Automatisches Etikett-Stellen (manchmal genannt Textstellen oder Namenstellen) bezieht sich auf die Computermethoden, Etiketten automatisch auf einer Karte oder Karte zu legen. Das ist mit dem drucktechnischen Design solcher Etiketten verbunden.

Karten teilen Rauminformation dem Leser mit, deshalb sind sie eine Verhandlungssprache. Die typischen auf einer geografischen Karte gezeichneten Eigenschaften sind Linieneigenschaften (z.B Straßen), Bereichseigenschaften (Länder, Pakete, Wälder, Seen, usw.), und Punkt-Eigenschaften (Dörfer, Städte, usw.). Zusätzlich zum Zeichnen der Eigenschaften der Karte auf eine geografisch genaue Weise ist es von kritischer Wichtigkeit, um die Namen zu legen, die diese Eigenschaften in einer Weise identifizieren, wie der Leser sofort weiß, den Name der Eigenschaft beschreibt.

Automatisches Textstellen ist eines der schwierigsten, komplizierten und zeitraubenden Probleme in der Kartografie und GIS (Geografisches Informationssystem). Andere Arten der computererzeugten Grafik - wie Karten, Graphen usw. - verlangen gutes Stellen von Etiketten ebenso, ganz zu schweigen von Technikzeichnungen und Berufsprogrammen, die diese Zeichnungen und Karten, wie Spreadsheets (z.B Microsoft Excel) oder rechenbetonte Softwareprogramme erzeugen (z.B. Mathematica).

Naiv gelegte Etiketten überlappen übermäßig, auf eine Karte hinauslaufend, die schwierig oder sogar unmöglich ist zu lesen. Deshalb muss ein GIS einige mögliche Stellen jedes Etiketts, und häufig auch eine Auswahl davon erlauben, dem Drehen, oder sogar Entfernen (des Unterdrückens) des Etiketts in der Größe anzupassen. Dann wählt es eine Reihe von Stellen aus, der auf kleinstes Übergreifen hinausläuft, und andere wünschenswerte Eigenschaften hat. Für alle außer den meisten trivialen Einstellungen ist das Problem NP-Hard.

Algorithmen für das automatische Etikett-Stellen

Regelbasierende Algorithmen

Die besten Computeralgorithmen sind diejenigen, die mit einem erfahrenen menschlichen Kartenzeichner wetteifern. Im Laufe Jahrhunderte haben Kartenzeichner die Kunst der Kartografie entwickelt und etikettieren Stellen. Zum Beispiel wiederholt ein erfahrener Kartenzeichner Straßennamen mehrere Male für lange Straßen, anstatt sie einmal, oder im Fall von der Ozeanstadt zu legen, die durch einen Punkt sehr in der Nähe von der Küste gezeichnet ist, der Kartenzeichner würde das Etikett "Ozeanstadt" über das Wasser legen, um zu betonen, dass es eine Küstenstadt ist.

Kartenzeichner arbeiten gestützt auf der akzeptierten Vereinbarung und den Regeln, und sie legen Etiketten in der Größenordnung von der Wichtigkeit. Zum Beispiel müssen New York City, Wien, Berlin, Paris oder Tokio auf Landkarten auftauchen, weil sie vordringliche Etiketten sind. Sobald diejenigen gelegt werden, legt der Kartenzeichner die folgende wichtigste Klasse von Etiketten, zum Beispiel Hauptstraßen, Flüsse und andere Großstädte. In jedem Schritt stellen sie sicher, dass (1) der Text in eine Weise gelegt wird, wie der Leser es leicht mit der Eigenschaft, und (2) vereinigt, überlappt das Etikett mit denjenigen nicht, die bereits auf der Karte gelegt sind.

Andere Algorithmen

Der einfachste gierige Algorithmus legt Konsekutivetiketten auf der Karte in Positionen, die auf minimales Übergreifen von Etiketten hinauslaufen. Seine Ergebnisse sind sogar für sehr einfache Probleme nicht befriedigend, aber es ist äußerst schnell.

Ein bisschen kompliziertere Algorithmen verlassen sich auf die lokale Optimierung, um zu reichen, ein lokales Optimum einer Stellen-Einschätzungsfunktion - in jedem Wiederholungsstellen eines einzelnen Etiketts wird zu einer anderen Position bewegt, und wenn es das Ergebnis verbessert, wird die Bewegung bewahrt. Es leistet vernünftig gut für Karten, die nicht zu dicht etikettiert werden. Ein bisschen kompliziertere Schwankungen versuchen, 2 oder mehr Etiketten zur gleichen Zeit zu bewegen. Die Algorithmus-Enden nach dem Erreichen eines lokalen Optimums.

