地理空间人工智能的公共卫生应用及更多可能.pdf

3332No?主题策划Topic/本刊记者关晓晴图/受访者提供地理空间智能的公共卫应及更多可能在过去的三年里，疫情的阴霾笼罩全球。在阴霾中，不少人、不少企业都用着自己的力量期望为社会带来一些温暖，位和科技便利用GeoAI技术为政府和人民带来些许参照和便利，用位置数据的力量解决疫情中遇到的种种难关。2022年2月28日，一名56岁女士因出现发热等症状前往医院发热门诊就诊。3月1日，她成为上海本轮疫情中，首例无传播源头的本土感染者。此后短短1个半月，上海疫情呈指数型激增。3月28日，浦东、浦南及毗邻区域先行实施全域静态管理。4月1日，浦西地区实施全域静态管理。4月13日，疫情来到高峰，单日新增本土感染者超2万例，此后波动下滑至两位数。6月1日零时起，上海有序恢复住宅小区出入、公共交通运营和机动车通行。自此，距离上海全市按下暂停键已过去整整61天。在这场抗疫保卫战中，位和科技就利用了位和GeoAI云平台贡献自己的一份力量，位和云平台得到了充分的应用。据介绍，位和GeoAI云平台集成了自服务数据准备工具箱、可视化、空间数据挖掘和空间优化计算，赋能数据分析和政府决策。以疫情辐射影响分析为例，搭载在云平台上的位和设施辐射影响计算工具可以根据设施分布的数量和地点，计算设施对周边的影响（Impact）。设施数量越多，距离设施越近，辐射影响越大。只需把染疫人群套入计算，即可算出疫情辐射影响范围。而多维分析（多变量地图）就可以用于社区精准画像。位和多维分析（多变量地图）实现基于神经网络模型的多变量分类、多元数据关联分析、数据降维、多元色彩模式辅助认知、最优线性排序、多视角协调互动、地理可视化、图表可视化等；动态集成空间数据和多维高维属性数据，进行深度交互联动分析；广泛应用于不同领域的多因子评估与画像、异常发现、指标筛选和理解、模型调整等。在防疫工作中，位和科技的多维分析（多变量地图）成功找到最脆弱的社群，让政府优先为他们提供帮助。除了年龄、收入、染疫人数，平台还可以再加上其他信息进行聚类计算，例如居委会统计基础病状况、各个社区的防疫资源情况、社区环境因素等，对社区进行精准画像，为社区获得关注和社会资源的救助进行优先级排序。再以人们最熟悉的疫情时空地图为例，其包括地图矩阵、地图动态播放、时空矩阵、疫情曲线等功能模块，可以揭示疫情发展变化规律。其中最具有特色的时空矩阵功能，可以对图中的空间单元（乡镇街道）根据疫情时空变化进行分组和排序，辅助决策。可以说，疫情时空地图集成了机器学习、地图矩阵、时空矩阵、动态播放、可视化展示与交互分析，能够探索和发现研究目标的分布特征、变化趋势和多因子关联关系，是位和科技多维分析（多变量地图）在时间维度上的扩展。对于许多人来说，人工智能（AI）是非常熟悉的概念。不断发展的AI技术正在不断向外扩张，开发出各式各样的适用场景。通俗来说，就是“AI+”。AI以其独有的生命力，跨入各行各业。加号并不代表两者简单的相加，更应该理解为利用人工智能技术与传统行业、新兴行业进行深度融合，创造新的发展生态。这样的融合能够充分发挥人工智能的作用，将两者的创新成果适用于社会各域中，从提升这个行业的创造力和生产力，到提升整个社会的创新力和生产力，从量变引起质变。GeoAI，全称Geospatial AI，便是AI介入地理信息行业的产物，称之为地理空间人工智能（以下简称“空间智能”或“GeoAI”）。它是一种用于模拟未来结果的机器学习。GeoAI通常会和GIS结合运用，并利用统计建模、计算机视觉和模拟工具，因此也可以理解为基于地理信息技术的新型机器学习。其实，我们日常生活中处处都是GeoAI。周五下班的夜晚，打开手机地图，输入目的地，手机屏幕上瞬间弹出实时交通情况哪里拥堵？高峰时段何时结束？哪里出了交通意外？更进一步交通推荐路线、可用网约车数量、网约车行程价格等也一目了然。利用手机里简单的应用程序，人们既能接收到周边的实时状况，还能实时反馈周边情况。人们手机上接收到的结果，正是GeoAI在数据收集后对数据进一步整理、分类、分析所得出的。