برچسب گذاری مناسب را تحت این رابطه استنتاج کند. خاطرنشان می شود که شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) توانایی استنباط روابط نامرئی را دارند. در این مطالعه، هدف ما توسعه یک روش مبتنی بر ANN برای برچسب‌گذاری نقشه‌های مترو شماتیک است. نمونه‌ها ابتدا از نقشه‌های شماتیک مترو استخراج می‌شوند و سپس برای آموزش و آزمایش مدل‌های ANN به کار می‌روند. پنج نوع مشخصه (به عنوان مثال، روابط خط مبتنی بر ایستگاه) به عنوان ورودی و دو نوع ویژگی (یعنی جهت ها و موقعیت های برچسب ها) به عنوان خروجی استفاده می شود. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این روش مبتنی بر ANN می‌تواند نتایج برچسب‌گذاری مؤثر و رضایت‌بخشی را در موارد آزمایش ایجاد کند. چنین روشی پتانسیل گسترش برای برچسب گذاری سایر شبکه های حمل و نقل را دارد. و دو نوع ویژگی (یعنی جهت ها و موقعیت های برچسب ها) به عنوان خروجی استفاده می شود. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این روش مبتنی بر ANN می‌تواند نتایج برچسب‌گذاری مؤثر و رضایت‌بخشی را در موارد آزمایش ایجاد کند. چنین روشی پتانسیل گسترش برای برچسب گذاری سایر شبکه های حمل و نقل را دارد. و دو نوع ویژگی (یعنی جهت ها و موقعیت های برچسب ها) به عنوان خروجی استفاده می شود. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این روش مبتنی بر ANN می‌تواند نتایج برچسب‌گذاری مؤثر و رضایت‌بخشی را در موارد آزمایش ایجاد کند. چنین روشی پتانسیل گسترش برای برچسب گذاری سایر شبکه های حمل و نقل را دارد.

کلید واژه ها:

نقشه شماتیک ; شبکه مترو ؛ قرار دادن برچسب ؛ برچسب زدن خودکار ؛ شبکه های عصبی مصنوعی

1. مقدمه

نقشه های شبکه شماتیک (اغلب به سادگی نقشه های شماتیک نامیده می شود) برای نمایش شبکه های حمل و نقل (به عنوان مثال، مترو، اتوبوس و شبکه های راه آهن پرسرعت) محبوب هستند. چنین نقشه‌هایی انتزاع‌های خطی از شبکه‌های عملکردی [ 1 ] را ارائه می‌کنند که در آن روابط بین لبه‌ها (مانند روابط توپولوژیکی) پیامد بیشتری نسبت به موقعیت، اندازه یا شکل جغرافیایی دارند [ 2 ]]. یکی از نمونه‌های معروف نقشه‌های شماتیک، نقشه متروی لندن است که توسط هری چارلز بک در دهه 1930 طراحی شد، که در آن مناطق شلوغ بزرگ‌تر می‌شوند و خطوط در امتداد جهت‌های هشت‌خطی (یعنی افقی، عمودی و مورب) با حفظ توپولوژیکی تغییر جهت می‌دهند. روابط چنین طراحی وضوح و خوانایی نقشه را بهبود می بخشد، بنابراین به افراد اجازه می دهد تا به سرعت و با دقت وظایف برنامه ریزی مسیر و جهت یابی را انجام دهند.
نقشه های شماتیک اغلب توسط یک رویکرد کامپیوتری تولید می شوند که به طراحان نقشه ماهر نیاز دارد. در دو دهه گذشته، برخی از محققان از رشته های مختلف (به عنوان مثال، نقشه برداری و علوم کامپیوتر) به سمت تولید خودکار نقشه های شماتیک کار کرده اند. به طور کلی، تولید خودکار نقشه‌های شماتیک به عنوان یک مشکل بهینه‌سازی در نظر گرفته می‌شود و بیشتر محققان ترجیح می‌دهند طرح‌بندی شبکه (یعنی هندسه شبکه) و برچسب‌های نام را جداگانه بهینه کنند زیرا بهینه‌سازی این دو جنبه به طور همزمان هنوز غیرقابل حل است. مشخص شده است که تولید خودکار طرح‌بندی‌های شبکه به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است [ 3 ، 4 ، 5 ، 6 ، 7 ، 8 ، 9، 10 ، 11 ]، در حالی که برچسب زدن خودکار نقشه های شماتیک (یعنی قرار دادن برچسب های نام) به خوبی در نظر گرفته نشده است. اگرچه انواع روش‌های برچسب‌گذاری کارتوگرافی موجود است (جزئیات مربوط به این روش‌ها در بخش 2.1 آورده شده است)، ممکن است این روش‌ها مناسب‌ترین راه‌حل برای برچسب‌گذاری خودکار نقشه‌های شماتیک نباشند. این به این دلیل است که فضای برچسب گذاری نقشه های شماتیک مترو به شدت توسط خطوط اتصال ایستگاه ها محدود شده است که با فضای برچسب گذاری نقشه های دیگر متفاوت است. لان و همکاران [ 12] فضای برچسب‌گذاری نقشه‌های شماتیک را بر اساس آمار توصیفی (DS) مدل‌سازی کرده و سپس آن را در یک الگوریتم حریص ادغام کرده‌اند. با این حال، این روش مبتنی بر DS دارای محدودیت است، به عنوان مثال، عدم توانایی “یادگیری”. یعنی، اگر یک رابطه خط مبتنی بر ایستگاه خاص (یعنی روابط اتصال بین یک ایستگاه و لبه‌های اتصال متناظر) در پایگاه داده از پیش تعریف نشده باشد، روش‌های مبتنی بر DS ممکن است نتوانند موقعیت‌های برچسب‌گذاری مناسب را تحت این رابطه استنتاج کنند.
شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) توانایی استنباط روابط نامرئی بر روی داده های دیده نشده را دارند (یعنی توانایی تعمیم). شبکه های عصبی مصنوعی به طور گسترده در مدل سازی، تحلیل و تجسم داده های مکانی مانند شبیه سازی رشد شهری [ 13 ، 14 ، 15 ، 16 ] و تعمیم نقشه برداری و نقشه برداری [ 17 ، 18 ، 19 ، 20 ، 21 ] استفاده شده اند.]. توجه شده است که روابط خط مبتنی بر ایستگاه نقشه‌های شماتیک ویژگی‌های مناسبی هستند (که اغلب در یادگیری ماشین «ویژگی‌ها» نامیده می‌شوند) برای مدل‌سازی ویژگی‌های ورودی و خروجی شبکه‌های عصبی مصنوعی. در این مطالعه، هدف ما توسعه یک روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی برای نقشه‌های شماتیک مترو است.
ادامه این مقاله به شرح زیر سازماندهی شده است. بخش 2 روش‌های برچسب‌گذاری خودکار موجود را معرفی می‌کند و تکنیک‌های شبکه عصبی مصنوعی مورد استفاده در علوم فضایی را تحلیل می‌کند. بخش 3 ویژگی های ورودی و خروجی به کار رفته در این روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی را معرفی می کند. بخش 4 جزئیات آموزش و آزمایش استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی را ارائه می دهد. در بخش 5 ، آزمایش‌هایی برای ارزیابی این روش برچسب‌گذاری مبتنی بر ANN انجام می‌شود. در نهایت، برخی از نتایج در بخش 6 ساخته شده است.

