GeoAI是什么？
不斷發(fā)展的AI技術(shù)正在不斷向外擴張，開發(fā)出各式各樣的適用場景。通俗來說，就是“AI+”。AI以其獨有的生命力，跨入各行各業(yè)。加號并不代表兩者簡單的相加，更應(yīng)該理解為利用人工智能技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)、新興行業(yè)進行深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)。
這樣的融合能夠充分發(fā)揮人工智能的作用，將兩者的創(chuàng)新成果適用于社會各域中，從提升這個行業(yè)的創(chuàng)造力和生產(chǎn)力，到提升整個社會的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，從量變引起質(zhì)變。
GeoAI，全稱Geospatial AI，便是AI介入地理信息行業(yè)的產(chǎn)物，稱之為地理空間人工智能（以下簡稱“空間智能”或“GeoAI”）。它是一種用于模擬未來結(jié)果的機器學(xué)習(xí)。GeoAI通常會和GIS結(jié)合運用，并利用統(tǒng)計建模、計算機視覺和模擬工具，因此也可以理解為基于地理信息技術(shù)的新型機器學(xué)習(xí)。
其實，我們?nèi)粘Ｉ钪刑幪幎际荊eoAI。周五下班的夜晚，打開手機地圖，輸入目的地，手機屏幕上瞬間彈出實時交通情況——哪里擁堵？高峰時段何時結(jié)束？哪里出了交通意外？更進一步——交通推薦路線、可用網(wǎng)約車數(shù)量、網(wǎng)約車行程價格等也一目了然。
利用手機里簡單的應(yīng)用程序，人們既能接收到周邊的實時狀況，還能實時反饋周邊情況。人們手機上接收到的結(jié)果，正是GeoAI在數(shù)據(jù)收集后對數(shù)據(jù)進一步整理、分類、分析所得出的。這樣龐大的數(shù)據(jù)庫開發(fā)背后實際上有著成千上萬用戶的參與，其中也包括了你本人。
手機地圖只是GeoAI日常應(yīng)用中的冰山一角。使用GeoAI技術(shù)的公司還可以通過分析各種數(shù)據(jù)對市場規(guī)劃、商業(yè)選址、價格優(yōu)化、產(chǎn)品選擇或資產(chǎn)維護等方方面面提供決策。
深圳市位和科技有限責任公司（以下簡稱“位和科技”）就是一家致力于集成GeoAI相關(guān)技術(shù)和海量城市數(shù)據(jù)以解決行業(yè)問題，讓數(shù)據(jù)更有價值的公司。面向城市規(guī)劃、房地產(chǎn)、商業(yè)零售、出行、智慧城市等相關(guān)領(lǐng)域，位和科技可以提供云平臺支持、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)挖掘分析服務(wù)以及相關(guān)的定制開發(fā)服務(wù)。
據(jù)位和科技運營總監(jiān)李伯楠介紹，位和科技的云平臺集成了海量城市數(shù)據(jù)、大數(shù)據(jù)處理引擎、自服務(wù)數(shù)據(jù)準備、可視化、空間數(shù)據(jù)挖掘和空間優(yōu)化計算，打造了一個從數(shù)據(jù)便捷獲取，到數(shù)據(jù)處理融合、數(shù)據(jù)挖掘分析，再到?jīng)Q策優(yōu)化的閉環(huán)，為數(shù)據(jù)分析人員賦能。平臺支持云端訪問（SaaS）和私有云部署（On-Premise），并可通過API/SDK集成到用戶自己的業(yè)務(wù)流程中，快速拼搭出面向行業(yè)應(yīng)用的定制SaaS。
在過去的三年里，疫情的陰霾籠罩全球。在陰霾中，不少人、不少企業(yè)都用著自己的力量期望為社會帶來一些溫暖，位和科技便利用GeoAI技術(shù)為政府和人民帶來些許參照和便利，用位置數(shù)據(jù)的力量解決疫情中遇到的種種難關(guān)。
3月6日至4月17日期間上海區(qū)縣疫情時空變化（確診加無癥狀感染），時空矩陣中排在右上角的是疫情發(fā)展最嚴重的地區(qū)
上海北蔡鎮(zhèn)疫情變化
4月13日，疫情來到高峰，單日新增本土感染者超2萬例，此后波動下滑至兩位數(shù)。6月1日零時起，上海有序恢復(fù)住宅小區(qū)出入、公共交通運營和機動車通行。自此，距離上海全市按下暫停鍵已過去整整61天。在這場抗疫保衛(wèi)戰(zhàn)中，位和科技就利用了位和GeoAI云平臺貢獻自己的一份力量，位和云平臺得到了充分的應(yīng)用。
據(jù)介紹，位和GeoAI云平臺集成了自服務(wù)數(shù)據(jù)準備工具箱、可視化、空間數(shù)據(jù)挖掘和空間優(yōu)化計算，賦能數(shù)據(jù)分析和政府決策。
應(yīng)用方向
綜合考慮空間鄰接性、人流聯(lián)系、感染病例，協(xié)助劃分不同層級的疫情管控區(qū)，為決策提供參考意見。
基于多目標多約束條件分區(qū)優(yōu)化技術(shù)，協(xié)調(diào)配置防疫資源。人力物力充足時可能大家不在意資源優(yōu)化配置，但資源不夠，特別是人力不夠的時候，精準計算還是有必要的。
以疫情輻射影響分析為例，搭載在云平臺上的位和設(shè)施輻射影響計算工具可以根據(jù)設(shè)施分布的數(shù)量和地點，計算設(shè)施對周邊的影影響(lmpact) 。設(shè)施數(shù)量越多，距離設(shè)施越近，輻射影響越大。只需把染疫人群套入計算，即可算出疫情輻射影響范圍.