这样庞大的数据库开发背后实际上有着成千上万用户的参与，其中也包括了你本人。手机地图只是GeoAI日常应用中的冰山一角。使用GeoAI技术的公司还可以通过分析各种数据对市场规划、商业选址、价格优化、产品选择或资产维护等方方面面提供决策。深圳市位和科技有限责任公司（以下简称“位和科技”）就是一家致力于集成GeoAI相关技术和海量城市数据以解决行业问题，让数据更有价值的公司。面向城市规划、房地产、商业零售、出行、智慧城市等相关领域，位和科技可以提供云平台支持、数据服务、数据挖掘分析服务以及相关的定制开发服务。据位和科技运营总监李伯楠介绍，位和科技的云平台集成了海量城市数据、大数据处理引擎、自服务数据准备、可视化、空间数据挖掘和空间优化计算，打造了一个从数据便捷获取，到数据处理融合、数据挖掘分析，再到决策优化的闭环，为数据分析人员赋能。平台支持云端访问（SaaS）和私有云部署（On-Premise），并可通过API/SDK集成到用户自己的业务流程中，快速拼搭出面向行业应用的定制SaaS。疫情辐射影响分析：根据染疫群的数量和位置，计算对周边的辐射影响。社区精准画像分析：通过聚类和交互可视化，分析疫情和其他因素之间的关联关系；对社区精准画像，找到需要优先帮助的社区。疫情时空地图：除地图动态播放、地图矩阵、疫情曲线等可视化研判，对决策最重要的点是时空矩阵功能根据疫情动态变化对社区疫情严重性进分组和排序。疫情时空地图可以扩展到多变量，不只分析感染病例数，还可以把社区防疫资源、员年龄结构、社区环境因素等都考虑进去，研究疫情发展变化的影响因。应用方向疫情管控区划分：综合考虑空间邻接性、流联系、感染病例，协助划分不同层级的疫情管控区，为决策提供参考意。均衡分配防疫资源：基于多标多约束条件分区优化技术，协调配置防疫资源。物充时可能家不在意资源优化配置，但资源不够，特别是不够的时候，精准计算还是有必要的。GeoAI是什么？位和GeoAI云平台在上海疫情中的应3332No?主题策划Topic/本刊记者关晓晴图/受访者提供地理空间智能的公共卫应及更多可能在过去的三年里，疫情的阴霾笼罩全球。在阴霾中，不少人、不少企业都用着自己的力量期望为社会带来一些温暖，位和科技便利用GeoAI技术为政府和人民带来些许参照和便利，用位置数据的力量解决疫情中遇到的种种难关。2022年2月28日，一名56岁女士因出现发热等症状前往医院发热门诊就诊。3月1日，她成为上海本轮疫情中，首例无传播源头的本土感染者。此后短短1个半月，上海疫情呈指数型激增。3月28日，浦东、浦南及毗邻区域先行实施全域静态管理。4月1日，浦西地区实施全域静态管理。4月13日，疫情来到高峰，单日新增本土感染者超2万例，此后波动下滑至两位数。6月1日零时起，上海有序恢复住宅小区出入、公共交通运营和机动车通行。自此，距离上海全市按下暂停键已过去整整61天。在这场抗疫保卫战中，位和科技就利用了位和GeoAI云平台贡献自己的一份力量，位和云平台得到了充分的应用。据介绍，位和GeoAI云平台集成了自服务数据准备工具箱、可视化、空间数据挖掘和空间优化计算，赋能数据分析和政府决策。以疫情辐射影响分析为例，搭载在云平台上的位和设施辐射影响计算工具可以根据设施分布的数量和地点，计算设施对周边的影响（Impact）。设施数量越多，距离设施越近，辐射影响越大。只需把染疫人群套入计算，即可算出疫情辐射影响范围。而多维分析（多变量地图）就可以用于社区精准画像。位和多维分析（多变量地图）实现基于神经网络模型的多变量分类、多元数据关联分析、数据降维、多元色彩模式辅助认知、最优线性排序、多视角协调互动、地理可视化、图表可视化等；动态集成空间数据和多维高维属性数据，进行深度交互联动分析；广泛应用于不同领域的多因子评估与画像、异常发现、指标筛选和理解、模型调整等。在防疫工作中，位和科技的多维分析（多变量地图）成功找到最脆弱的社群，让政府优先为他们提供帮助。