目前世界上數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的道路尚未完成映射，這對(duì)于地圖開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。特別是在發(fā)展中國(guó)家，缺少地圖數(shù)據(jù)可能會(huì)損害災(zāi)難響應(yīng)、社區(qū)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。所以激發(fā)了像OpenStreetMap（所有人都可以編輯的世界電子地圖）這樣的開(kāi)源項(xiàng)目，每天來(lái)自全世界數(shù)千名志愿者為OpenStreetMap編制道路、建筑物和橋梁的目錄。

這是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程，但是得到了Facebook的支持，F(xiàn)acebook已經(jīng)與社區(qū)和合作伙伴共同開(kāi)發(fā)了一個(gè)工具，通過(guò)Map AI with Ali可以自動(dòng)完成那些最耗時(shí)的編輯步驟。

RapiD界面

現(xiàn)在，經(jīng)過(guò)近兩年時(shí)間的開(kāi)發(fā)，F(xiàn)acebook正在為OpenStreetMap社區(qū)提供Map with AI。包括：訪問(wèn)阿富汗、孟加拉國(guó)、印度尼西亞、墨西哥、尼日利亞、坦桑尼亞和烏干達(dá)的AI生成道路映射（隨著時(shí)間的推移，將有更多國(guó)家出現(xiàn)），它還附帶RapiD，一個(gè)由人工智能驅(qū)動(dòng)的OpenStreetMap版本地圖編輯工具。

印度尼西亞穆里亞山周?chē)墓肪W(wǎng)，品紅色線條的亮度表示模型的置信度。

Facebook地圖和位置基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品經(jīng)理DrishtiePatel表示，“世界上有很多農(nóng)村地區(qū)很難在地圖上進(jìn)行繪制。正如我之前在紅十字會(huì)工作中所經(jīng)歷的那樣，包括偏遠(yuǎn)地區(qū)、缺乏電力和互聯(lián)網(wǎng)接入以及復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)和政治環(huán)境。地圖數(shù)據(jù)差距可能影響到一切，包括：災(zāi)難響應(yīng)、社區(qū)規(guī)劃和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等。”

正如Patel解釋的那樣，Map With AI旨在使道路的添加和編輯變得快速而簡(jiǎn)單。它通過(guò)利用Maxar的商業(yè)衛(wèi)星圖像預(yù)測(cè)道路網(wǎng)絡(luò)的新方法實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)，使其能夠適應(yīng)區(qū)域道路差異。

位于Map With AI核心的第34層卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以每像素2平方英尺的分辨率隔離地理空間快照中的道路，然后生成柵格化地圖，顯示每個(gè)像素的預(yù)測(cè)置信度。（在預(yù)測(cè)結(jié)果圖中，模型的置信度對(duì)應(yīng)于洋紅色線的亮度。）隨后，地圖被轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)表示，通過(guò)技術(shù)處理后與OpenStreetMap的地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)兼容。

Facebook表示，在泰國(guó)的18個(gè)月時(shí)間里，其團(tuán)隊(duì)使用Map With AI來(lái)幫助該國(guó)解決600,000英里道路的繪制問(wèn)題（包括超過(guò)300,000英里的失蹤道路）以及印度尼西亞超過(guò)90％的失蹤道路，如果手動(dòng)來(lái)處理保守估計(jì)需要3-5年。此外，在去年印度喀拉拉邦發(fā)生嚴(yán)重洪災(zāi)之后，Map With AI加快了OpenStreetMap人道主義響應(yīng)。

用于訓(xùn)練AI模型以正確識(shí)別道路的部分?jǐn)?shù)據(jù)

像泰國(guó)收集的數(shù)據(jù)（由專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)人工審查）可以用來(lái)改善道路分割系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，但僅限于收集它的區(qū)域，它往往不能很準(zhǔn)確的標(biāo)注出具體位置。為了解決這個(gè)問(wèn)題，Map With AI團(tuán)隊(duì)研究了在模型培訓(xùn)期間合并其他OpenStreetMap數(shù)據(jù)的方法。

該解決方案是一種監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以識(shí)別那些準(zhǔn)確、充足數(shù)據(jù)的區(qū)域，并將OpenStreetMap數(shù)據(jù)庫(kù)的道路轉(zhuǎn)換為光柵化語(yǔ)義分段標(biāo)簽。

具體而言，收集并過(guò)濾一組2,048×2,048像素的道路原型（每像素的分辨率約為24英寸），并對(duì)那些被丟棄的原型包含少于25條的映射道路進(jìn)行過(guò)濾。對(duì)于每個(gè)剩余的道路原型進(jìn)行光柵化，并將得到的掩模用作訓(xùn)練標(biāo)簽。最后，每個(gè)源衛(wèi)星圖像被隨機(jī)裁剪為1,024×1,024像素，大約180萬(wàn)個(gè)道路原型覆蓋六大洲超過(guò)700,000平方英里。