2. برچسب زدن خودکار نقشه ها: تجزیه و تحلیل روش های موجود و یک استراتژی

2.1. تجزیه و تحلیل روش‌های برچسب‌گذاری خودکار موجود برای نقشه‌ها

برچسب های نام عناصر ضروری نقشه ها هستند و تأثیر زیادی بر خوانایی و وضوح نقشه ها دارند. با توجه به شکل ویژگی های فضایی، برچسب های نام را می توان به طور کلی به سه نوع تقسیم کرد، به عنوان مثال، برچسب های نام ویژگی های نقطه، برچسب های نام ویژگی های خط، و برچسب های نام ویژگی های منطقه [ 22 ].]. ما دریافته‌ایم که بیشتر برچسب‌های نام در نقشه‌های شماتیک مترو برای ایستگاه‌ها هستند، در حالی که فقط تعداد کمی برای سایر ویژگی‌ها (مثلاً ویژگی‌های پس‌زمینه) هستند. در این مطالعه، ما بر روی برچسب‌های نام ویژگی‌های نقطه (به عنوان مثال، ایستگاه‌های نقشه‌های شماتیک مترو) تمرکز می‌کنیم. قرار دادن برچسب ویژگی نقطه ای (PFLP) یک وظیفه اساسی در کارتوگرافی است. به طور کلی، دو نوع روش خودکار برای برچسب گذاری ویژگی های نقطه در نقشه های شماتیک موجود است. یکی روش سنتی قرار دادن برچسب ویژگی نقطه ای (PFLP) برای نقشه های مرجع عمومی، و دیگری روش برچسب گذاری برای نقشه های شبکه شماتیک است.
از زمانی که Yoeli اولین روش خودکار برچسب‌گذاری نقشه‌کشی [ 23 ] را پیشنهاد کرد، انواع مختلفی از روش‌های PFLP، مانند روش‌های مبتنی بر مدل‌های موقعیت ثابت [ 24 ، 25 ، 26 ، 27 ، 28 ، 29 ] و مدل‌های کشویی [ 30 ، ] توسعه یافتند. 31 ، 32 ، 33 ، 34 ، 35 ، 36]. با این حال، این روش های PFLP برای نقشه های شماتیک در نظر گرفته نشده اند. یعنی این روش های PFLP ممکن است مناسب ترین راه حل برای نقشه های شماتیک مترو نباشند. زیرا الزامات برچسب گذاری نقشه های شماتیک با سایر نقشه ها متفاوت است. برای روشن شدن این مشکل مثالی آورده شده است. در نقشه شماتیک مترو (نگاه کنید به شکل 1 الف)، خطوط اتصال ایستگاه ها در جهت های افقی، عمودی و مورب تغییر جهت داده می شوند. برای برچسب هایی که متعلق به یک خط هستند، تا حد امکان در یک سمت قرار می گیرند. در مقابل، خطوط نقشه ناوبری با خطوط بدون تحریف، زیگزاگ و دارای جهت های مختلف هستند ( شکل 1 را ببینید.ب). جهت برچسب های نام در چنین نقشه هایی متنوع است و برچسب های یک خط در یک سمت قرار نمی گیرند. از این مثال، متوجه می‌شویم که روابط خط مبتنی بر ایستگاه منظم (یعنی روابط بین ایستگاه‌ها و لبه‌های اتصال) ویژگی‌های مهمی برای برچسب‌گذاری نقشه‌های شماتیک هستند.
علی‌رغم روش‌های PFLP، برخی برچسب‌گذاری خودکار برای نقشه‌های شماتیک ایجاد شده است. روش‌های برنامه‌نویسی عدد صحیح مختلط (MIP) [ 37 ، 38 ] طرح‌بندی‌های شبکه و برچسب‌های نام را به طور همزمان بهینه کردند. چنین روش هایی مستلزم تعداد زیادی محدودیت هستند. در نتیجه یافتن راه حل بهینه زمان بر است. روش بهینه‌سازی چند معیاره [ 39 ]، روش برش‌های نمودار [ 40 ]، و روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه جریان [ 41 ]] اساساً مبتنی بر مدل‌های موقعیت ثابت هستند که در آن برخی از موقعیت‌های از پیش تعریف‌شده به عنوان موقعیت‌های نامزد برای برچسب‌ها استفاده می‌شوند. با این حال، این موقعیت های از پیش تعریف شده، روابط خطوط مختلف مبتنی بر ایستگاه نقشه های شماتیک را یکپارچه نمی کنند. روش مبتنی بر آمار توصیفی [ 12 ] برخی از روابط خط مبتنی بر ایستگاه را مدل‌سازی می‌کند و اولویت موقعیت‌های نامزد در این روابط خط مبتنی بر ایستگاه را از نقشه‌های نماینده موجود به دست می‌آورد. با این حال، اگر یک رابطه خط مبتنی بر ایستگاه خاصی در پایگاه داده از پیش تعریف نشده باشد، این روش مبتنی بر آمار توصیفی قادر به استنباط موقعیت های برچسب گذاری مناسب تحت این رابطه نیست.

2.2. استراتژی مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی

شبکه های عصبی مصنوعی (ANN) توانایی استنباط روابط نامرئی بر روی داده های دیده نشده را دارند (یعنی توانایی تعمیم). امروزه شبکه های عصبی مصنوعی به طور گسترده در علوم فضایی مورد استفاده قرار گرفته اند. در سنجش از دور، ANN ها برای طبقه بندی و تقسیم بندی تصویر [ 42 ، 43 ]، ثبت و تطبیق تصویر [ 44 ، 45 ]، ترکیب تصویر [ 46 ، 47 ] و بازسازی تصویر [ 48 ، 49 ] مفید هستند. در علم اطلاعات جغرافیایی، شبکه های عصبی مصنوعی در شبیه سازی رشد شهری [ 13 ، 14 ، 15 ، 16 ]، درونیابی فضایی [ 50 ] استفاده شده است.، 51 ، 52 ، 53 ]، خوشه بندی فضایی [ 54 ، 55 ]، و رگرسیون و پیش بینی فضایی [ 56 ، 57 ، 58 ]. در نقشه کشی، شبکه های عصبی مصنوعی پتانسیل بهبود تعمیم نقشه [ 17 ، 59 ، 60 ، 61 ]، تولید نقشه [ 62 ، 63 ]، بهینه سازی طراحی نقشه [ 64 ]، و شناسایی اشیاء نقشه [ 20 ، 21 ] را دارند.
روابط خط مبتنی بر ایستگاه روی نقشه‌های مترو شماتیک ویژگی‌های مناسبی برای مدل‌سازی ورودی‌ها و خروجی‌های نمونه‌ها در شبکه‌های عصبی مصنوعی است. شبکه های عصبی مصنوعی ممکن است یک تکنیک مناسب برای برچسب گذاری خودکار نقشه های شماتیک باشند. بر اساس شبکه های عصبی مصنوعی، یک استراتژی جدید برای برچسب گذاری خودکار پیشنهاد شده است:
  • نمونه‌های قرارگیری برچسب نام از نقشه‌های شماتیک موجود استخراج می‌شوند.
  • نمونه‌های به‌دست‌آمده برای آموزش و آزمایش شبکه‌های عصبی مصنوعی برای برچسب‌گذاری خودکار استفاده می‌شوند.
کل فرآیند استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای برچسب زدن خودکار نقشه های شماتیک در شکل 2 خلاصه شده است .

