論文の概要: Evaluating the effects of Data Sparsity on the Link-level Bicycling Volume Estimation: A Graph Convolutional Neural Network Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.08522v2
• Date: Thu, 27 Mar 2025 08:18:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-28 12:48:51.573812
• Title: Evaluating the effects of Data Sparsity on the Link-level Bicycling Volume Estimation: A Graph Convolutional Neural Network Approach
• Title（参考訳）: グラフ畳み込みニューラルネットワークによるリンクレベル自転車容積推定におけるデータ空間の影響評価
• Authors: Mohit Gupta, Debjit Bhowmick, Meead Saberi, Shirui Pan, Ben Beck,
• Abstract要約: 本稿では,リンクレベルの自転車の体積をモデル化するためにGCNアーキテクチャを利用する最初の研究について述べる。 線形回帰、サポートベクターマシン、ランダムフォレストといった従来の機械学習モデルと比較した。 以上の結果から,GCNモデルは,年間平均自転車数(AADB)を予測する上で,従来のモデルよりも優れていたことが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 54.84957282120537
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• Abstract: Accurate bicycling volume estimation is crucial for making informed decisions and planning about future investments in bicycling infrastructure. However, traditional link-level volume estimation models are effective for motorized traffic but face significant challenges when applied to the bicycling context because of sparse data and the intricate nature of bicycling mobility patterns. To the best of our knowledge, we present the first study to utilize a Graph Convolutional Network (GCN) architecture to model link-level bicycling volumes and systematically investigate the impact of varying levels of data sparsity (0%--99%) on model performance, simulating real-world scenarios. We have leveraged Strava Metro data as the primary source of bicycling counts across 15,933 road segments/links in the City of Melbourne, Australia. To evaluate the effectiveness of the GCN model, we benchmark it against traditional machine learning models, such as linear regression, support vector machines, and random forest. Our results show that the GCN model outperforms these traditional models in predicting Annual Average Daily Bicycle (AADB) counts, demonstrating its ability to capture the spatial dependencies inherent in bicycle traffic networks. While GCN remains robust up to 80% sparsity, its performance declines sharply beyond this threshold, highlighting the challenges of extreme data sparsity. These findings underscore the potential of GCNs in enhancing bicycling volume estimation, while also emphasizing the need for further research on methods to improve model resilience under high-sparsity conditions. Our findings offer valuable insights for city planners aiming to improve bicycling infrastructure and promote sustainable transportation.
• Abstract（参考訳）: 正確な自転車の体積推定は、自転車のインフラに対する情報的意思決定と将来の投資計画に不可欠である。 しかし, 従来のリンクレベルの体積推定モデルは, 交通のモーター化に有効であるが, スパースデータと自転車の移動パターンの複雑な性質により, 自転車のコンテキストに適用した場合, 重大な課題に直面している。 我々の知る限り、リンクレベルの自転車の体積をモデル化するためにグラフ畳み込みネットワーク(GCN)アーキテクチャを使用した最初の研究を行い、実世界のシナリオをシミュレートし、様々なレベルのデータ空間(0%-99%)がモデル性能に与える影響を体系的に調査する。 オーストラリア・メルボルン市の道路セグメント・リンク15,933箇所にまたがる自転車の一次発生源として,Strava Metroのデータを活用している。 GCNモデルの有効性を評価するため、線形回帰、サポートベクトルマシン、ランダムフォレストといった従来の機械学習モデルと比較した。 以上の結果から,GCNモデルは,自転車交通ネットワークに固有の空間依存性を捉える能力を示し,年間平均自転車数(AADB)を予測する上で,従来のモデルよりも優れていたことが示唆された。 GCNは、80%まで堅牢だが、そのパフォーマンスは、このしきい値を超え、極端なデータ重複の課題を浮き彫りにしている。 これらの知見は, 自転車の体積推定におけるGCNsの可能性を強調しつつ, 高スパーシティー条件下でのモデルレジリエンス向上手法のさらなる研究の必要性を強調した。 本研究は, 自転車インフラの整備と持続可能な交通の促進をめざして, 都市計画者にとって貴重な知見を提供する。

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