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SuperMapGIS 10i 人工智能GIS技术白皮书.pdf
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超图研究院
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文档编号: PC2019-01-11-01
版 本 号: v1.0
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文档类型: □销售工具 ◼技术文档 □竞品 □其他
SuperMap GIS 10i
AI GIS 技术白皮书
超图研究院 产品咨询部
12/5/2019
超图研究院
2
——制定及修订记录——
版本
修订时间
修订人
修订类型
修订章节
修订内容
D0.1
2019-1-11
李少华
A
大纲
D0.3
2019-1-16
李少华
A
主体内容
1\2
D0.5
2019-1-21
卢浩
A
主体内容
3.1
D0.6
2019-2-11
李少华
A
主体内容
3.2
D0.7
2019-2-13
李少华
A
主体内容
3.3
D0.9
2019-2-15
李少华
A
主体内容
4
A0.6
2019-2-26
卢浩
M
主体内容
A0.8
2019-2-26
曾志明
M
审定
A1.0
2019-2-27
B0.2
2019-4-17
李少华
A
主体内容
3.2 3.3
B0.3
2019-5-19
李少华
A
主体内容
4
B0.5
2019-6-30
李少华
A
主体内容
3.2
B0.6
2019-7-14
李少华
A
主体内容
3.2
B0.7
2019-11-06
李少华
M
主体内容
3.3.3
B0.8
2019-11-11
AI 团队
A
主体内容
3.2.1/2/3
B0.9
2019-11-13
端团队
A
主体内容
3.3/3.4
B1.0
2019-11-14
李少华
M
主体内容
B1.5
2019-11-25
卢浩/曾志明
M
主体内容
B1.8
2019-11-26
李少华
M
主体内容
V1.0
2019-12-02
武梦瑶\吕弘辰
M
主体内容
* 修订类型分为 A - ADDED M - MODIFIED D – DELETED
* 版本类型分为 D –DRAFT A –ALPHA B –BETA V -VERSION
注:对该文件内容增加、删除或修改均需填写此记录,详细记载变更信息,以保证其可追溯
(对外发布删除该页)
超图研究院
3
目录
目录 ............................................................................................................................................................................... 3
第一章 人工智能概览 ....................................................................................................................................... 5
1.1. 人工智能技术 ....................................................................................................................................... 5
1.2. 人工智能技术发展................................................................................................................................ 7
1.3. 人工智能应用发展................................................................................................................................ 8
第二章 GIS 与 AI 技术融合 .............................................................................................................................. 9
2.1. 基于深度学习的遥感图像处理 .......................................................................................................... 10
2.2. 时空分布模式预测.............................................................................................................................. 10
2.3. 基于 AI 的空间数据处理 ................................................................................................................... 11
2.4. 基于机器学习的轨迹分析与空间优化 .............................................................................................. 11
2.5. 基于自然语言处理的地理编码 .......................................................................................................... 12
第三章 SuperMap AI GIS 技术体系 ............................................................................................................... 13
3.1. 概述 ..................................................................................................................................................... 13
3.1.1. 数据 ............................................................................................................................................. 14
3.1.2. 领域库 ......................................................................................................................................... 14
3.1.3. AI 基础框架 ................................................................................................................................ 15
3.1.4. AI GIS 功能 ................................................................................................................................. 15
3.2. GeoAI................................................................................................................................................... 16
3.2.1. 空间统计学 ................................................................................................................................. 16
3.2.1.1. 空间总体特征 ...................................................................................................................... 17
3.2.1.2. 空间格局与回归 .................................................................................................................. 18
3.2.1.3. 空间插值.............................................................................................................................. 19
3.2.1.4. 地理分布.............................................................................................................................. 19
3.2.2. 空间机器学习.............................................................................................................................. 20
3.2.2.1. 聚类分析.............................................................................................................................. 21
3.2.2.2. 分类分析.............................................................................................................................. 22
3.2.2.3. 回归分析.............................................................................................................................. 24
3.2.3. 空间深度学习.............................................................................................................................. 26
3.2.3.1. 倾斜摄影 DSM 建筑物底面提取 ....................................................................................... 27
3.2.3.2. 目标检测.............................................................................................................................. 28
3.2.3.3. 场景分类.............................................................................................................................. 29
3.2.3.4. 二元分类.............................................................................................................................. 30
3.2.3.5. 地物分类.............................................................................................................................. 30
3.2.4. GeoAI 流程工具 .......................................................................................................................... 32
3.2.4.1. 数据获取与准备 .................................................................................................................. 32
3.2.4.2. 模型构建与管理 .................................................................................................................. 35
3.2.4.3. 模型发布与应用 .................................................................................................................. 39
3.3. AI 赋能 GIS ......................................................................................................................................... 41