3. مدل‌ها، ورودی و خروجی شبکه‌های عصبی مصنوعی برای برچسب‌گذاری خودکار

3.1. مدل های اساسی و پارامترهای شبکه های عصبی مصنوعی

در این مطالعه، برچسب‌گذاری خودکار نقشه‌های شبکه شماتیک به عنوان یک کار یادگیری نظارت شده (اطلاعات اطراف ایستگاه‌ها به عنوان ورودی و ویژگی‌های برچسب‌های نام به عنوان خروجی) در نظر گرفته می‌شود. شبکه‌های عصبی چندلایه پیشخور (MLF) شبکه‌های عصبی محبوب برای وظایف یادگیری تحت نظارت هستند [ 65 ]. شبکه های عصبی MLF دارای مزایای بسیار قوی، غیر خطی و داشتن نقشه ورودی-خروجی هستند.
پس از تعیین مدل شبکه های عصبی مصنوعی، دو سوال مطرح می شود: “چند نورون در لایه های پنهان باید انتخاب کنم؟” و “چند لایه پنهان باید انتخاب کنم؟”. بسیاری از محققان از روش “آزمایش به خطا” برای تنظیم پویا چنین عددی استفاده می کنند [ 66 ]. یعنی ابتدا شبکه‌های عصبی با تعداد متفاوتی از نورون‌های پنهان آموزش داده می‌شوند و قبل از انتخاب نهایی، ارزیابی از نظر خطای تعمیم انجام می‌شود. همچنین گزارش شد که یک شبکه عصبی MLF با یک لایه پنهان می تواند توابع پیوسته را با دقت دلخواه تقریبی کند اگر تعداد نورون ها در لایه پنهان کافی باشد [ 67 , 68 , 69]. از نظر توابع فعال سازی، توابع غیر خطی ترجیح داده می شوند. ReLU از نظر محاسباتی کارآمد و غیر خطی است و این تابع فعال سازی در این مطالعه استفاده شده است. نمودار شبکه عصبی مدل شبکه های عصبی مصنوعی که در این مطالعه استفاده کردیم در شکل 3 در زیر نشان داده شده است .

3.2. ویژگی های ورودی برای شبکه های عصبی مصنوعی

  • روابط خط مبتنی بر ایستگاه

در نقشه های شماتیک مترو، هر برچسب نام با یک ایستگاه مستقل مرتبط است. متمایزترین ویژگی قرار دادن چنین برچسب‌هایی، روابط خط مبتنی بر ایستگاه بین ایستگاه‌ها و خطوط اتصال (یا لبه‌ها) است. تحت طراحی اکتی خطی خطوط، لبه ها را می توان در هشت جهت (یعنی دو جهت افقی، دو جهت عمودی و چهار جهت مورب) جهت داد. با توجه به ترکیبات موجود در ریاضیات، در مجموع 255 نوع روابط خط مبتنی بر ایستگاه تحت طراحی اکتی خطی وجود دارد:

فرکانس های این 255 نوع روابط خط مبتنی بر ایستگاه بر اساس نقشه های شماتیک مترو معرف شمارش شده اند و برخی از روابط خطوط مبتنی بر ایستگاه که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند در شکل 4 الف ارائه شده اند. برای یک رابطه خطی مبتنی بر ایستگاه، هشت متغیر برای نشان دادن هشت جهت مورد نیاز است ( شکل 4 ب را ببینید). در این مطالعه هشت متغیر اعشاری غیر منفی (یعنی ، ، ، ، ، ، و ) برای تمایز این روابط خط مبتنی بر ایستگاه استفاده می شوند. مثالی برای توضیح چنین روابط کمی ارائه شده است ( شکل 4 ج را ببینید).
  • روابط اتصال بین ایستگاه های مجاور و لبه ها
در نقشه های شماتیک مترو، هر ایستگاه حداقل با یک ایستگاه دیگر مرتبط است. به همین دلیل، فضای برچسب گذاری یک ایستگاه معین نیز توسط ایستگاه های مجاور محدود می شود. برای یک ایستگاه معین، حداکثر هشت ایستگاه مجاور وجود دارد ( شکل 5 a را ببینید). هر ایستگاه مجاور حداکثر دارای هشت لبه اتصال است. بنابراین، ما باید از 64 متغیر اعشاری غیر منفی استفاده کنیم (یعنی ، ، … و ) برای توصیف کمی روابط اتصال بین هشت ایستگاه مجاور و لبه های متناظر آنها. در شکل 5 ب، یک مثال برای نشان دادن نمایش کمی چنین روابطی ارائه شده است.
  • طول برچسب نام

برچسب های نام از کاراکترهای زبان تشکیل شده اند. به طور کلی، در نقشه مترو شماتیک، اندازه کاراکترهای زبان یکسان است. یک متغیر اعشاری غیر منفی (یعنی ) برای ذخیره طول برچسب های نام داده می شود. در این مطالعه طول یک برچسب نام به صورت زیر محاسبه می شود:

جایی که به تعداد کاراکترهای زبان اشاره دارد و به طول کاراکتر زبان اشاره دارد. چند نمونه از برچسب های نام با طول های مختلف در شکل 6 آورده شده است.

  • جهت خطوط عملیاتی
یک خط عملیاتی (یا مسیر) از ایستگاه ها و لبه هایی تشکیل می شود که قطار از ایستگاه شروع به ایستگاه پایانی حرکت می کند. در نقشه‌های شماتیک مترو، برچسب‌های نام ایستگاه‌های خط عملیاتی یکسان معمولاً تا آنجا که ممکن است در یک سمت قرار می‌گیرند تا زیبایی‌شناسی بهبود یابد. این به ما انگیزه می دهد که از متغیرهایی برای نشان دادن “جهت خطوط عملیات” استفاده کنیم. جهت های عملیات به پنج نوع (یعنی افقی، عمودی، مورب چپ، مورب راست و هیبریدی) طبقه بندی می شوند. به همین ترتیب، پنج متغیر باینری (یعنی ، ، ، و ) سپس برای نشان دادن این جهت ها ایجاد می شوند. چند مثال برای نشان دادن جهت خطوط عملیاتی ارائه شده است ( شکل 7 را ببینید ).
  • مختصات نقاط
ویژگی اساسی یک ایستگاه مختصات آن است. با مدل‌سازی مختصات ایستگاه‌ها به ویژگی‌های ورودی، نسبیت فضایی بین ایستگاه‌ها ذخیره می‌شود که برای بهبود توانایی استنتاج شبکه‌های عصبی مصنوعی مفید است. بنابراین، استفاده از مختصات ایستگاه ها به عنوان ویژگی های ورودی نمونه ها طبیعی است. به طور دقیق تر، دو متغیر اعشاری ( و ) برای نشان دادن مختصات ایستگاه ها ایجاد می شوند.

3.3. ویژگی های خروجی برای شبکه های عصبی مصنوعی

دو ویژگی از برچسب‌های نام برای مدل‌سازی خروجی‌های ANN استفاده می‌شود. یکی جهت برچسب های نام است. ما مشاهده کرده‌ایم که برچسب‌های نام روی نقشه‌های شماتیک مترو در جهت‌های افقی یا عمودی هستند. یک متغیر عدد صحیح مثبت (یعنی ) بنابراین برای نشان دادن جهت برچسب های نام استفاده می شود. ویژگی دیگر موقعیت برچسب های نام است. تمام موقعیت های بالقوه در جهت های مختلف از پیش تعریف شده اند ( شکل 8 را ببینید ). یک متغیر عدد صحیح مثبت (یعنی ) برای نشان دادن این موقعیت های بالقوه استفاده می شود.

