ارزیابی تحلیلی روش‌های محاسبه صحت اطلاعات مکانی داوطلبانه برای شبکه معابر درون شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی سیستم های اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 گروه مهندسی نقشه برداری، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

3 مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی سهند تبریز

چکیده

انجام مطالعات و برنامه ­ریزی­ های شهری یکی از ضروریاتی است که با گسترش شهرها و جمعیت مناطق شهری لازم است به آن پرداخته شود. در میان داده ­های موردنیاز جهت انجام چنین مطالعاتی، شبکه عوارض خطی شهری نظیر شبکه معابر دارای اهمیت ویژه ­ای است. ویژگی ­های برجسته داده ­های مکانی داوطلبانه1 نظیر پوشش جامع و بروز بودن آن باعث می­گردد مجموعه داده داوطلبانه به‌عنوان مجموعه داده مناسب برای انجام مطالعات شناسایی گردد ولی با توجه به کیفیت ناهمگون این مجموعه داده لازم است ابتدا پارامترهای کیفیت آن ارزیابی و کیفیت مجموعه داده تائید گردد. ازاین‌رو در این مقاله با توجه به لزوم ارزیابی پارامترهای کیفیت برای داده­ های مکانی داوطلبانه و اهمیت بسیار بالای معیار صحت داده ­های مکانی و عدم وجود مطالعه جامع با هدف مقایسه معیارهای ارزیابی در مطالعات پیشین، لازم به نظر رسید که مطالعه جامعی بر روش ­های ارزیابی صحت مکانی انجام شود تا امکان بررسی نقاط قوت و چالش­ های موجود هر روش مشخص گردد.  تحلیل­ های انجام ­شده بر معیارهای ارزیابی صحت­ مکانی عارضه­ مبنا، نامناسب بودن معیار فاصله میانگین در عدم تمایز میان صحت­ مکانی عوارض در حالات خاص و مزیت فاصله هاسدورف نسبت به فاصله حریم افزایشی با سرعت پردازش بالاتر را نتیجه داد. براساس این معیار صحت­ مکانی مجموعه داده داوطلبانه شهر تهران در مناطق 11 تا 14 تهران به میزان 2/5 متر ارزیابی شد که حاکی از صحت­ مکانی مطلوب داده­ های داوطلبانه این مناطق است. همچنین در دسته دوم روش ­های ارزیابی به سبب وجود همبستگی زیاد (87/0) پارامتر کامل­بودن و صحت مکانی، توصیه این مطالعه ارزیابی کامل­بودن دو مجموعه داده داوطلبانه و رسمی نسبت به هم، به منظور جلوگیری از بروز خطاهای احتمالی است. در این گروه از روش­ ها، معیار فاصله حریم به واسطه تاثیر ناپذیری از حالات خاص به عنوان روش مناسب انتخاب و صحت مکانی مجموعه داده داوطلبانه شهر تهران با شعاع حریم 5 متر، 781/0 ارزیابی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

analytical evaluation of volunteered geographic information accuracy assessment methods in urban networks

نویسندگان [English]

  • masoud yazdannik 1
  • Rahim Ali abbaspour 2
  • alireza chehreghan 3
2 School of Surveying and Geospatial Engineering, College of Engineering, University of Tehran
3 Mining Engineering, Sahand University of Technology
چکیده [English]