3.3.1. AI 属性采集 ................................................................................................................................ 41
3.3.2. AI 测图 ........................................................................................................................................ 42
超图研究院
4
3.3.3. AI 配图 ........................................................................................................................................ 43
3.3.4. AI 交互 ........................................................................................................................................ 44
3.4. GIS 赋能 AI ......................................................................................................................................... 46
3.4.1. 空间可视化赋能 AI .................................................................................................................... 47
3.4.2. 空间分析赋能 AI ........................................................................................................................ 47
第四章 SuperMap AI GIS 产品体系 ............................................................................................................... 49
4.1. 组件产品 ............................................................................................................................................. 51
4.1.1. SuperMap iObjects for Spark ....................................................................................................... 51
4.1.2. SuperMap iObjects Python .......................................................................................................... 51
4.2. 桌面端产品 ......................................................................................................................................... 53
4.2.1. 空间统计分析工具箱 .................................................................................................................. 53
4.2.2. 机器学习工具箱.......................................................................................................................... 54
4.2.3. AI 配图 ........................................................................................................................................ 55
4.2.4. AI 交互 ........................................................................................................................................ 56
4.3. 服务器产品 ......................................................................................................................................... 56
4.3.1. 分布式分析服务.......................................................................................................................... 56
4.3.2. 数据科学服务.............................................................................................................................. 57
4.3.3. 机器学习服务.............................................................................................................................. 60
4.4. 移动端产品 ......................................................................................................................................... 61
4.4.1. AI 属性采集 ................................................................................................................................ 62
4.4.2. 视频目标检测.............................................................................................................................. 62
4.4.3. 视频目标跟踪.............................................................................................................................. 63
4.4.4. 视频目标聚合.............................................................................................................................. 64
4.4.5. 视频目标识别.............................................................................................................................. 64
第五章 SuperMap AI GIS 硬件配置方案........................................................................................................ 65
5.1. 测试配置参考 ..................................................................................................................................... 65
5.2. 推荐配置参考 ..................................................................................................................................... 66
第六章 AI GIS 行业应用 ................................................................................................................................. 66
6.1. 自然资源 ............................................................................................................................................. 66
6.2. 智慧城市 ............................................................................................................................................. 68
6.3. 农林 ..................................................................................................................................................... 69
6.4. 水利 ..................................................................................................................................................... 70
6.5. 交通 ..................................................................................................................................................... 71
6.6. 环保气象 ............................................................................................................................................. 72
更多资源 ..................................................................................................................................................................... 74
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5
第一章 人工智能概览
自上世纪四十年代就开始了对人工智能的研究。1950 年,图灵发表了划时
代的论文,并提出了著名的“图灵测试”,1956 年达特茅斯会议将“人工智能”正式
命名,标志着 AI 的诞生。自此之后的 60 年,人工智能大致经历了三个发展阶
段。1970 年代之前,主流的研究集中于早期的符号主义、早期推理系统、早期联
结主义神经网络和专家系统。1980 年代至千禧年前后,机器学习成为研究的主
流。之后,随着大数据的快速发展,为 AI 提供了丰富的训练数据,再加上云计
算技术提供的强大的计算能力,使得深度神经网络快速求解成为现实。2016 年 3
月 15 日,AlphaGo 打败围棋冠军,引发了大众对于人工智能的普遍关注。截止
今日,我们则可以从技术和应用两个角度概览以下人工智能的发展现状。
人工智能是社会发展和技术创新的产物,是促进人类进步的重要技术形态。
人工智能发展至今,已经成为新一轮科技革命和产业变革的核心驱动力,正在对
世界经济、社会进步和人民生活产生极其深刻的影响。随着新一代人工智能在全
球各行业深入应用,传统生产方式、商业模式和产业生态等开始逐步重塑。我国
高度重视人工智能产业的发展,习近平总书记在十九大报告中指出,要“推动互
联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”,从 2016 年起已有《“互联网+
人工智能三年行动实施方案》、《新一代人工智能发展规划》、《促进新一代人工智
能产业发展三年行动计划(2018-2020 年)》等多个国家层面的政策出台,提出建
设人工智能开放平台要求,鼓励产学研用各方力量共同推进我们人工智能软件发
展。
1.1. 人工智能技术
人工智能(Artificial Intelligence), 英文缩写为 AI。是对人的推理、知识、
规划、学习、交流、感知以及对移动和操作物体过程的模拟。人工智能目前有两
个定义,分别为强人工智能( Artificial General Intelligence , AGI)和弱人工智能
( Artificial Narrow Intelligence , ANI)。强人工智能是 60 年代 AI 研究人员提出的
理念。它超越了计算机科学,涉及心理学,伦理学,脑科学等领域,希望能够向
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