4. آموزش و آزمایش مدل های ANN برای برچسب گذاری خودکار

4.1. مجموعه داده های آموزش و تست

تعداد فزاینده ای از شهرها در جهان سیستم های عملیاتی مترو را ساخته اند و تعداد زیادی از نقشه های شماتیک مترو موجود است. برخی از نقشه ها ممکن است از طراحی برچسب هشت خطی و بدون همپوشانی استفاده کنند، در حالی که برخی دیگر ممکن است از طراحی برچسب منحنی و همپوشانی استفاده کنند. برای جلوگیری از تأثیرات تفاوت‌های طراحی، ما فقط از آن نقشه‌های شماتیک رسمی تحت طراحی برچسب هشت‌خطی و بدون همپوشانی استفاده می‌کنیم. به طور دقیق تر، 15 نقشه شماتیک مترو از شهرهای مختلف جهان (به عنوان مثال، لندن، نیویورک، مادرید، سنگاپور، چنگدو، گوانگژو، هنگ کنگ، نانجینگ، شنژن، سوژو، تیانجین، ووهان، پکن، شیامن، و چونگ کینگ) برای به دست آوردن نمونه برای شبکه های عصبی مصنوعی استفاده می شود ( شکل 9 را ببینید ). در مجموع 3050 نمونه از این نقشه ها جمع آوری شده است.
این نمونه ها به دو نوع نمونه آموزشی و نمونه آزمایشی تقسیم می شوند. برای جلوگیری از برازش بیش از حد، نمونه هایی که به عنوان نمونه های آموزشی استفاده می شوند، نمی توانند به عنوان نمونه های آزمایشی استفاده شوند. در نهایت، 2491 نمونه از لندن، نیویورک، مادرید، سوژو، نانجینگ، گوانگژو، چنگدو، ووهان، و شنژن به عنوان نمونه های آموزشی استفاده می شود، در حالی که 559 نمونه از پکن، تیانجین و هنگ کنگ به عنوان نمونه آزمایش استفاده می شود.

4.2. پیاده سازی روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی برای برچسب گذاری خودکار

کل فرآیند استفاده از روش مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی برای برچسب زدن خودکار نقشه های شبکه شماتیک در شکل 10 آورده شده است. پنج مرحله کلیدی شناسایی شده است: پیش پردازش داده های اصلی، ساخت مدل شبکه های عصبی مصنوعی، آموزش شبکه های عصبی مصنوعی، آزمایش شبکه های عصبی مصنوعی، و حذف همپوشانی ها.
  • پیش پردازش داده های اصلی
نقشه های شبکه شماتیک دیجیتال اصلی به صورت تصویر از اینترنت جمع آوری شده است. برای بهبود کارایی دستیابی به مجموعه داده، این تصاویر توسط نرم افزار ArcGIS به فرمت “shapefile” بردار شده اند. لازم به ذکر است که سیستم های مختصات طرح ریزی نقشه در این نقشه های شبکه شماتیک داده نشده است. یعنی تمام داده های برداری شده در سیستم های مختصات پیش فرض قرار دارند. وقتی دو نقشه شماتیک دیجیتال را در یک سیستم مختصات مکانی قرار می دهیم، نقشه ها اندازه های مختلفی دارند. بنابراین، لازم است اندازه نقشه های شماتیک به کار گرفته شده را تنظیم کنید تا مطمئن شوید که اندازه برچسب های نام یکسان هستند (یعنی اندازه کاراکترهای زبان در برچسب های نام). طول نویسه‌های استفاده شده در این نقشه‌های شماتیک به‌عنوان معیار برای هدایت عملکرد «بزرگ‌نمایی» یا «کوچک‌نمایی» این طرح‌بندی‌های شبکه برداری شده استفاده می‌شود. یعنی طول ضلع حداقل مستطیل مرزی (MBR) کاراکترها در نقشه های شبکه شماتیک مختلف باید تحت سیستم مختصات مجهول در ArcGIS برابر باشد. این با عملیاتی به دست می آید که در آن تمام مختصات نقاط (به عنوان مثال، و ) در نقشه شبکه شماتیک بر طول MBR یک کاراکتر تقسیم می شوند (یعنی، ).
  • ساخت مدل ANN با استفاده از Python و PyTorch
در ده سال اخیر، پایتون به محبوب ترین زبان برنامه نویسی برای هوش مصنوعی تبدیل شده است، زیرا دارای مزایای اکوسیستم کتابخانه ای عالی، مانع ورود کم، استقلال پلت فرم و گزینه های تجسم خوب است [ 70 ]. “PyTorch” یک کتابخانه یادگیری ماشین منبع باز است که توسط آزمایشگاه تحقیقاتی فیس بوک AI توسعه یافته است. در این مطالعه، ما از “Spyder” (یک محیط رایگان و منبع باز) به عنوان محیط توسعه یکپارچه (IDE) استفاده کردیم و مدل ANN ها را با استفاده از “PyTorch” و سایر کتابخانه های ضروری ساختیم.
  • آموزش و تست مدل شبکه های عصبی مصنوعی
قبل از شروع فرآیند آموزش و تست، باید مقادیر اولیه پارامترها و هایپرپارامترها را تنظیم کنیم. معمولاً پارامترها (به عنوان مثال، وزن ها و بایاس) مدل شبکه های عصبی مصنوعی به طور تصادفی مقداردهی اولیه می شوند و به صورت پویا در فرآیند آموزش بهینه می شوند. فراپارامترها (به عنوان مثال، نرخ یادگیری و اندازه دسته) به صورت دستی تنظیم می شوند. مقادیر نهایی هایپرپارامترهای مورد استفاده در مدل ANN ها برای قرارگیری نهایی برچسب های نام در جدول 1 فهرست شده است.
لازم به ذکر است که اندازه گیری سنتی “دقت” برای ارزیابی نتایج تست در این مطالعه مناسب نیست زیرا ویژگی های خروجی نمونه های آموزشی با ویژگی های ورودی یکسان ممکن است متفاوت باشد. این به این دلیل است که طراحان نقشه های شبکه شماتیک ممکن است ترجیحات خود را داشته باشند.
  • همپوشانی ها را حذف کنید
اجتناب از همپوشانی بین برچسب‌ها، ایستگاه‌ها و لبه‌ها به صراحت در ورودی و خروجی شبکه‌های عصبی مصنوعی مدل‌سازی نشده است، که منجر به ظاهر شدن همپوشانی‌ها در برچسب‌های حاصل می‌شود، به خصوص زمانی که فضای برچسب‌گذاری کافی نیست. برای بهبود کیفیت برچسب های حاصل، لازم است تا جایی که ممکن است همپوشانی ها حذف شوند. بر اساس موقعیت های از پیش تعریف شده برچسب ها نشان داده شده در بخش 3.3 ، برچسب ها را می توان با استراتژی پیشرونده زیر بهینه سازی کرد:
مرحله 1: برچسب های نام به دست آمده را بر اساس شناسه های ویژگی آنها (به عنوان مثال، FID) مرتب کنید.
مرحله 2: یک برچسب نام از برچسب های نام مرتب شده توسط FID ها بدست آورید و آن را در شبکه شماتیک قرار دهید.
مرحله 3: اگر این برچسب با برچسب های دیگر همپوشانی داشته باشد، باید با توجه به موقعیت های از پیش تعریف شده برچسب ها به بهترین موقعیت بدون همپوشانی منتقل شود.
مرحله 4: به مرحله 2 برگردید تا زمانی که تمام برچسب های نام قرار داده شوند.