Der Algorithmus, der gute Ergebnisse mit der relativ guten Leistung - dem vorgetäuschten Ausglühen nachgibt - ist sehr einfach. Es arbeitet wie lokale Optimierung, aber es kann eine Änderung behalten, selbst wenn es das Ergebnis schlechter macht. Die Chance, solch eine Änderung zu behalten, ist, wo die Änderung in der Einschätzungsfunktion ist, und die Temperatur ist. Die Temperatur wird gemäß der Ausglühen-Liste allmählich gesenkt. Wenn die Temperatur hoch ist, das vorgetäuschte Ausglühen fast zufällige Änderungen zum Etikett-Stellen durchführt, im Stande seiend, einem lokalen Optimum zu entkommen. Später, als hoffentlich ein sehr gutes lokales Optimum gefunden worden ist, benimmt es sich gewissermaßen ähnlich der lokalen Optimierung. Die Hauptherausforderungen im Entwickeln einer vorgetäuschten Ausglühen-Lösung wählen eine gute Einschätzungsfunktion und eine gute Ausglühen-Liste. Allgemein zu schnelles Abkühlen wird die Lösung erniedrigen, und das zu langsame Abkühlen wird die Leistung erniedrigen, aber die Liste ist gewöhnlich ganz ein komplizierter Algorithmus, mit mehr als gerade ein Parameter.

Eine andere Klasse von direkten Suchalgorithmen ist die verschiedenen Entwicklungsalgorithmen, z.B genetische Algorithmen. Andere Algorithmen werden auch, wie verschiedene Graph-Lösungen, ganze Zahl verwendet, die usw. programmiert.

Eine einfache Optimierung, die auf echten Karten wichtig ist, teilt eine Reihe von Etiketten in kleinere Sätze, die unabhängig gelöst werden können. Zwei Etiketten sind Rivalen, wenn sie in einem der möglichen Stellen überlappen können. Der transitive Verschluss dieser Beziehung teilt den Satz von Etiketten in vielleicht viel kleinere Sätze. Auf gleichförmig und dicht etikettierte Karten gewöhnlich wird der einzelne Satz die Mehrheit von Etiketten, und auf Karten enthalten, für die das Beschriften nicht gleichförmig ist, kann es sehr große Leistungsvorteile bringen. Zum Beispiel, wenn man eine Karte der Welt etikettiert, wird Amerika unabhängig von Eurasien usw. etikettiert.

Wenn eine Karte, die Problem etikettiert, auf eine Situation reduziert werden kann, in der jedes restliche Etikett nur zwei potenzielle Positionen hat, in die es gelegt werden kann, dann kann es effizient durch das Verwenden eines Beispiels von 2-satisfiability gelöst werden, um ein Stellen zu finden, das irgendwelche widerstreitenden Paare von Stellen vermeidet; mehrere genaue und ungefähre Etikett-Stellen-Algorithmen für kompliziertere Typen von Problemen basieren auf diesem Grundsatz.

Referenzen

• Imhof, E., "Sterben Anordnung der Namen in der Karte," Annuaire International de Cartographie II, Orell-Füssli Verlag, Zürich, 93-129, 1962.
• Ehrenbürger, H., Karte-Datenverarbeitung und das Anmerkungsproblem, Proc. 3. skandinavischer Conf. auf der Bildanalyse, Chartwell-Bratt Ltd Kopenhagen, 1983.
• Ahn, J. und Ehrenbürger, H., "Ein Programm für das automatische Namenstellen," Proc. AUTO-CARTO 6, Ottawa, 1983. 444-455.
• Ehrenbürger, H., "Computernamenstellen," ch. 29, in Geografischen Informationssystemen, 1, D.J. Maguire, M.F. Goodchild, und D.W. Rhind, John Wiley, New York, 1991, 449-460.

Links

• Die Karte von Alexander Wolff, die Seite etikettiert
• Die Karte etikettierende Bibliografie
• Etikett-Stellen
• Eine empirische Studie von Algorithmen für das Etikett-Stellen der Punkt-Eigenschaft