而多維分析（多變量地圖）就可以用于社區(qū)精準畫像。位和多維分析（多變量地圖）實現(xiàn)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的多變量分類、多元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)降維、多元色彩模式輔助認知、最優(yōu)線性排序、多視角協(xié)調(diào)互動、地理可視化、圖表可視化等；動態(tài)集成空間數(shù)據(jù)和多維／高維屬性數(shù)據(jù)，進行深度交互聯(lián)動分析；廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域的多因子評估與畫像、異常發(fā)現(xiàn)、指標篩選和理解、模型調(diào)整等。在防疫工作中，位和科技的多維分析（多變量地圖）成功找到最脆弱的社群，讓政府優(yōu)先為他們提供幫助。
除了年齡、收入、染疫人數(shù)，平臺還可以再加上其他信息進行聚類計算，例如居委會統(tǒng)計基礎(chǔ)病狀況、各個社區(qū)的防疫資源情況、社區(qū)環(huán)境因素等，對社區(qū)進行精準畫像，為社區(qū)獲得關(guān)注和社會資源的救助進行優(yōu)先級排序。
再以人們最熟悉的疫情時空地圖為例，其包括地圖矩陣、地圖動態(tài)播放、時空矩陣、疫情曲線等功能模塊，可以揭示疫情發(fā)展變化規(guī)律。其中最具有特色的時空矩陣功能，可以對圖中的空間單元（鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道）根據(jù)疫情時空變化進行分組和排序，輔助決策。
可以說，疫情時空地圖集成了機器學(xué)習(xí)、地圖矩陣、時空矩陣、動態(tài)播放、可視化展示與交互分析，能夠探索和發(fā)現(xiàn)研究目標的分布特征、變化趨勢和多因子關(guān)聯(lián)關(guān)系，是位和科技多維分析（多變量地圖）在時間維度上的擴展。
疫情時空地圖還可以擴展到多變量，不僅研究感染病例數(shù)，還可以把社區(qū)防疫資源、人群職業(yè)收入、人群年齡結(jié)構(gòu)、社區(qū)環(huán)境因素等都考慮進去。除用于研判疫情發(fā)展變化，還有助于研究疫情與其他因子的關(guān)聯(lián)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)引起疫情發(fā)展變化的主導(dǎo)原因等，及時調(diào)整政策做出改變。
2020年疫情初期，位和科技就在公司公眾號上發(fā)布了一系列疫情相關(guān)的分析和推送，均為多因子時空序列分析模塊在不同數(shù)據(jù)和場景的應(yīng)用。
在防疫過程中，還有很多需要對資源進行優(yōu)化配置的場景，譬如救援物資的分配、陽性患者轉(zhuǎn)運的運力分配、核酸檢測醫(yī)務(wù)工作人員的服務(wù)區(qū)劃分、無聚集檢測的居民組劃分等。
資源優(yōu)化配置的核心在于均衡。對于救援物資分配來說，可以按照救援區(qū)域內(nèi)的人數(shù)或戶數(shù)來均衡。以北蔡鎮(zhèn)為例，如果有一批物資要通過5輛卡車分配給這里的居民，要把北蔡鎮(zhèn)街道劃分為5個人口均衡的區(qū)域，作為每個卡車的服務(wù)區(qū)域。哪怕是5輛不一樣大的卡車，位和云平臺也可以進行處理，只需要生成一個卡車圖層，在數(shù)據(jù)里定義每輛卡車的容量大小就能成功輸出。
這便涉及了位和分區(qū)優(yōu)化產(chǎn)品，其基于復(fù)雜高效的多目標多約束條件分區(qū)優(yōu)化計算（計算復(fù)雜度為NP－困難）能自動生成空間連續(xù)的區(qū)域，實現(xiàn)均衡人口、工作量、教育資源、醫(yī)療資源、綠化資源等的區(qū)域規(guī)劃和全覆蓋選址評估。產(chǎn)品獲得美國專利授權(quán)，目前已廣泛應(yīng)用在選區(qū)劃分、學(xué)區(qū)劃分、交通小區(qū)劃分、警察巡邏區(qū)劃分、服務(wù)區(qū)劃分、設(shè)施點布局優(yōu)化等領(lǐng)域。
GeoAI的更多可能