5. ارزیابی تجربی

5.1. طراحی تجربی

  • داده های تجربی و معیار
“Maplex” یک موتور برچسب در ArcGIS است و به طور گسترده ای برای قرار دادن برچسب های نام ویژگی های فضایی در نقشه های مرجع عمومی استفاده شده است. روش برچسب‌گذاری مبتنی بر آمار توصیفی، که فضای برچسب‌گذاری را با تعریف روابط مختلف خطوط مبتنی بر ایستگاه از قبل مدل‌سازی می‌کند، به‌ویژه برای برچسب‌گذاری نقشه‌های شماتیک توسعه یافته است (لان و همکاران 2020). در این مطالعه از برچسب های نامی که با این دو روش قرار داده شده اند به عنوان معیار استفاده می شود. به طور دقیق تر، برچسب های نام شبکه های مترو پکن، تیانجین و هنگ کنگ (به ترتیب با 316، 150 و 93 ایستگاه) با روش مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی (نگاه کنید به شکل 11 ج، شکل 12 ج و شکل 13 ج) با روش Maplex مقایسه شود ( شکل 11 a را ببینید،شکل 12 الف و شکل 13 الف) و روش برچسب گذاری مبتنی بر آمار توصیفی (به شکل 11 ب، شکل 12 ب و شکل 13 ب مراجعه کنید).
  • معیارهای
برچسب های نام قرار داده شده از دو جنبه اندازه گیری می شوند. اولین مورد، تعداد همپوشانی‌ها بین برچسب‌ها، ایستگاه‌ها و لبه‌ها است. توجه شده است که شمارش تعداد همپوشانی ها به عنوان یک عملکرد اساسی برای ارزیابی روش های برچسب گذاری در نظر گرفته شده است [ 71 ]. در این تحقیق از دو معیار مبتنی بر همپوشانی استفاده شده است. یکی تعداد کل همپوشانی ها در سطح نقشه، و دیگری تعداد همپوشانی ها در برچسب های نامی است که روابط خط مبتنی بر ایستگاه در پایگاه داده از پیش تعریف نشده است.
جنبه دوم سطح رضایت است (بخش مهمی از قابلیت استفاده). در این پژوهش میزان رضایت از طریق آزمون روانشناختی از طریق پرسشنامه سنجیده شد. پنج سطح مختلف (یعنی بسیار ناراضی، ناراضی، خنثی، راضی و بسیار راضی به ترتیب 1، 2، 3، 4 و 5 نمره) طراحی شده است و شرکت کنندگان در پرسشنامه باید به برچسب نام قرار داده شده نمره بدهند. .

5.2. نتایج تجربی

نتایج آماری برای تعداد همپوشانی ها در جدول 2 نشان داده شده است. مشخص شده است که برچسب‌های نامی که Maplex قرار داده است بیشترین تعداد همپوشانی را در هر سه شبکه مترو دارند (به ترتیب 67، 20 و 10 در مترو پکن، تیانجین و هنگ کنگ)، در حالی که برچسب‌هایی که توسط شبکه‌های عصبی مصنوعی قرار می‌گیرند. روش مبتنی بر کمترین تعداد همپوشانی دارد (به ترتیب 8، 0 و 0 در متروی پکن، تیانجین و هنگ کنگ). روش Maplex از محدودیت‌هایی برای جلوگیری از همپوشانی بین برچسب‌های نام استفاده می‌کند، در حالی که اجتناب از همپوشانی بین برچسب‌های نام و لبه‌ها و بین برچسب‌های نام و ایستگاه‌ها به خوبی در نظر گرفته نشده است. در مقابل، استراتژی پیشرونده برای اجتناب از همپوشانی در روش مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی، همه انواع همپوشانی را در نظر می‌گیرد. از نتیجه تعداد همپوشانی ها در ایستگاه هایی که روابط خط مبتنی بر ایستگاه آنها از پیش تعریف نشده است، مشخص شد که روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی نیز عملکرد بهتری دارد (به عنوان مثال،
از نظر سطح رضایت، یک آزمون روان‌شناختی از طریق بستر پرسشنامه آنلاین به نام Wenjuanxing انجام شده است. شرکت کنندگان می توانند از طریق رایانه یا تلفن های هوشمند در این آزمون شرکت کنند. ما 217 رکورد موثر از 217 شرکت کننده (یعنی 127 مرد و 90 زن) جمع آوری کرده ایم. در مجموع، 88 درصد از شرکت کنندگان (یعنی 192 شرکت کننده) بین 18 تا 40 سال سن دارند و 29 درصد از شرکت کنندگان (یعنی 63 شرکت کننده) تا به حال طراحی نقشه را یاد گرفته اند. نتیجه آزمایشی این آزمون در جدول 3 آورده شده است. مشخص شد که میانگین نمرات برچسب‌های نام قرار داده شده توسط روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی، همگی بزرگتر از امتیازهایی هستند که توسط روش Maplex و روش مبتنی بر آمار توصیفی قرار داده شده‌اند. آزمون های معناداری (یعنی t زوجی-آزمون ها) برای نشان دادن اینکه آیا میانگین نمرات سطح رضایت در برچسب های نام با روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی به طور قابل توجهی بزرگتر از نمرات روش Maplex و روش مبتنی بر آمار توصیفی است، استفاده شده است. نتایج آزمون‌های t زوجی نشان می‌دهد که تفاوت‌ها در متروی پکن و تیانجین معنی‌دار است اما در متروی هنگ کنگ معنی‌دار نیست. این به این دلیل است که فضای برچسب‌گذاری شبکه مترو هنگ کنگ کافی است و هر سه روش برچسب‌گذاری می‌توانند برچسب‌هایی با کیفیت بالا برای شبکه مترو هنگ کنگ قرار دهند.

6. نتیجه گیری

در این مطالعه، یک روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی برای نقشه‌های شماتیک مترو پیشنهاد شده است. نمونه‌ها ابتدا از نقشه‌های شماتیک معرف استخراج می‌شوند و سپس از آنها برای آموزش و آزمایش مدل‌های ANN استفاده می‌شود. به طور دقیق‌تر، پنج نوع مختلف از ویژگی‌ها (یعنی روابط خط مبتنی بر ایستگاه، روابط اتصال بین ایستگاه‌ها و لبه‌های مجاور، طول برچسب، جهت‌های خط عملیات و مختصات ایستگاه) برای مدل‌سازی ورودی‌های نمونه‌ها، در حالی که جهت‌ها و موقعیت‌های نام استفاده می‌شوند. از برچسب ها برای مدل سازی خروجی نمونه ها استفاده می شود. نمونه های آموزشی و آزمایشی از 15 نقشه شماتیک مترو در جهان جمع آوری شده است. پس از آن، یک مدل پیشخور چندلایه با مجموعه داده های جمع آوری شده آموزش و آزمایش شده است. با مدل آموزش دیده،
روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی از دو جنبه، یعنی تعداد همپوشانی‌ها بین برچسب‌ها، لبه‌ها و ایستگاه‌ها و سطح رضایت از طریق پرسشنامه ارزیابی می‌شود. در مقایسه با روش Maplex و روش مبتنی بر آمار توصیفی، مشخص شد که نتایج برچسب‌گذاری توسط این روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی مؤثر و رضایت‌بخش است. از نتایج فوق، می‌توان نتیجه گرفت که این روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی پتانسیل ایجاد برچسب‌های نام برای نقشه‌های شماتیک مترو را دارد. اگر نمونه‌های کافی در دسترس باشد، این روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی را می‌توان به برچسب‌های نام مکان سایر شبکه‌های فضایی (مانند اتوبوس و شبکه‌های راه‌آهن پرسرعت) و شبکه‌های غیرمکانی (مانند شبکه‌های انتقال نیرو و نمودارهای دانش) تعمیم داد.
برخی از محدودیت‌های این روش برچسب‌گذاری مبتنی بر ANN وجود دارد. اولا، تنها دو جهت (یعنی عمودی و افقی) از برچسب‌های نام در این روش مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی مدل‌سازی می‌شوند. در برخی موارد، برچسب های نام بهتر است در جهت های مورب قرار بگیرند. در آینده، جهت‌های برچسب بیشتری باید مدل‌سازی و در این روش مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی ادغام شوند. ثانیاً، این روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی کاملاً خودکار نیست. اجتناب از همپوشانی بین برچسب‌های نام و سایر ویژگی‌ها به صراحت در شبکه‌های عصبی مصنوعی مدل‌سازی نمی‌شود و یک فرآیند پیشرونده اضافی برای حذف همپوشانی مورد نیاز است. اثربخشی استفاده از چنین فرآیند همپوشانی حذف‌کننده باید اعتبار بیشتری داشته باشد. ثالثاً، نتایج برچسب‌گذاری این روش برچسب‌گذاری مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی تا حد زیادی به کیفیت نمونه‌ها بستگی دارد.