urban planning is one of the necessities That needs to be addressed by expanding cities and urban populations. Among the data needed for such studies, the urban road network such as the network of passages has particular importance. Unique features of volunteered geographic information such as comprehensive coverage and daily updates make the volunteered dataset Identified as a suitable dataset for studies. But due to the heterogeneous quality of this dataset, it is necessary to evaluate its quality parameters and verify the quality of the dataset. Therefore, in this paper, according to the necessity of evaluating the quality parameters for volunteered geographic information and the high importance of positional accuracy and the lack of a comprehensive study in previous studies in order to compare positional accuracy criteria, it seemed necessary to conduct a comprehensive study on positional accuracy assessment methods to identify the strengths and challenges of each approach. Analyzes on positional accuracy evaluation criteria resulted in inappropriate Mean Distance Criteria in indistinguishing between positional accuracy of special situations and the advantage of the Hausdorff distance over the incremental buffer distance in higher processing speed. According to this criterion, the volunteered data set of Tehran city in areas 11 to 14 were evaluated as 2.5 meters, indicating the desired volunteered data quality of these areas. Also in the second set of evaluation methods due to high correlation (0.87) of completeness parameter and positional accuracy, this study recommends evaluating the completeness of two VGI and valid data sets in order to prevent possible errors. In this group of methods, the criterion of Buffer analysis was selected as the appropriate method due to the unpredictability of specific situations and the positional accuracy of the Tehran VGI dataset with a 5 meter radius was 0.781.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Volunteered geographic information
  • unit-based methods
  • object-based methods
  • positional accuracy
  • Road Network
 Antoniou, V. and A. Skopeliti (2015). "Measures and indicators of VGI quality: an overview." ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences,Vol. 2, No. 5,  pp. 345.
Arsanjani, J. J., P. Mooney, A. Zipf and A. Schauss (2015). "Quality assessment of the contributed land use information from OpenStreetMap versus authoritative datasets." OpenStreetMap in GIScience, Springer: pp.37-58.
Bégin, D., R. Devillers and S. Roche (2013). "Assessing volunteered geographic information (VGI) quality based on contributors’ mapping behaviours." Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci,Vol. 6, No. 2,  pp. 149-154.
Brovelli, M. and G. Zamboni (2018). "A new method for the assessment of spatial accuracy and completeness of OpenStreetMap building footprints." ISPRS International Journal of Geo-Information,Vol. 7, No. 8,  pp. 289.
Bruns, A. (2008). "The future is user-led: The path towards widespread produsage." Fibreculture journal,Vol 2, No. 11,  pp. 25-45.
Castro, R., A. Tierra and M. Luna (2019). "Assessing the Horizontal Positional Accuracy in OpenStreetMap: A Big Data Approach." World Conference on Information Systems and Technologies
Chehreghan, A. and R. Ali Abbaspour (2017). "A new descriptor for improving geometric-based matching of linear objects on multi-scale datasets." GIScience & Remote Sensing,Vol. 54, No. 6,  pp. 836-861.
Chehreghan, A. and R. Ali Abbaspour (2018). "A geometric-based approach for road matching on multi-scale datasets using a genetic algorithm." Cartography and Geographic Information Science,Vol. 45, No. 3,  pp. 255-269.
Chehreghan, A. R. and R. Ali Abbaspour (2017). "Improvement of Geometric-Based Roads Matching on Multi-Scale Data Structures." Journal of Geomatics Science and Technology,Vol. 6, No. 3,  pp. 89-102.
Chrisman, N. R. (1991). "The error component in spatial data." Geographical information systems,Vol. 1, No.,  pp. 165-174.