除了年龄、收入、染疫人数，平台还可以再加上其他信息进行聚类计算，例如居委会统计基础病状况、各个社区的防疫资源情况、社区环境因素等，对社区进行精准画像，为社区获得关注和社会资源的救助进行优先级排序。再以人们最熟悉的疫情时空地图为例，其包括地图矩阵、地图动态播放、时空矩阵、疫情曲线等功能模块，可以揭示疫情发展变化规律。其中最具有特色的时空矩阵功能，可以对图中的空间单元（乡镇街道）根据疫情时空变化进行分组和排序，辅助决策。可以说，疫情时空地图集成了机器学习、地图矩阵、时空矩阵、动态播放、可视化展示与交互分析，能够探索和发现研究目标的分布特征、变化趋势和多因子关联关系，是位和科技多维分析（多变量地图）在时间维度上的扩展。对于许多人来说，人工智能（AI）是非常熟悉的概念。不断发展的AI技术正在不断向外扩张，开发出各式各样的适用场景。通俗来说，就是“AI+”。AI以其独有的生命力，跨入各行各业。加号并不代表两者简单的相加，更应该理解为利用人工智能技术与传统行业、新兴行业进行深度融合，创造新的发展生态。这样的融合能够充分发挥人工智能的作用，将两者的创新成果适用于社会各域中，从提升这个行业的创造力和生产力，到提升整个社会的创新力和生产力，从量变引起质变。GeoAI，全称Geospatial AI，便是AI介入地理信息行业的产物，称之为地理空间人工智能（以下简称“空间智能”或“GeoAI”）。它是一种用于模拟未来结果的机器学习。GeoAI通常会和GIS结合运用，并利用统计建模、计算机视觉和模拟工具，因此也可以理解为基于地理信息技术的新型机器学习。其实，我们日常生活中处处都是GeoAI。周五下班的夜晚，打开手机地图，输入目的地，手机屏幕上瞬间弹出实时交通情况哪里拥堵？高峰时段何时结束？哪里出了交通意外？更进一步交通推荐路线、可用网约车数量、网约车行程价格等也一目了然。利用手机里简单的应用程序，人们既能接收到周边的实时状况，还能实时反馈周边情况。人们手机上接收到的结果，正是GeoAI在数据收集后对数据进一步整理、分类、分析所得出的。这样庞大的数据库开发背后实际上有着成千上万用户的参与，其中也包括了你本人。手机地图只是GeoAI日常应用中的冰山一角。使用GeoAI技术的公司还可以通过分析各种数据对市场规划、商业选址、价格优化、产品选择或资产维护等方方面面提供决策。深圳市位和科技有限责任公司（以下简称“位和科技”）就是一家致力于集成GeoAI相关技术和海量城市数据以解决行业问题，让数据更有价值的公司。面向城市规划、房地产、商业零售、出行、智慧城市等相关领域，位和科技可以提供云平台支持、数据服务、数据挖掘分析服务以及相关的定制开发服务。据位和科技运营总监李伯楠介绍，位和科技的云平台集成了海量城市数据、大数据处理引擎、自服务数据准备、可视化、空间数据挖掘和空间优化计算，打造了一个从数据便捷获取，到数据处理融合、数据挖掘分析，再到决策优化的闭环，为数据分析人员赋能。平台支持云端访问（SaaS）和私有云部署（On-Premise），并可通过API/SDK集成到用户自己的业务流程中，快速拼搭出面向行业应用的定制SaaS。疫情辐射影响分析：根据染疫群的数量和位置，计算对周边的辐射影响。社区精准画像分析：通过聚类和交互可视化，分析疫情和其他因素之间的关联关系；对社区精准画像，找到需要优先帮助的社区。疫情时空地图：除地图动态播放、地图矩阵、疫情曲线等可视化研判，对决策最重要的点是时空矩阵功能根据疫情动态变化对社区疫情严重性进分组和排序。疫情时空地图可以扩展到多变量，不只分析感染病例数，还可以把社区防疫资源、员年龄结构、社区环境因素等都考虑进去，研究疫情发展变化的影响因。应用方向疫情管控区划分：综合考虑空间邻接性、流联系、感染病例，协助划分不同层级的疫情管控区，为决策提供参考意。均衡分配防疫资源：基于多标多约束条件分区优化技术，协调配置防疫资源。物充时可能家不在意资源优化配置，但资源不够，特别是不够的时候，精准计算还是有必要的。GeoAI是什么？位和GeoAI云平台在上海疫情中的应3534No?