منابع

  1. Avelar، S. نقشه های شماتیک بر اساس تقاضا: طراحی، مدل سازی و تجسم. Ph.D. Thesis, ETH Zürich, Zürich, Switzerland, 2002. [ Google Scholar ]
  2. فارست، دی. علل و پیامدهای تغییر مقیاس در نقشه های شماتیک: آیا کاربران آگاه هستند و به آنها اهمیت می دهند؟ در مجموعه مقالات اولین کارگاه نقشه برداری شماتیک، اسکس، بریتانیا، 2 تا 3 آوریل 2014. [ Google Scholar ]
  3. Hong, S.-H.; مریک، دی. Nascimento، HA تجسم خودکار نقشه های مترو. J. Vis. لنگ محاسبه کنید. 2006 ، 17 ، 203-224. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  4. آناند، اس. آولار، اس. Ware, JM; جکسون، ام. تولید نقشه شماتیک خودکار با استفاده از روش های بازپخت شبیه سازی شده و نزول گرادیان. در مجموعه مقالات پانزدهمین کنفرانس سالانه تحقیقات علم اطلاعات جغرافیایی انگلستان، Maynooth، UK، 11-13 آوریل 2007; صص 414-420. [ Google Scholar ]
  5. دونگ، WH; Guo، QS; لیو، JP نقشه شماتیک شبکه جاده تعمیم مترقی بر اساس محدودیت های متعدد. ژئو اسپات. Inf. علمی 2008 ، 11 ، 215-220. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  6. دونگ، WH; Li، ZL; Guo، مدل خودکار QS تعمیم نقشه های شبکه شماتیک بر اساس تقسیم بندی پویا. Geomat. Inf. علمی دانشگاه ووهان 2010 ، 35 ، 892-895. [ Google Scholar ]
  7. ور، م. ریچاردز، ن. الگوریتم سیستم کلونی مورچه ها برای طرح بندی خودکار مجموعه داده های شبکه حمل و نقل. در مجموعه مقالات کنگره IEEE در محاسبات تکاملی، کانکون، مکزیک، 20-23 ژوئن 2013. صفحات 1892-1900. [ Google Scholar ]
  8. نکته.؛ لی، ز. Xu, Z. تولید خودکار نقشه های شبکه شماتیک که با اندازه نمایش تطبیق داده می شوند. کارتوگر. J. 2015 ، 52 ، 168-176. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  9. گالوائو، ام. راموس، اف. لامار، م. Taco, P. تجسم دینامیک اطلاعات ترانزیت با استفاده از الگوریتم های ژنتیک برای طرحواره سازی مسیر. در مجموعه مقالات GIS Ostrava، Ostrava، جمهوری چک، 22-24 مارس 2017. صص 99-113. [ Google Scholar ]
  10. لی، جی تی. جیا، CL; ژانگ، ال. لی، XK؛ Li، YY; Luo، FL ایجاد نقشه های شبکه شماتیک با ساده سازی و پارتیشن. Geomat. Inf. علمی دانشگاه ووهان 2017 ، 42 ، 721-725. [ Google Scholar ]
  11. لان، تی. Li، ZL; Ti، P. ادغام اصول کلی در برنامه نویسی عدد صحیح مختلط برای بهینه سازی نقشه های شبکه شماتیک. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2019 ، 33 ، 2305-2333. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. لان، تی. Li، ZL; پنگ، کیو. گونگ، XY برچسب زدن خودکار نقشه های شماتیک با بهینه سازی با دانش به دست آمده از نقشه های موجود. ترانس. GIS 2020 ، 24 ، 1722-1739. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. گوان، کیو. وانگ، ال. کلارک، KC یک مدل CA محدود مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه سازی رشد شهری. کارتوگر. Geogr. Inf. علمی 2005 ، 32 ، 369-380. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  14. آلمیدا، سی ام. گلریانی، ج.م. کاستیون، EF; Soares, B. استفاده از شبکه‌های عصبی و اتوماتای ​​سلولی برای مدل‌سازی دینامیک کاربری زمین درون شهری. بین المللی جی. جئوگر. Inf. 2008 ، 22 ، 943-963. [ Google Scholar ]
  15. وانگ، جی. Mountrakis، G. توسعه یک مدل شهرنشینی چند شبکه ای: مطالعه موردی رشد شهری در دنور، کلرادو. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2011 ، 25 ، 229-253. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  16. ژای، ی. یائو، ی. گوان، کیو. لیانگ، ایکس. لی، ایکس. پان، ی. یو، اچ. یوان، ز. ژو، جی. شبیه سازی تغییر کاربری زمین شهری با ادغام یک شبکه عصبی کانولوشنال با اتوماتای ​​سلولی مبتنی بر برداری. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2020 ، 34 ، 1475-1499. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. ژو، Q. Li، Z. استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای حذف انتخابی در به روز رسانی شبکه های جاده ای. کارتوگر. J. 2014 ، 51 ، 38-51. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. وانگ، ی. چن، دی. ژائو، ز. رن، اف. Du, Q. یک رویکرد مبتنی بر شبکه عصبی پس انتشار برای تطبیق ویژگی های چندگانه در انتشار به روز رسانی. ترانس. Gis Tg 2015 ، 19 ، 964-993. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. چو، TY; هوانگ، تلویزیون؛ نیش، YM; نگوین، کیو. Bui، بهینه‌ساز مبتنی بر ازدحام QT برای شبکه عصبی کانولوشن: برنامه‌ای برای نقشه‌برداری حساسیت سیل. ترانس. GIS 2020 ، 25 ، 1009-1026. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. سعیدی مقدم، م. Stepinski، TF استخراج خودکار نقاط تقاطع جاده از سری نقشه های تاریخی USGS با استفاده از شبکه های عصبی کانولوشن عمیق. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2020 ، 34 ، 947-968. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  21. شنورر، آر. سیبر، آر. اشمید لنتر، جی. Öztireli، AC; Hurni، L. تشخیص اشیاء نقشه تصویری با شبکه های عصبی کانولوشن. کارتوگر. J. 2020 ، 58 ، 50-68. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. Chirie, F. قرار دادن خودکار نام با کیفیت بالای نقشه برداری: نقشه های خیابان شهر. کارتوگر. Geogr. Inf. علمی 2000 ، 27 ، 101-110. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  23. Yoeli, P. منطق حروف خودکار نقشه. کارتوگر. J. 1972 , 9 , 99-108. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  24. کریستنسن، جی. مارکس، جی. Shieber, S. یک مطالعه تجربی از الگوریتم‌ها برای قرار دادن برچسب نقطه ویژگی. ACM Trans. نمودار. (TOG) 1995 ، 14 ، 203-232. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  25. Raidl, G. الگوریتم ژنتیک برای برچسب زدن ویژگی های نقطه. در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی علوم، سیستم ها و فناوری تصویربرداری، لاس وگاس، NV، ایالات متحده، 6-9 ژوئیه 1998. ص 189-196. [ Google Scholar ]