de Berg, M., M. van Kreveld, M. Overmars and O. C. Schwarzkopf (2000). "Computational Geometry. Computational Geometry: Algorithms and Applications." Berlin, Heidelberg, Springer Berlin Heidelberg: pp. 1-17.
Dehghani, A., A. Chehreghan and R. Ali Abbaspour (2017). "Matching of urban pathways in a multi-scale database using fuzzy reasoning." Geodesy and Cartography,Vol. 43, No. 3,  pp. 92-104.
Fan, H., B. Yang, A. Zipf and A. Rousell (2016). "A polygon-based approach for matching OpenStreetMap road networks with regional transit authority data." International Journal of Geographical Information Science,Vol. 30, No. 4,  pp. 748-764.
Fan, H., A. Zipf, Q. Fu and P. Neis (2014). "Quality assessment for building footprints data on OpenStreetMap." International Journal of Geographical Information Science,Vol. 28, No. 4,  pp. 700-719.
Forghani, M. and M. R. Delavar (2014). "A quality study of the OpenStreetMap dataset for Tehran." ISPRS International Journal of Geo-Information,Vol. 3, No. 2,  pp. 750-763.
Girres, J. F. and G. Touya (2010). "Quality assessment of the French OpenStreetMap dataset." Transactions in GIS,Vol. 14, No. 4,  pp. 435-459.
Goodchild, M. F. (2007). "Citizens as sensors: the world of volunteered geography." GeoJournal,Vol. 69, No. 4,  pp. 211-221.
Goodchild, M. F. and G. J. Hunter (1997). "A simple positional accuracy measure for linear features." International journal of geographical information science,Vol. 11, No. 3,  pp. 299-306.
Haklay, M. (2010). "How good is volunteered geographical information? A comparative study of OpenStreetMap and Ordnance Survey datasets." Environment and planning B: Planning and design,Vol. 37, No. 4,  pp. 682-703.
Haklay, M., S. Basiouka, V. Antoniou and A. Ather (2010). "How many volunteers does it take to map an area well? The validity of Linus’ law to volunteered geographic information." The Cartographic Journal,Vol. 47, No. 4,  pp. 315-322.
Hecht, R., C. Kunze and S. Hahmann (2013). "Measuring completeness of building footprints in OpenStreetMap over space and time." ISPRS International Journal of Geo-Information,Vol. 2, No. 4,  pp. 1066-1091.
Jackson, S. P., W. Mullen, P. Agouris, A. Crooks, A. Croitoru and A. Stefanidis (2013). "Assessing completeness and spatial error of features in volunteered geographic information." ISPRS International Journal of Geo-Information,Vol. 2, No. 2,  pp. 507-530.
Koukoletsos, T., M. Haklay and C. Ellul (2011). "An automated method to assess data completeness and positional accuracy of OpenStreetMap." GeoComputation
Koukoletsos, T., M. Haklay and C. Ellul (2012). "Assessing data completeness of VGI through an automated matching procedure for linear data." Transactions in GIS,Vol. 16, No. 4,  pp. 477-498.
Kounadi, O. (2009). "Assessing the quality of OpenStreetMap data." Msc geographical information science, University College of London Department of Civil, Environmental And Geomatic Engineering.
Kulin, H. W. and R. E. Kuenne (1962). "An efficient algorithm for the numerical solution of the generalized Weber problem in spatial economics." Journal of Regional Science,Vol. 4, No. 2,  pp. 21-33.
Lauriault, T. and P. Mooney (2014). "Crowdsourcing: A geographic approach to public engagement." Available at SSRN 2518233,Vol 3. No. 5,  pp 23 - 46.
Ludwig, I., A. Voss and M. Krause-Traudes (2011). "A Comparison of the Street Networks of Navteq and OSM in Germany." Advancing geoinformation science for a changing world, Springer: pp. 65-84.
Lyu, H., Y. Sheng, N. Guo, B. Huang and S. Zhang (2017). "Geometric quality assessment of trajectory‐generated VGI road networks based on the symmetric arc similarity." Transactions in GIS,Vol. 21, No. 5,  pp. 984-1009.
Mashhadi, A., G. Quattrone and L. Capra (2015). "The impact of society on volunteered geographic information: The case of OpenStreetMap." OpenStreetMap in GIScience, Springer: pp. 125-141.
McMaster, R. B. (1986). "A statistical analysis of mathematical measures for linear simplification." The American Cartographer,Vol. 13, No. 2,  pp. 103-116.
Meier, J. C. (2015). "An Analysis of Quality for Volunteered Geographic Information."Vol. 4 No. 2,  pp 102-125.
