Part GeoAI----当ArcGIS遇上人工智能

一、基本概念介绍

AI简介

人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。
人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器，该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟、应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟

ArcGIS简介

ArcGIS是目前最流行的地理信息系统平台软件，主要用于创建和使用地图，编辑和管理地理数据，分析、共享和显示地理信息，并在一系列应用中使用地图和地理信息。通过ArcGIS,不同用户可以使用ArcGIS桌面、浏览器、移动设备和Web应用程序接口与GIS系统进行交互，从而访问和使用在线GIS和地图服务。
ArcGIS作为一套完整的GIS产品，为用户提供了丰富的资源，包括地图、应用程序、社区和服务等。

GeoAI简介

GIS技术与人工智能的结合。Esri现在正在与其他政府合作，研究如何将GIS和人工智能组合用于解决其他棘手问题。比如通过卫星影像快速提取地震灾区的人员，道路，房屋损失情况；通过卫星影像监测海岛变化，土地利用变化，农作物长势等；通过统计和分析预测未来城市人口变化，预测道路拥堵情况；通过分析大气污染物流动情况，对污染源进行定位和关停；通过卫星云图的变化，预测未来24小时的降雨情况。

图1-1GeoAI涉及的基本内容

二、如何在GIS中实现人工智能？（以城市管理为例）

1、ArcGIS与机器学习

ArcGIS产品已经提供了许多机器学习方法，用于影像分类、空间聚合以基于空间数据的分析预测，将机器学习很好的应用到了空间领域。如图2-1

图2-1分类、聚合、预测图文表达

2、ArcGIS与第三方平台的集成

ArcGIS是一个开放的，可互操作的平台，无论是通过ArcGIS API for Python，ArcPy还是R-ArcGIS Bridge，都可以实现互补方法和技术的集成。通过将强大的内置工具与所需的任何机器学习软件包结合在一起，使ArcGIS用户能够解决复杂的问题，同时进行结果的空间可视化，更直观的辅助城市管理者决策。

3、ArcGIS与深度学习

在最新的ArcGIS 10.6中，ArcGIS还集成深度学习框架，用于更精确更高效的进行影像分类和对象识别。用无人机飞出来的正射影像进行了模型训练和地物分类。关于分类精度，ArcGIS Pro提供了一些工具可以计算精度，深度学习的精度要高于常规的机器学习方法。在分类时间上，使用GPU对一张16000*17000像素的影像只需要10秒就可以完成分类。常规的方法一般需要半小时以上。

图3-1无人机影像分类图
ArcGIS将来还会集成目标识别工具，可以识别影像中的车辆、飞机等目标

图4-1ArcGIS识别目标

三、AI+GIS+Cloud

基于地理数据创建大规模的分布式机器学习任务，通过云端在线服务部署，进行数据探索和可视化应用，让GIS焕发了出更强大的生命力！
四、AI与GIS结合实用
（1）基于高精地图的无人机驾驶
（2）微软AI技术与ArcGIS深度集合，让影像分类更精准

五、参考

1、公众号Esri中国
2、《ArcGIS10地理信息系统教程》
3、https://gisgeography.com/deep-machine-learning-ml-artificial-intelligence-ai-gis/
4、SuperMap2018年10月总第五十九期
5、“应用AI软件辅助ArcGIS的城市地质调查成果专题制图”何曼丽

扫码关注公众号，了解更多文章：

三山半落，一水中分。地纵经纬，理入乾坤。 ~兰州交通大学地理信息科学爱好者集散地，欢迎你的加入~