  26. یاماموتو، ام. کامارا، جی. Lorena، LAN Tabu جستجوی اکتشافی برای قرار دادن برچسب نقشه‌برداری نقطه‌ای. GeoInformatica 2002 ، 6 ، 77-90. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  27. کلاو، GW; Mutzel, P. برچسب‌گذاری بهینه ویژگی‌های نقطه‌ای در مدل‌های برچسب‌گذاری مستطیلی. ریاضی. برنامه. 2003 ، 94 ، 435-458. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. کراوو، جی ال. ریبیرو، جنرال موتورز; Lorena، LAN یک روش جستجوی تصادفی تطبیقی ​​حریصانه برای قرار دادن برچسب کارتوگرافی با ویژگی نقطه‌ای. محاسبه کنید. Geosci. 2008 ، 34 ، 373-386. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  29. Do Nascimento، HA; Eades، P. نکات کاربر برای برچسب زدن نقشه. J. Vis. لنگ محاسبه کنید. 2008 ، 19 ، 39-74. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  30. دادی، س. Marathe، MV; میرزائیان، ع. مورت، بی.ام. ژو، بی. برچسب گذاری نقشه و تعمیم های آن. در مجموعه مقالات انجمن سالانه ماشین های محاسباتی (ACM) – انجمن ریاضیات صنعتی و کاربردی (SIAM) سمپوزیوم در مورد الگوریتم های گسسته، نیواورلئان، لس آنجلس، ایالات متحده آمریکا، 5-7 ژانویه 1997. صص 148-157. [ Google Scholar ]
  31. ون کرولد، ام. استریجک، تی. Wolff, A. برچسب گذاری نقطه ای با برچسب های کشویی. محاسبه کنید. Geom. 1999 ، 13 ، 21-47. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  32. کامدا، تی. Imai، K. قرار دادن برچسب نقشه برای نقاط و منحنی ها. IEICE Trans. فاندم الکترون. اشتراک. محاسبه کنید. علمی 2003 ، 86 ، 835-840. [ Google Scholar ]
  33. ابنر، دی. کلاو، GW; Weiskircher, R. Label Number Maximization در مدل Slider. در مجموعه مقالات سمپوزیوم بین المللی ترسیم نمودار، نیویورک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا، 29 سپتامبر تا 2 اکتبر 2004. صص 144-154. [ Google Scholar ]
  34. Poon, S.-H.; Shin, C.-S.; استریجک، تی. یونو، تی. Wolff, A. برچسب زدن به نقاط با وزنه. الگوریتمیکا 2004 ، 38 ، 341-362. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  35. شوارتگز، ن. هاونرت، جی.-اچ. ولف، ا. Zwiebler, D. برچسب‌گذاری نقطه‌ای با برچسب‌های کشویی در نقشه‌های تعاملی. در اتصال اروپای دیجیتال از طریق مکان و مکان ؛ Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 2014; صص 295-310. [ Google Scholar ]
  36. شوارتگز، ن. ولف، ا. هاونرت، جی.-اچ. برچسب‌گذاری خیابان‌ها در نقشه‌های تعاملی با استفاده از برچسب‌های تعبیه‌شده. در مجموعه مقالات بیست و دومین کنفرانس بین المللی ACM Sigspatial در مورد پیشرفت در سیستم های اطلاعات جغرافیایی، دالاس، تگزاس، ایالات متحده آمریکا، 4-7 نوامبر 2014. صص 517–520. [ Google Scholar ]
  37. نولنبورگ، ام. Wolff, A. ترسیم و برچسب گذاری نقشه های مترو با کیفیت بالا با برنامه نویسی عدد صحیح مختلط. IEEE Trans. Vis. محاسبه کنید. نمودار. 2011 ، 17 ، 626-641. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ][ نسخه سبز ]
  38. وو، هی؛ تاکاهاشی، س. هیرونو، دی. آریکاوا، م. Lin، CC; ین، HC طراحی کارآمد فضایی نقشه های مشروح مترو. در مجموعه مقالات انجمن گرافیک کامپیوتری، پورتلند، OR، ایالات متحده آمریکا، 22-25 آوریل 2013. ص 261-270. [ Google Scholar ]
  39. استات، جی.ام. راجرز، پی. مارتینز-اواندو، جی سی. طرح‌بندی نقشه مترو واکر، SG خودکار با استفاده از بهینه‌سازی چند معیاره. IEEE Trans. Vis. محاسبه کنید. نمودار. 2011 ، 17 ، 101-114. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ][ نسخه سبز ]
  40. وانگ، Y.-S. چی، M.-T. فوکوس + زمینه نقشه های مترو. IEEE Trans. Vis. محاسبه کنید. نمودار. 2011 ، 17 ، 2528-2535. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  41. وو، هی؛ تاکاهاشی، س. Lin، CC; ین، طرح‌بندی و حاشیه‌نویسی نقشه مترو محور سفر-مسیر HC. در مجموعه مقالات انجمن گرافیک کامپیوتری، آکسفورد، انگلستان، 5 تا 8 ژوئن 2012. ص 925-934. [ Google Scholar ]
  42. هوانگ، بی. ژائو، بی. Song، Y. نقشه‌برداری کاربری زمین شهری با استفاده از یک شبکه عصبی پیچیده عمیق با تصاویر سنجش از دور چندطیفی با وضوح فضایی بالا. سنسور از راه دور محیط. 2018 ، 214 ، 73-86. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  43. کمکر، آر. سالواجو، سی. کانان، سی. الگوریتم‌های تقسیم‌بندی معنایی تصاویر سنجش از دور چندطیفی با استفاده از یادگیری عمیق. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2018 ، 145 ، 60-77. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  44. وانگ، اس. کوان، دی. لیانگ، ایکس. نینگ، ام. گوا، ی. Jiao, L. چارچوب یادگیری عمیق برای ثبت تصویر سنجش از راه دور. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2018 , 145 , 148–164. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  45. هیوز، LH؛ مارکوس، دی. لوبری، اس. تویا، دی. اشمیت، ام. چارچوب یادگیری عمیق برای تطبیق SAR و تصاویر نوری. ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2020 , 169 , 166–179. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  46. شائو، ز. Cai, J. ادغام تصویر سنجش از دور با شبکه عصبی کانولوشنال عمیق. IEEE J. Sel. بالا. Appl. زمین Obs. Remote Sens. 2018 ، 11 ، 1656–1669. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  47. چن، ی. شی، ک. Ge, Y. تلفیق تصویر سنجش از دور فضایی-زمانی با استفاده از شبکه های عصبی کانولوشنال دو جریانی چند مقیاسی. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens. 2021 ، 60 ، 1-12. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  48. شلمپر، جی. کابالرو، جی. Hajnal, JV; قیمت، AN; روکرت، دی. یک آبشار عمیق از شبکه های عصبی کانولوشن برای بازسازی تصویر MR پویا. IEEE Trans. پزشکی تصویربرداری 2017 ، 37 ، 491-503. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  49. وانگ، ز. چن، جی. Hoi, SC یادگیری عمیق برای وضوح تصویر فوق العاده: یک نظرسنجی. IEEE Trans. الگوی مقعدی ماخ هوشمند 2020 ، 43 ، 10. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  50. ریگل، جی پی. جارویس، CH; استوارت، N. شبکه های عصبی مصنوعی به عنوان ابزاری برای درونیابی فضایی. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2001 ، 15 ، 323-343. