[論文レビュー] Map Route Ranking with Weighted Distance using Environmental Factors

Jiyi Li|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2014

Data Management and Algorithms参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、標高に基づく勾配をルート選択に組み込むことで、地図ルートの重み付き距離順序付け手法を提案する。標高に起因する重みを部分ルートに適用することで、Google マップのデフォルトの最短経路結果を再順序付けし、身体的負担を反映させる。その結果、Route 1 は最も短い経路（Route 0）よりも勾配がなだらかであるため、より快適であることが示された。

ABSTRACT

When users search for the routes between two places using map based services, these services compute and provide the top candidate routes based on shortest geometric distances or ideal time consuming. However, other real factors like physical exertion and practical time consuming will influence user experience, and the environmental factors like steep slope and traffic jam that result in these real factors need to be considered. For example, when users travel on foot or by bicycle, if there are many steep slopes on the routes, it will be difficult or easy to be tired. In this paper, we propose an approach computing weighted distance considering these environmental factors. We rank the candidate route results generated by Google Map using elevation information. We integrate the elevation information in the route results to assist users to make decision. The solution can also be used in other scenarios that need to consider environmental factors.

研究の動機と目的

• 最短距離や所要時間を超えて、勾配や標高などの現実の環境要因を組み込むことでルート推薦を改善すること。
• 歩行や自転車のルートで急勾配が原因となるユーザーの不快感を軽減すること。
• Google マップなどのサービスから得られる既存のルート提案を、標高データを用いて再順序付けする手法を提供すること。
• 身体的負担を定量化することで、快適さと挑戦性の異なるユーザーの好みに応じた意思決定を支援すること。
• コアルーティングアルゴリズムを変更せずに、既存の地図サービスとの統合を可能にすること。

提案手法

• 本手法は、連続するGPSポイント間の部分ルートに標高差を重みとして適用することで、各候補ルートの重み付き距離を計算する。
• 各部分ルート $ r_{ij} $ から $ r_{ik} $ の間の重み $ w_{jk} $ は、標高差 $ e_{jk} $ として定義され、元の距離が重み付き距離 $ wd_i = \sum_j w_{jk} d_{jk} $ に変換される。
• Google マップ API v3.exp (2013年12月) を使用して、ルート候補と標高データの両方を、Directions および Elevation サービスから取得する。
• 重み付き距離が低いルートが、平坦な地形による身体的負担が少ないことを示し、その順位が付けられる。
• 勾配プロファイルを直感的に理解できるように、各ルートに沿った標高曲線を生成する。
• 適切な重み指標に置き換えることで、交通渋滞や道路状態などの他の環境要因に対しても拡張可能である。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 標高や勾配といった環境要因を、身体的負担を反映するように、どのように定量的にルート順序付けに統合できるか？
• RQ2 標高データを用いて標準的なルート提案を再順序付けすることで、歩行や自転車利用者の体験が向上するか？
• RQ3 重み付き距離指標は、従来の最短経路順序付けと比較して、より快適または挑戦的なルートを特定するのにどの程度有効か？
• RQ4 コアルーティング論理を変更せずに、既存の地図サービスに環境データを統合できる範囲はどの程度か？
• RQ5 ルート選択において、最短距離、最短時間、最小身体的負担の間には、どのようなトレードオフがあるか？

主な発見

• Google マップが最短経路として選択した Route 0（1563m）は、最大標高が最も高く、したがって身体的負担が最も大きい。
• Route 1 は距離が長い（1606m）ものの、重み付き距離が 1982 と Route 0 の 2385 よりも著しく低く、なだらかな勾配による身体的負担が少ないことが示された。
• Route 2 は重み付き距離が最も高く（2686）、急な標高変化による挑戦性の高さが確認された。
• 標高曲線は、Route 1 が Route 0 よりもなだらかな上昇であることを視覚的に確認し、重み付き距離順序付けの妥当性を裏付けた。
• 提案手法は、ユーザーの好みに応じたルート再順序付けに成功した：Route 1 は快適性に最適、Route 2 は挑戦性に最適であり、Route 0 は幾何学的距離の観点でのみ最良である。
• この解決策は、Google マップなどの既存の地図サービスと容易に統合可能であり、交通状況や道路状態といった他の環境要因への拡張も可能である。