佳格天地建筑物自动提取产品“高绘”开放公测：人工智能在卫星遥感中如何应用？

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近日，受中关村空间信息产业技术联盟邀请，佳格天地首席科学家宋宽博士就深度学习技术在遥感影像中的应用进行了主题分享并介绍了相关成果。（感兴趣的朋友可以复制链接后在浏览器打开回看https://tio.h5.xeknow.com/s/4iystm）

分享活动中同时开放了佳格天地建筑物自动提取产品“高绘”公测网址，以助体验深度学习技术在卫星遥感领域的实际应用。 （公测网址点击这里https://gaohui.gagogroup.cn，在体验之前建议大家下滑了解一下这项技术的发展背景）

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为什么是AI+遥感？

1998年，“数字地球”的概念诞生。“数字地球”是对地球的三维多分辨率表示，它能够放入大量的地理数据，并借助数字化的手段来处理整个地球的自然与社会活动诸方面的问题。

继这一概念提出之后，中国的科学家们展开针对性研究，相对应的提出“数字中国”，核心是通过以遥感卫星图像为主要的技术分析手段，在可持续发展、农业、资源、环境、全球变化、生态系统、水土循环系统等方面实现高效管理。

卫星遥感是实现大尺度对地观测的重要方式，地物识别是其最主要的应用之一。伴随着“数字中国”战略下经济发展规划、生态环境保护等发展需要带来的地理空间资源动态监测需求，卫星遥感也日渐成为对地观测最为有效的工具。

然而新的技术应用往往也会带来新的问题。卫星遥感虽然能快速获取各类地面数据，但影像数据的解读仍旧还停留在人工解译阶段。

一方面，有限的人工难以应对卫星传回的海量庞杂的数据，完全依靠人工处理数据从成本投入到实际执行都存在较大挑战；另一方面，由于缺乏有效的方式打通多源数据以及其应用的各个环节，大数据价值得不到充分发挥,应用并不完全。

在此背景下，国内外展开了广泛探索,开始尝试利用机器代替传统的人工方式，即借助人工智能算法，对影像上的建筑、道路等地表物体进行智能识别提取，从而快速、准确地从多源对地观测数据中获取有效信息。

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国内外的探索与尝试

2017年，谷歌推出了名为“Project Sunroof”的系统。

该系统基于高分辨率卫星图像和谷歌地图数据，用户只需输入自家地址，系统即可为用户所在房屋的屋顶创建一个3D模型，然后再利用深度学习算法将屋顶和周围的树木区分开来，接着根据太阳运行轨迹以及天气状况，就可以估算出安装了太阳能电池板的房顶能收集到多少太阳能。

2018~2019年，国际上陆续出现与地物识别相关的比赛。如数据科学竞赛平台Kaggle应欧洲空中客车公司请求，举办深度学习算法大赛，邀请Kagglers创建尽可能快速的卫星图像船只检测算法模型。在该比赛中，参赛者需要借助人工智能算法,从大量的卫星影像中快速定位船只。空中客车公司此举，正是为了在航运流量增长迅速、船只海上违规行为增多的情况下，以更有效的方式，对船只进行监测。

在国外快速推进探索实践的同时，国内各家公司也在摩拳擦掌，积极尝试人工智能在地物识别检测领域的应用，如AI四小龙之一的商汤科技，以及阿里达摩院。彼时，人工智能的应用还停留在备受瞩目的人脸识别领域。

人脸识别涉及的算法更多关注具有特定特征的物体，比如人脸会具备眼睛、鼻子、嘴等特定特征。而卫星遥感领域待识别的物体，种类繁多且表现各异，无论是作物还是建筑物，其颜色/纹理/形态等特征在不同区域各不相同，为人工智能技术在遥感领域的落地提出了极大的挑战。

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从建筑物识别到广泛的地物提取

2018 年 5 月，佳格天地正式申报利用深度学习算法识别提取建筑物的发明专利。

在随后的发展时间中，团队历经多次深度学习技术路线的更新换代，构建了用于建筑物提取的全中国数据集、申报十余项发明专利，并从深度学习算法自动提取建筑物拓展到了道路、水体、设施农业等多类型地物的自动提取，准确率达90%以上，单机每日处理数据可达到TB级。

▼局地建筑物提取细节

该算法模型支持在亚米级（0.3米~1 米）的高分辨率卫星和无人机数据上，自动化生产高精度的建筑物普查数据产品，能够无缝在城市核心区、城乡结合部、乡村、山村等地自动化调用最优模型。不但可以达到像素级精度的建筑物边界提取还能够贴合于各类硬件条件，满足自然资源普查、城乡建设状况摸底、土地利用状况调查等多种需求。

2020年，佳格天地建筑物识别提取算法连续在数字中国创新大赛、中国电子“i+”创新创业大赛等多项赛事中摘得桂冠。算法落地于土地利用类型监测、受灾人居地调查、国土资源普查等应用场景，积累了多个重量级客户。

▼佳格天地首席科学家宋宽在第四届数字中国大赛

数字中国建设当前正在以惊人的速度向前推进、向纵深发展。“十四五”规划中明确提出要坚定不移建设数字中国，加快数字化发展。

卫星遥感大数据作为数字中国建设的核心基础数据，在数字技术成为推动中国发展的核心动力、人工智能成为变革行业的新型利器的当下，目所能及，其与人工智能的组合必将成为数字中国建设过程当中的强劲动力。

*文中头图来自Giphy

佳格天地由归国的NASA前科研专家团队创立，是全国第一家将目标智能识别和机器深度学习技术应用于遥感影像并成功实现商业化应用落地的时空大数据企业。

目前，佳格天地所提供的农业大数据应用已服务中国约3亿亩耕地，范围涵盖省级农业政府部门、农业金融、中大型种植企业，客户遍布国内20多个省市地区。从“看天吃饭”到“知天而作”，佳格天地正在助力农业大数据驱动的中国现代农业快速发展。

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