地理空间场景语义分类方法与应用

地理空间场景的语义分类在资源管理、环境治理、城市规划等多个领域发挥重要作用。本书围绕地理空间场景语义分类理论、方法与应用，系统展开对地理空间场景的概念与特点、语义分类关键技术与方法及发展与应用前景的论述。本书致力于系统全面地解释地理空间场景语义分类相关理论与技术，内容丰富广泛，涵盖经典的空间场景相似性理论与相似度计算方法、栅格影像语义特征表达与分类方法、多源地理空间数据聚类方法及近期新的深度学习语义分类方法，以满足不同需求下的地理空间场景语义分类应用。本书可为地理信息科学领域相关从业人员提供丰富的理论与技术学习资料，也可为其他读者认识地理空间语义信息、地理空间场景分类提供参考。

第1章绪论 1
1.1 地理空间数据基本概念 2
1.1.1 矢量数据 3
1.1.2 栅格数据 5
1.1.3 矢量数据与栅格数据的比较 7
1.2 地理空间场景语义分类 8
1.2.1 地理空间场景定义与语义形成 9
1.2.2 地理空间场景语义分类方法 10
1.2.3 地理空间场景分类技术发展 11
1.2.4 地理空间场景分类应用 13
第2章相似性理论与分类方法 16
2.1 相似性理论及度量 16
2.1.1 相似的定义与性质 16
2.1.2 相似度的计算方法 20
2.2 矢量空间场景相似性理论与特征表达 26
2.2.1 空间场景相似性理论 26
2.2.2 空间场景特征表达 26
2.3 遥感影像场景特征提取与表达 29
2.3.1 遥感影像场景特征提取 29
2.3.2 遥感影像场景特征表达 32
第3章矢量空间场景特征表达与相似度计算 34
3.1 几何形状表达与相似度计算 34
3.1.1 几何形状相似性度量 34
3.1.2 基于傅里叶变换的面实体几何相似性度量 36
3.1.3 基于多级弦长弯曲度复函数的面实体综合形状相似性度量 42
3.2 拓扑关系表达与相似度计算 47
3.2.1 拓扑关系模型 47
3.2.2 基于九交模型的复合对象拓扑关系表达模型 50
3.2.3 复杂面实体的拓扑关系精细化表达 56
3.2.4 拓扑关系相似度计算 65
3.3 方向关系表达与相似度计算 70
3.3.1 方向关系模型 70
3.3.2 基于格网方向关系矩阵的方向关系相似度计算 71
3.3.3 顾及尺度差异复合空间对象的方向关系相似度计算 78
3.3.4 空间方向相似性二元组模型度量方法 82
3.4 距离关系表达与度量 93
3.4.1 距离空间 93
3.4.2 距离量算 95
3.5 矢量空间场景相似性度量 99
3.5.1 基于特征矩阵和关联图的空间场景相似性度量 99
3.5.2 基于多等级相关性反馈的空间场景匹配 106
3.5.3 顾及上下文特征的点模式相似度计算 111
第4章矢量空间场景语义分类与应用 116
4.1 矢量空间场景划分 116
4.1.1 TAZ 划分 116
4.1.2 多级图聚类划分 118
4.1.3 直觉模糊集多边形聚类划分 121
4.2 空间场景功能区挖掘 125
4.2.1 顾及兴趣点潜在上下文关系的城市功能区识别 126
4.2.2 基于出租车轨迹数据的地域间移动模式 135
4.2.3 基于轨迹数据挖掘的居民行为交互模式 143
4.3 地理空间场景功能识别 151
4.3.1 图卷积神经网络 151
4.3.2 基于图卷积神经网络和空间上下文的城市土地利用类型识别 155
4.3.3 实验设计与结果分析 159
第5章遥感影像场景语义分类与应用 163
5.1 传统遥感影像场景分类 163
5.1.1 底层特征描述子 163
5.1.2 中层特征描述方法 164
5.2 深度学习遥感影像场景分类 169
5.2.1 深度学习图像分类 169
5.2.2 基于自动编码器的遥感影像场景分类 171
5.2.3 基于卷积神经网络的遥感影像场景分类 172
5.2.4 基于生成对抗网络的遥感影像场景分类 174
5.3 迁移学习遥感影像场景分类 175
5.3.1 实验数据集 175
5.3.2 基于单层迁移特征的分类方法 177
5.3.3 基于多层迁移特征的特征融合分类方法 186
5.3.4 基于多层迁移特征的决策融合分类方法 195
第6章多模态地理空间场景语义分类与应用 204
6.1 多模态空间场景数据统一 204
6.1.1 多模态空间数据的数学基准框架统一 204
6.1.2 多模态空间数据的格式集成转换 210
6.1.3 地理空间场景多模态数据冲突检测 213
6.2 空间场景数据语义特征融合 215
6.2.1 多模态数据特征融合方法基础 215
6.2.2 空间数据跨模态相似性匹配 218
6.2.3 多模态空间数据语义融合方法 233
6.3 融合多模态数据的场景分类 247
6.3.1 顾及空间邻域关系的城市空间场景功能分类识别 247
6.3.2 顾及空间交互关系的城市空间场景功能分类识别 255
第7章地理空间场景语义分类展望 265
7.1 地理空间场景语义分类的发展趋势 265
7.2 地理空间场景语义分类的应用前景 266
参考文献 268