Facebook團(tuán)隊(duì)將每個(gè)道路矢量柵格化為五個(gè)像素，以創(chuàng)建分割蒙版。道路的寬度和輪廓在光柵化矢量模式中無(wú)法完美捕捉，并且由于不同區(qū)域的道路是從不同的衛(wèi)星圖像源映射的，因此它們無(wú)法總是與訓(xùn)練數(shù)據(jù)圖像完全對(duì)齊。

針對(duì)這個(gè)問(wèn)題經(jīng)過(guò)一些微調(diào)后，該團(tuán)隊(duì)的模型相對(duì)于開(kāi)源DeepGlobe數(shù)據(jù)集（其中僅包含來(lái)自印度、印度尼西亞和泰國(guó)的道路數(shù)據(jù)）訓(xùn)練的相同模型，相對(duì)改善率為62％，絕對(duì)改善率為13.7％。

Map With AI工程經(jīng)理Danil Kirsanov說(shuō)：“這種規(guī)模、精細(xì)度、復(fù)雜性和精確度的技術(shù)出現(xiàn)，意味著可以發(fā)現(xiàn)那些未鋪砌的道路，以及小巷甚至人行道。”

但沒(méi)有模型是完美的，這就是RapiD的用武之地。一旦Facebook的系統(tǒng)識(shí)別出潛在的道路，它們必須在提交給OpenStreetMap之前進(jìn)行驗(yàn)證。局部或區(qū)域差異可能會(huì)影響道路是否被正確分類(lèi)，并且一些結(jié)果錯(cuò)誤地追蹤其他衛(wèi)星圖像特征，例如：干河床，狹窄的海灘和運(yùn)河等。

為了簡(jiǎn)化這一過(guò)程，并補(bǔ)充現(xiàn)有的映射驗(yàn)證工具，使用Java OpenStreetMap Editor和HOT TaskingManager，F(xiàn)acebook構(gòu)建了上述RapiD，這是iD地圖編輯器的開(kāi)源擴(kuò)展。它將模型的結(jié)果與OpenStreetMap中已有的數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)，既提供了如何使用現(xiàn)有數(shù)據(jù)加入新道路的建議，也防止使用建議道路覆蓋現(xiàn)有道路數(shù)據(jù)。

RapiD編輯器使用戶能夠可視化混合道路，突出顯示新更改，并使用新命令和快捷方式執(zhí)行常見(jiàn)數(shù)據(jù)清理任務(wù)，例如：調(diào)整道路分類(lèi)以適應(yīng)周?chē)h(huán)境。完整性檢查可以捕獲模型結(jié)果的潛在問(wèn)題，確保地圖編輯的一致性和準(zhǔn)確性。良好的工具賦予了地圖繪制者，減少了基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)繪制道路的繁瑣和耗時(shí)的部分，提高了道路形狀的準(zhǔn)確性，并提供了識(shí)別建議道路的選項(xiàng)。

Facebook認(rèn)為，Map With AI驗(yàn)證的地圖數(shù)據(jù)（將公開(kāi)發(fā)布）有助于為災(zāi)難城市規(guī)劃和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目提供信息，并改進(jìn)使用OpenStreetMap的Facebook產(chǎn)品，如Marketplace，Local和Pages。

可視化道路分割模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)的地理分布

OpenStreetMap團(tuán)隊(duì)的執(zhí)行董事Tyler Radford說(shuō)：“RapiD是與繪圖界專(zhuān)業(yè)人員一起開(kāi)發(fā)的，他們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域工作了很多年。因?yàn)檫@個(gè)工具是根據(jù)他們的意見(jiàn)建立的，所以它已經(jīng)產(chǎn)生了影響。RapiD向?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)邁出了一大步，通過(guò)自動(dòng)增加以前完全手動(dòng)的過(guò)程，從衛(wèi)星圖像中追蹤道路， RapiD將最好的機(jī)器學(xué)習(xí)與最好的專(zhuān)業(yè)知識(shí)相結(jié)合，這將極大地提高地圖繪制效率。”

關(guān)于OpenStreetMap

OpenStreetMap是由非營(yíng)利組織OpenStreetMap Foundation于2004年推出，現(xiàn)已發(fā)展到500多萬(wàn)注冊(cè)用戶，他們通過(guò)人工調(diào)查，GPS設(shè)備，航空攝影和其他免費(fèi)資源收集數(shù)據(jù)。整理的地圖在開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)許可下可用，可用于傳統(tǒng)應(yīng)用程序和GPS接收器附帶的默認(rèn)數(shù)據(jù)。除了Facebook之外，像Craigslist、OsmAnd、Geocaching、MapQuest Open、Flickr、MapQuest、MapBox、Moovit、Tableau、Niantic、Snapchat、Webots、JMP統(tǒng)計(jì)軟件和Foursquare等公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了OpenStreetMap的數(shù)據(jù)庫(kù)，用于映射數(shù)據(jù)。

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