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maruyama b

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maruyama b

  1. 1. 観光経路作成支援システムの提案 と北大キャンパスへの適用に関する 基礎研究 複雑系工学講座 調和系工学研究室 丸山 加奈
  2. 2. 背景 • 観光客の旅行形態が多様化 – 団体旅行から個人旅行へ変化 • 自分で観光経路を作る観光客が増加 • 観光客は多様で曖昧な要望を持っている – 宿泊先で夕方時間があるので、1時間くらいでまわれる良さ そうな所はないか 観光経路作成を支援するシステムの構築の必要性 システム要件 ユーザの多様な要望、目的に対応できる 多様な要望(時刻、費用、目的地) 目的(最短、最安、魅力が高い)を選択 短時間で観光経路作成 出発地/最終目的地 時刻、費用、目的地 観光経路 観光資源の訪問順番と道順
  3. 3. ④ ③ ② ⑤ ① 従来研究 • 組合せ最適化問題とし てモデル化 [Kitamura,1998][Godart,2003] 最短経路 地図 完全グラフ ⑤ ④ ③ ① ② ○観光資源 観光資源→ノード 観光資源間の最短経路→エッジ 観光経路→観光資源の訪問順番と道順 [Simon, 2004] [Kitamura,19 98] [Kitamura,19 99] [木下,2005] [丸山,2003] [丸山,2004] [白石,2003] 所要時間 ○ ○ ○ 予算 ○ × × 目的地 ○ ○ ○ 訪問順番 × ○ ○ 目的地の重要 度 ○ × ○ 滞在時間 × ○ ○ 到着時刻 × × ○ 関連研究 ユーザ要望 部分的に実現されているが、全部の ユーザ要望を考慮する必要がある
  4. 4. 目的 • 観光経路の作成を支援するシステムの提案 ユーザの要望、目的を定式化 時刻指定や費用、目的地の指定→制約 最短、魅力度が高い観光経路をまわりたい→目的関 数 北大キャンパスへの適用 定式化されたユーザ要望を用い、計算時間がどのように 変化するか検証
  5. 5. 環境設定とユーザ要望定義 経路計算制限時間 拒否地 の重要度目的地  上限からの出発時刻目的地   下限からの出発時刻目的地  上限への到着時刻目的地   下限への到着時刻目的地  目的地集合 所要時間 到着時刻 出発時刻   最終目的地 出発地    速度   予算  Time NND dpref dt dt dt dt Dd ND ttT t t Ne Ns v M kk k dmax k k dmin k k amax k k amin k k se e s       )( )( )( )( )( に訪れた時刻  観光経路 の移動時間エッジ での費用エッジ の距離エッジ   集合間のエッジ 訪問可能性 のにおける時刻 のクローズ時刻 のオープン時刻 の滞在時間 での費用 の魅力値における時刻 観光資源集合 ii ilast pp pppp ijij jiij ji ji ij ij jijiji iiii i i i i i i i ii ii m ntT mlastNnnnnP v nn nn nn nnjiNnnnnE nt otherwise ctdurttot tf n n n ct ot n ntt nnnN }{ }2,|,...,,{ /distancedur ),(dur ),( ),( cost distance ,},,|),{( ),( 0 1 )( dur cost )(score },......,,{ 21 21           複数の目的関数 → 魅力値を最大化、 費用を最小化、距離を最小化、時間を最小化 <システム設定> <ユーザ要望>
  6. 6. 提案手法のテスト運用:北大キャンパス 観光資源N 実際に北大キャンパスを調査し35 箇所を採用 クラーク像、ポプラ並木、イチョウ並木など 魅力値 観光資源の特徴から設定 滞在時間 [min] 観光資源の特徴から設定 iscore idur エッジE 観光資源間の最短経路(Dijkstra法) 移動距離 各観光資源の緯度・経度から実 距離を計算 移動速度 歩行速度(1.88m/s) 移動時間 移動距離と移動速度から計算 ijdur ijdistance v vijij /distancedur  ユーザの要望(制約条件)と経路算出までの計算時間変化の調査 北大キャンパスへ適用
  7. 7. 要望: 出発地 s 最終目的地 e 所要時間 T を指定 目的: 魅力値 scoreが最大 問 題 定 義 ensn T last iii pp last i last i ,ppp      , durdur 1 1 1 2     last 1i max)(score ii pp t  制約条件 目的関数 1つの拒否地を 指定した場合 1つの目的 地と1つの 拒否地を指 定した場合 1つの目的 地と到着時 刻を指定 1つの目的地を 指定した場合 基準問題 • 基準問題を設定,制約条件を基準問題に付加 制約条件の追加
  8. 8. 観 光 経 路 の 探 索 手 法 厳密解法 近似解法 (hill-climbing) 初期解(ランダム) ノード挿入 2 1 魅力値が上がれば実行 ノード置換 計算時間<10[s] 2 1 観光経路 ノード挿入 1 2 5経路 1 2 56 ノード置換 経路 1 2 5 1 3 5 近 傍 定 義
  9. 9. 厳密解法による最適経路生成の計算時間 制約付加による計算時間の変化 (厳密解法) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 170 180 190 200 210 220 230 240 所要時間T[min] 計算時間[s] 基準問題 目的地 拒否地 目的地+拒否地 目的地+到着時刻 経路計算制限時間 Time=10[s] •所要時間が増える →解が増える •目的地指定など制約が増える →解が減る •近似解法が必要 •どれくらいで解けなくなるかが わかった 制限時間内に経路探索が終了しない場合がある 近似解法のほうが良い解を求められる可能性がある 経路計算時間内での最も良い解を 厳密解法による解とする
  10. 10. 厳密解法・近似解法の評価値比較 <実験設定> •基準問題を厳密解法と近似解法で解いた •評価値(魅力値)の20回平均を結果として用いた 経路計算制限時間を10[s]にした場合の厳密解法 と近似解法の評価値比較 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 270 280 290 300 310 320 330 340 所要時間T[min] 比(近似解法の評価値 /厳密解法の評価値) 厳密解法 近似解法 所要時間の指定によって、厳密解法 と近似解法どちらを用いるかを判断す る必要がある 経路制限時間を10[s]にした場合の厳密解法と近似 解法の評価値比較 0 50 100 150 200 180 200 220 240 260 280 300 320 340 所要時間T[min] 魅力値 近似解法 厳密解法 計算時間が制限された場合、近似解法 が厳密解法の解を超える場合がある →近似解法の方が評価値が高くなる このような実験をあらかじめ行うことで、与えられた制約条件において 厳密解法と近似解法どちらを適用すれば良いかを推定できる
  11. 11. 北大キャンパスへの適用 例)80分(=36分(移動時間) +44分(滞在時間) でまわれる 経路 正門→(2分)→佐藤昌介像 →(13分)→古河記念講堂→(3 分)→クラーク像→(3分)→予科 記念碑→(4分)→中央ローン →(10分)→南門 正門 博物館 ポプラ並木 花木園 イチョウ並木 南門
  12. 12. 結論と課題 • 観光経路作成支援システムを提案した – ユーザの多様な要望を最適化問題としてモデル化し定式化した • 複数の目的関数を選択可能 • 制約条件を付加する形でユーザの多様な指定に応える – 計算時間が制限される場合、近似解法と厳密解法どちらを適用するのが良 いかを推定する方法を提案した より最適な解を得るために近傍の定義を変えたり、SAを適用す る 交通機関として徒歩以外の場合を考慮する さらに多様な制約を加えたときに厳密解法と近似解法はどのよ うに使っていくか 複数の経路を提供するために、GAを適用する <課題>

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