基于此，我們可以看出位和平臺的核心技術(shù)是一系列的空間數(shù)據(jù)挖掘和空間優(yōu)化計算，譬如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、空間聚類、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)計算、空間交互網(wǎng)絡(luò)分析、軌跡挖掘、多目標多約束條件優(yōu)化計算等，以及集成GeoAI計算和前端交互的動態(tài)分析技術(shù)。位和平臺也支持各種常用的地理可視化和圖表可視化，支持大數(shù)據(jù)量客戶端動態(tài)制圖。
可視化和數(shù)據(jù)挖掘的區(qū)別在于，可視化是對現(xiàn)有數(shù)據(jù)的圖形表達，幫助用戶更好地理解數(shù)據(jù)，會涉及到一些簡單的計算，如分類、核密度等。而數(shù)據(jù)挖掘是一個反復(fù)的探索式分析過程，通過機器學(xué)習(xí)計算，從現(xiàn)有數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)未知的、隱藏的、新的信息；同時也對計算出來的信息進行交互分析和可視化展示。
數(shù)據(jù)挖掘的下一步是決策優(yōu)化計算。數(shù)據(jù)總歸要有所作為，才算應(yīng)用落地。應(yīng)該要集成AI計算和業(yè)務(wù)人員的經(jīng)驗，讓資源配置更加合理，決策更加科學(xué)。
位和科技的核心研發(fā)團隊在美國深耕空間數(shù)據(jù)挖掘和空間優(yōu)化計算多年，具有領(lǐng)先的模型算法能力，不斷突破現(xiàn)有算法的局限，提出新的原創(chuàng)算法。位和科技云平臺的產(chǎn)品原型還曾獲得美國IEEE信息可視化競賽一等獎，以及由美國國家科學(xué)基金會和《科學(xué)》雜志主辦的全美信息可視化競賽前十名。
除了在疫情這類公共衛(wèi)生事件中發(fā)揮作用之外，位和GeoAI云平臺還多次為各地規(guī)劃項目提供數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘分析支持。如煙臺城市更新、《中國城市繁榮活力報告》、住建部20城市總體規(guī)劃實施評估、城市高品質(zhì)發(fā)展體檢評估指標體系研究、粵港澳大灣區(qū)城市群深耕戰(zhàn)略咨詢專項研究、廣東省新型城鎮(zhèn)化監(jiān)測與評估、廣州市城市總體規(guī)劃、重慶市城市總體規(guī)劃、廈門市城市總體規(guī)劃、珠海市城市總體規(guī)劃、成都2049遠景發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃、常州城市戰(zhàn)略規(guī)劃、武漢市大數(shù)據(jù)城市空間格局變化監(jiān)測、廣深科技創(chuàng)新走廊大數(shù)據(jù)專題、廣州城市定位及功能提升大數(shù)據(jù)專題、三亞市天涯區(qū)15分鐘便民生活圈規(guī)劃、北京石景山區(qū)八角街道多源數(shù)據(jù)城市現(xiàn)狀評估等。
分析內(nèi)容包括但不限于：產(chǎn)業(yè)空間結(jié)構(gòu)評價、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、通勤結(jié)構(gòu)與出行特征識別、職住平衡評估、城市中心體系結(jié)構(gòu)識別、適宜性評價、設(shè)施服務(wù)能力評價、地鐵軌道沿線土地綜合使用評價、區(qū)域聯(lián)系與區(qū)域影響分析、城市群與功能區(qū)劃分、中心城市識別和城市對比分析等。
人民對美好生活的向往是科技工作者的創(chuàng)新落腳點。科技要發(fā)展，就必須與生產(chǎn)生活相結(jié)合。用科學(xué)的力量解決實際問題，自然也能在解決問題的過程中為科學(xué)發(fā)展提出新思考、新課題。位和科技愿意將自身的看家本領(lǐng)——GeoAI(空間智能)這一項基于地理信息的高新技術(shù)，利惠于民，融入社會生活的方方面面。
來源：《中國測繪》2023年第9期（侵刪）