主题策划Topic疫情时空地图还可以扩展到多变量，不仅研究感染病例数，还可以把社区防疫资源、人群职业收入、人群年龄结构、社区环境因素等都考虑进去。除用于研判疫情发展变化，还有助于研究疫情与其他因子的关联关系，发现引起疫情发展变化的主导原因等，及时调整政策做出改变。2020年疫情初期，位和科技就在公司公众号上发布了一系列疫情相关的分析和推送，均为多因子时空序列分析模块在不同数据和场景的应用。在防疫过程中，还有很多需要对资源进行优化配置的场景，譬如救援物资的分配、阳性患者转运的运力分配、核酸检测医务工作人员的服务区划分、无聚集检测的居民组划分等。资源优化配置的核心在于均衡。对于救援物资分配来说，可以按照救援区域内的人数或户数来均衡。以北蔡镇为例，如果有一批物资要通过5辆卡车分配给这里的居民，要把北蔡镇街道划分为5个人口均衡的区域，作为每个卡车的服务区域。哪怕是5辆不一样大的卡车，位和云平台也可以进行处理，只需要生成一个卡车图层，在数据里定义每辆卡车的容量大小就能成功输出。这便涉及了位和分区优化产品，其基于复杂高效的多目标多约束条件分区优化计算（计算复杂度为NP困难）能自动生成空间连续的区域，实现均衡人口、工作量、教育资源、医疗资源、绿化资源等的区域规划和全覆盖选址评估。产品获得美国专利授权，目前已广泛应用在选区划分、学区划分、交通小区划分、警察巡逻区划分、服务区划分、设施点布局优化等领域。基于此，我们可以看出位和平台的核心技术是一系列的空间数据挖掘和空间优化计算，譬如神经网络、空间聚类、复杂网络计算、空间交互网络分析、轨迹挖掘、多目标多约束条件优化计算等，以及集成GeoAI计算和前端交互的动态分析技术。位和平台也支持各种常用的地理可视化和图表可视化，支持大数据量客户端动态制图。可视化和数据挖掘的区别在于，可视化是对现有数据的图形表达，帮助用户更好地理解数据，会涉及到一些简单的计算，如分类、核密度等。而数据挖掘是一个反复的探索式分析过程，通过机器学习计算，从现有数据中发现未知的、隐藏的、新的信息；同时也对计算出来的信息进行交互分析和可视化展示。数据挖掘的下一步是决策优化计算。数据总归要有所作为，才算应用落地。应该要集成AI计算和业务人员的经验，让资源配置更加合理，决策更加科学。位和科技的核心研发团队在美国深耕空间数据挖掘和空间优化计算多年，具有领先的模型算法能力，不断突破现有算法的局限，提出新的原创算法。位和科技云平台的产品原型还曾获得美国IEEE信息可视化竞赛一等奖，以及由美国国家科学基金会和科学杂志主办的全美信息可视化竞赛前十名。除了在疫情这类公共卫生事件中发挥作用之外，位和GeoAI云平台还多次为各地规划项目提供数据和数据挖掘分析支持。如烟台城市更新、中国城市繁荣活力报告、住建部20城市总体规划实施评估、城市高品质发展体检评估指标体系研究、粤港澳大湾区城市群深耕战略咨询专项研究、广东省新型城镇化监测与评估、广州市城市总体规划、重庆市城市总体规划、厦门市城市总体规划、珠海市城市总体规划、成都2049远景发展战略规划、常州城市战略规划、武汉市大数据城市空间格局变化监测、广深科技创新走廊大数据专题、广州城市定位及功能提升大数据专题、三亚市天涯区15分钟便民生活圈规划、北京石景山区八角街道多源数据城市现状评估等。分析内容包括但不限于：产业空间结构评价、产业转移、通勤结构与出行特征识别、职住平衡评估、城市中心体系结构识别、适宜性评价、设施服务能力评价、地铁轨道沿线土地综合使用评价、区域联系与区域影响分析、城市群与功能区划分、中心城市识别和城市对比分析等。人民对美好生活的向往是科技工作者的创新落脚点。科技要发展，就必须与生产生活相结合。用科学的力量解决实际问题，自然也能在解决问题的过程中为科学发展提出新思考、新课题。位和科技愿意将自身的看家本领GeoAI(空间智能)这一项基于地理信息的高新技术，利惠于民，融入社会生活的方方面面。36417期间上海区县疫情时空变化（确诊加症状感染），时空矩阵中排在右上的是疫情发展最严重的地区上海北蔡镇疫情变化GeoAI的更多可能3534No?主题策划Topic疫情时空地图还可以扩展到多变量，不仅研究感染病例数，还可以把社区防疫资源、人群职业收入、人群年龄结构、社区环境因素等都考虑进去。除用于研判疫情发展变化，还有助于研究疫情与其他因子的关联关系，发现引起疫情发展变化的主导原因等，及时调整政策做出改变。2020年疫情初期，位和科技就在公司公众号上发布了一系列疫情相关的分析和推送，均为多因子时空序列分析模块在不同数据和场景的应用。在防疫过程中，还有很多需要对资源进行优化配置的场景，譬如救援物资的分配、阳性患者转运的运力分配、核酸检测医务工作人员的服务区划分、无聚集检测的居民组划分等。资源优化配置的核心在于均衡。对于救援物资分配来说，可以按照救援区域内的人数或户数来均衡。以北蔡镇为例，如果有一批物资要通过5辆卡车分配给这里的居民，要把北蔡镇街道划分为5个人口均衡的区域，作为每个卡车的服务区域。哪怕是5辆不一样大的卡车，位和云平台也可以进行处理，只需要生成一个卡车图层，在数据里定义每辆卡车的容量大小就能成功输出。这便涉及了位和分区优化产品，其基于复杂高效的多目标多约束条件分区优化计算（计算复杂度为NP困难）能自动生成空间连续的区域，实现均衡人口、工作量、教育资源、医疗资源、绿化资源等的区域规划和全覆盖选址评估。产品获得美国专利授权，目前已广泛应用在选区划分、学区划分、交通小区划分、警察巡逻区划分、服务区划分、设施点布局优化等领域。基于此，我们可以看出位和平台的核心技术是一系列的空间数据挖掘和空间优化计算，譬如神经网络、空间聚类、复杂网络计算、空间交互网络分析、轨迹挖掘、多目标多约束条件优化计算等，以及集成GeoAI计算和前端交互的动态分析技术。位和平台也支持各种常用的地理可视化和图表可视化，支持大数据量客户端动态制图。可视化和数据挖掘的区别在于，可视化是对现有数据的图形表达，帮助用户更好地理解数据，会涉及到一些简单的计算，如分类、核密度等。而数据挖掘是一个反复的探索式分析过程，通过机器学习计算，从现有数据中发现未知的、隐藏的、新的信息；同时也对计算出来的信息进行交互分析和可视化展示。数据挖掘的下一步是决策优化计算。数据总归要有所作为，才算应用落地。应该要集成AI计算和业务人员的经验，让资源配置更加合理，决策更加科学。位和科技的核心研发团队在美国深耕空间数据挖掘和空间优化计算多年，具有领先的模型算法能力，不断突破现有算法的局限，提出新的原创算法。位和科技云平台的产品原型还曾获得美国IEEE信息可视化竞赛一等奖，以及由美国国家科学基金会和科学杂志主办的全美信息可视化竞赛前十名。除了在疫情这类公共卫生事件中发挥作用之外，位和GeoAI云平台还多次为各地规划项目提供数据和数据挖掘分析支持。如烟台城市更新、中国城市繁荣活力报告、住建部20城市总体规划实施评估、城市高品质发展体检评估指标体系研究、粤港澳大湾区城市群深耕战略咨询专项研究、广东省新型城镇化监测与评估、广州市城市总体规划、重庆市城市总体规划、厦门市城市总体规划、珠海市城市总体规划、成都2049远景发展战略规划、常州城市战略规划、武汉市大数据城市空间格局变化监测、广深科技创新走廊大数据专题、广州城市定位及功能提升大数据专题、三亚市天涯区15分钟便民生活圈规划、北京石景山区八角街道多源数据城市现状评估等。分析内容包括但不限于：产业空间结构评价、产业转移、通勤结构与出行特征识别、职住平衡评估、城市中心体系结构识别、适宜性评价、设施服务能力评价、地铁轨道沿线土地综合使用评价、区域联系与区域影响分析、城市群与功能区划分、中心城市识别和城市对比分析等。人民对美好生活的向往是科技工作者的创新落脚点。科技要发展，就必须与生产生活相结合。用科学的力量解决实际问题，自然也能在解决问题的过程中为科学发展提出新思考、新课题。位和科技愿意将自身的看家本领GeoAI(空间智能)这一项基于地理信息的高新技术，利惠于民，融入社会生活的方方面面。36417期间上海区县疫情时空变化（确诊加症状感染），时空矩阵中排在右上的是疫情发展最严重的地区上海北蔡镇疫情变化GeoAI的更多可能