Mohammadi, N. and M. Malek (2015). "Artificial intelligence-based solution to estimate the spatial accuracy of volunteered geographic data." Journal of Spatial Science,Vol. 60, No. 1,  pp. 119-135.
Nasiri, A., R. Ali Abbaspour, A. Chehreghan and J. Jokar Arsanjani (2018). "Improving the Quality of Citizen Contributed Geodata through Their Historical Contributions: The Case of the Road Network in OpenStreetMap." ISPRS International Journal of Geo-Information,Vol. 7, No. 7,  pp. 253.
Neis, P. and D. Zielstra (2014). "Recent developments and future trends in volunteered geographic information research: The case of OpenStreetMap." Future Internet,Vol. 6, No. 1,  pp. 76-106.
Rassafi, A., F. Momeni, Z. Astaraki and B. Amini (2012). "The application of multi-criteria decision-making analysis to identify hot spots: data envelopment analysis and concordance analysis." Quarterly Journal of Transportation Engineering,Vol. 3, No. 4,  pp. 301-314.
Sheeren, D., S. Mustière and J.-D. Zucker (2004). "How to Integrate Heterogeneous Spatial Databases in a Consistent Way?". East European Conference on Advances in Databases and Information Systems, Berlin, Heidelberg.
Tobler, W. R. (1970). "A computer movie simulating urban growth in the Detroit region." Economic geography,Vol. 46, No. 1,  pp. 234-240.
Wang, M., Q. Li, Q. Hu and M. Zhou (2013). "Quality analysis of open street map data." ISPRS Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spat. Inf. Sci,Vol. No.,  pp. 155-158.
Yan, H. (2010). "Fundamental theories of spatial similarity relations in multi-scale map spaces." Chinese Geographical Science,Vol. 20, No. 1,  pp. 18-22.
Zhang, H. and J. Malczewski (2017). "Quality evaluation of volunteered geographic information: The case of OpenStreetMap." Volunteered geographic information and the future of geospatial data, IGI Global: 19-46.
Zhang, H. and J. Malczewski (2018). "Accuracy evaluation of the Canadian OpenStreetMap road networks." International Journal of Geospatial and Environmental Research,Vol. 5, No. 2,  pp.
Zhang, M. (2009). "Methods and implementations of road-network matching." doctor engineer, Technische Universität München.
Zhang, W.B., Y. Leung and J.H. Ma (2019). "Analysis of positional uncertainty of road networks in volunteered geographic information with a statistically defined buffer-zone method." International Journal of Geographical Information Science,Vol. 33, No. 9,  pp. 1807-1828.
Zheng, S. and J. Zheng (2014). "Assessing the Completeness and Positional Accuracy of OpenStreetMap in China." Thematic Cartography for the Society. Cham, Springer International Publishing: 171-189.
Zhou, P., W. Huang and J. Jiang (2014). "Validation analysis of OpenStreetMap data in some areas of China." The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences,Vol. 40, No. 4,  pp. 383.
Zhou, Q. (2017). "Rethinking the buffering approach for assessing openstreetmap positional accuracy." International Cartographic Conference, Springer.
افندی زاده زرگری, ش.، بیگدلی, ح.، و شاکر، ح. (2019). "استفاده از روش بهینه‌سازی و فرا ‌ابتکاری به‌منظور کاهش سرفاصله زمانی اتوبوس (نمونه موردی: خطوط اتوبوس‌رانی قزوین)." فصلنامه مهندسی حمل و نقل, سال10, دوره 4, ص, 833-849.
تیموریان, ف., آل شیخ, ع. ا., علیمحمدی, ع., و صادقی نیارکی, ا. (2019). "توسعه یک سامانه اطلاع‌رسانی و ارزیابی عملکرد اتوبوسرانی شهری با به-کارگیری داده‌های مکانی مردم گستر." فصلنامه مهندسی حمل و نقل, سال 6, دوره 2, ص. 225-236.
چهرقان, ع., و علی عباس پور, ر. (2018). "ارزیابی شباهت هندسی داده های مکانی داوطلبانه در شبکه معابر درون شهری." فصلنامه مهندسی حمل و نقل, سال 10, دوره 2, ص. 357-370.
خمر, غ., پاسبان عیسی­لو, و., و مژگان, ن. (2017). "مطالعه تطبیقی الگوریتم اجتماع مورچگان و ژنتیک در مسیریابی بهینه (مطالعه موردی: شهر پارس آباد و حومه)." فصلنامه مهندسی حمل و نقل, سال 8, دوره 3, ص. 389-404.
ذوالفقاری, ا., و کرکه آبادی, ز .(2019). "مسیریابی هوشمند اکیپ های امدادی با استفاده از الگوریتم تئوری بازی ها نمونه موردی:شهر سمنان." فصلنامه مهندسی حمل و نقل, سال 5, دوره 1, ص 32-19.
شاکری, م., علیمحمدی, ع., صادقی نیارکی, ا., و آل شیخ, ع. ا. (2019). "طراحی سیستمی برای حمل و نقل جاده ای با استفاده از تلفیق اطلاعات مکانی داوطلبانه و زیرساخت داده مکانی. فصلنامه مهندسی حمل و نقل".