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  51. مروین، دی. کراملی، آر جی. شبکه های عصبی مصنوعی Civco، DL به عنوان یک روش درون یابی فضایی برای مدل های ارتفاعی دیجیتال. صبح. کارتوگر. 2002 ، 29 ، 99-110. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  52. مروین، دی. کراملی، آر. Civco، D. یک روش مبتنی بر شبکه عصبی برای حل مسائل درون یابی منطقه ای “سلسله مراتب تودرتو”. صبح. کارتوگر. 2009 ، 36 ، 347-365. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  53. زو، دی. چنگ، ایکس. ژانگ، اف. یائو، ایکس. گائو، ی. لیو، ی. درونیابی فضایی با استفاده از شبکه های عصبی متخاصم مولد شرطی. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2020 ، 34 ، 735-758. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  54. استایگر، ای. رسچ، بی. Zipf، A. کاوش خوشه‌های مکانی-زمانی و معنایی داده‌های توییتر با استفاده از شبکه‌های عصبی بدون نظارت. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2015 ، 30 ، 1694-1716. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  55. هاگناور، جی. Helbich، M. SPAWNN: یک کیت ابزار برای تجزیه و تحلیل فضایی با شبکه های عصبی خودسازمانده. ترانس. Gis 2016 ، 20 ، 755-774. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  56. لین، YP; چو، اچ جی; Wu، CF; Verburg، PH توانایی پیش‌بینی رگرسیون لجستیک، رگرسیون لجستیک خودکار و مدل‌های شبکه عصبی در مدل‌سازی تجربی تغییر کاربری زمین – مطالعه موردی. بین المللی جی. جئوگر. Inf. سیستم 2010 ، 25 ، 65-87. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  57. شی، دبلیو. لیو، ز. آن، ز. Chen, P. RegNet: یک مدل شبکه عصبی برای پیش‌بینی مطلوبیت منطقه‌ای با داده‌های VGI. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2020 ، 25 ، 175-192. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  58. وو، اس. وانگ، ز. دو، ز. هوانگ، بی. لیو، آر. رگرسیون وزنی شبکه عصبی از نظر جغرافیایی و زمانی برای مدل‌سازی روابط غیر ثابت فضایی و زمانی. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2020 ، 35 ، 582-608. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  59. فنگ، ی. تیمن، اف. سستر، ام. یادگیری تعمیم ساختمان نقشه برداری با شبکه های عصبی کانولوشنال عمیق. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2019 ، 8 ، 258. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  60. تویا، جی. ژانگ، ایکس. Lokhat, I. آیا یادگیری عمیق عامل جدیدی برای تعمیم نقشه است؟ بین المللی جی. کارتوگر. 2019 ، 5 ، 142-157. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  61. دادگاهی، ع. الایدی، ع. تویا، جی. ژانگ، ایکس. بررسی پتانسیل تقسیم‌بندی یادگیری عمیق برای تعمیم جاده‌های کوهستانی. ISPRS Int. J. Geo-Inf. 2020 ، 9 ، 338. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  62. هنری، سی جی; داستان، سی دی; پالانیاپان، م. الحسن، و. سوامی، م. آلشینلویه، دی. کرتیس، ای. کیم، دی. تولید نقشه خودکار LULC با استفاده از شبکه های عصبی عمیق. بین المللی J. Remote Sens. 2019 , 40 , 4416–4440. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  63. کانگ، ی. گائو، اس. Roth، RE انتقال سبک های نقشه چند مقیاسی با استفاده از شبکه های متخاصم مولد. بین المللی جی. کارتوگر. 2019 ، 5 ، 115–141. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  64. Abreu, S. طراحی معماری خودکار برای شبکه های عصبی عمیق. arXiv 2019 ، arXiv:1908.10714. [ Google Scholar ]
  65. سووزیل، دی. کواسنیکا، وی. Pospichal، J. مقدمه ای بر شبکه های عصبی پیشخور چند لایه. شیمی. هوشمند آزمایشگاه. سیستم 1997 ، 39 ، 43-62. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  66. ژو، ز. یادگیری ماشینی . انتشارات دانشگاه Tsinghua: پکن، چین، 2016. [ Google Scholar ]
  67. هورنیک، ک. استینچکامب، ام. وایت، H. شبکه های پیشخور چندلایه تقریبگرهای جهانی هستند. شبکه عصبی 1989 ، 2 ، 359-366. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  68. Hornik، K. برخی از نتایج جدید در تقریب شبکه عصبی. شبکه عصبی 1993 ، 6 ، 1069-1072. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  69. Bishop, CM Neural Networks for Pattern Recognition ; انتشارات دانشگاه آکسفورد: آکسفورد، انگلستان، 1995. [ Google Scholar ]
  70. Luashchuk، A. 8 دلیل برای اینکه Python برای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین خوب است. در دسترس آنلاین: https://djangostars.com/blog/why-python-is-good-for-artificial-intelligence-and-machine-learning/ (در 27 اوت 2021 قابل دسترسی است).
  71. Dijk, Sv; کرولد، ام وی؛ استریجک، تی. Wolff، A. به سوی ارزیابی کیفیت برای روش های قرار دادن نام ها. بین المللی جی. جئوگر. Inf. علمی 2002 ، 16 ، 641-661. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
شکل 5. روابط اتصال بین ایستگاه ها و لبه های مجاور: ( الف ) 64 متغیر برای کدگذاری روابط اتصال بین ایستگاه ها و لبه های مجاور و ( ب ) نمونه ای از این روابط اتصال.
شکل 6. برچسب ها را با طول های مختلف از نقشه شماتیک مترو چنگدو نام ببرید.
شکل 7. پنج نوع خطی که از برچسب های نام عبور می کنند: ( الف ) نوع افقی. ( ب ) نوع عمودی؛ ( ج ) نوع مورب سمت چپ. ( د ) نوع مورب سمت راست؛ ( ه ) هیبرید نوع 1. و ( f ) هیبرید نوع 2.
شکل 8. موقعیت ها و جهت های مختلف برای برچسب های نام.
شکل 9. نقشه های شماتیک مترو برای تهیه نمونه ها.
شکل 10. کل فرآیند استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای برچسب گذاری.
شکل 11. برچسب های نام شبکه های متروی پکن توسط: ( الف ) maplex; ( ب ) روش مبتنی بر آمار توصیفی. و ( ج ) شبکه های عصبی مصنوعی.
شکل 12. برچسب های نام شبکه های مترو تیانجین توسط: ( الف ) maplex; ( ب ) روش مبتنی بر آمار توصیفی. و ( ج ) شبکه های عصبی مصنوعی.
شکل 13. برچسب های نام شبکه های متروی هنگ کنگ که توسط: ( الف ) maplex; ( ب ) روش مبتنی بر آمار توصیفی. و ( ج ) شبکه های عصبی مصنوعی.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید