密歇根理工学院 (MTRI)

足球比赛结果 道路要素模型清单 (MIRE) 路面类型识别

背景

密歇根州交通部 (MDOT) 一直在努力满足联邦 公路管理局 (FHWA) 对道路要素模型清单的要求 （泥沼）。有关 MIRE 计划的更多信息，请访问.

  • 之前的州 GIS 道路图层没有超过一半密歇根州的路面类型 道路，截至 2022 年
  • 公共道路中心线长度超过 122,000 英里
    • 92% 由密歇根州 600 多个地方机构管理，其中 21% 符合联邦援助条件

方法

我们根据最初为分析高分辨率、4 波段而建立的方法构建 用于识别已铺砌道路与未铺砌道路的图像。

Brooks, C.N.、Dean, D.B.、Dobson, R.J.、Roussi, C.、Carter, J.F.、VanderWoude, A.J.、 Colling, T. 和 Banach, D.M.，2017 年。区域内未铺砌道路的识别 使用遥感的道路网络。摄影测量工程与遥感, 83(5):377-383

密歇根州奥克兰县的四波段图像
密歇根州奥克兰县的 3 英寸分辨率、4 波段图像示例。这四个乐队分别是 蓝色、绿色、红色和近红外 (NIR)

在 MIRE 项目的第一阶段，我们评估了三种人工智能 (AI) 模型 用于铺砌与未铺砌的像素分类：

  • XGBoost（最快、准确）– XGB（被选为我们的 AI/ML 工具）
  • 随机森林（较慢，准确）- RF
  • 高斯 Copula（较低精度）- GC
道路分类前后交叉口的地图视图
使用 XGBoost 进行图像分析的示例

在第 2 阶段，我们添加了混凝土与沥青分类，并解决了以下问题 道路与图像不对齐。

密歇根州门罗县地图，显示道路的位置偏移
密歇根州门罗县道路错位偏移

结果

生成了密歇根州所有车道里程的结果。

密歇根州地图，显示所有道路均已贴上标签
密歇根州所有道路里程的道路分类
  • 工作于 2024 年 8 月完成，所有数据均已交付给 MDOT，且与 ESRI 兼容 元数据
  • 沥青的平均 F1 准确度得分为 95.7%，混凝土的平均 F1 准确度得分为 67.3%（更具挑战性）， 未铺砌道路为 80.2%
  • 绘制总计 93,713.4 英里的沥青道路； 8,652.3 英里的混凝土道路 （总共 102,366 英里已铺设道路），以及 43,385.8 英里未铺设道路。
    • 总共 145,752 英里的表面类型识别
  • 结果已获批准在 TRB 2025 上进行海报展示
  • 方法可扩展到其他州和国家
密歇根州韦恩县地图，显示道路分类
通过机器学习方法生成密歇根州韦恩县的道路分类
密歇根州霍顿地图，显示道路类型分类
通过机器学习方法生成密歇根州霍顿县的道路分类

出版物

您可以在以下位置详细了解该项目的方法、分析和成果：本出版物为了项目。

Brooks, C.、Sawtell, R.、Redhuis, D.、Janiszewski, S.、Chavez, A.、Barber, V.、Dobson, R.、Graham, J.、Colling, T.、Kozsykowski, N.、LaCost, A.、Deljevic, G.、Jenkins, A.、 Toth, M., Himmelein, A. 2025。道路表面类型识别的更新方法 使用支持机器学习的遥感。交通研究会刊 第 104 届董事会年会，20 页