Sphere2Vec: A General-Purpose Location Representation Learning over a Spherical Surface for Large-Scale Geospatial Predictions

编码器 地理空间分析 编码(内存) 计算机科学 比例(比率) 点(几何) 编码 欧几里德距离 人工智能 公制(单位) 曲面(拓扑) 欧几里得空间 模式识别(心理学) 失真(音乐) 计算机视觉 算法 数学 几何学 地理 生物化学 化学 运营管理 地图学 纯数学 经济 基因 操作系统 放大器 计算机网络 带宽(计算)
作者
Gengchen Mai,Yao Xuan,Wenyun Zuo,Yutong He,Jiaming Song,Stefano Ermon,Krzysztof Janowicz,Ni Lao
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2306.17624
摘要

Generating learning-friendly representations for points in space is a fundamental and long-standing problem in ML. Recently, multi-scale encoding schemes (such as Space2Vec and NeRF) were proposed to directly encode any point in 2D/3D Euclidean space as a high-dimensional vector, and has been successfully applied to various geospatial prediction and generative tasks. However, all current 2D and 3D location encoders are designed to model point distances in Euclidean space. So when applied to large-scale real-world GPS coordinate datasets, which require distance metric learning on the spherical surface, both types of models can fail due to the map projection distortion problem (2D) and the spherical-to-Euclidean distance approximation error (3D). To solve these problems, we propose a multi-scale location encoder called Sphere2Vec which can preserve spherical distances when encoding point coordinates on a spherical surface. We developed a unified view of distance-reserving encoding on spheres based on the DFS. We also provide theoretical proof that the Sphere2Vec preserves the spherical surface distance between any two points, while existing encoding schemes do not. Experiments on 20 synthetic datasets show that Sphere2Vec can outperform all baseline models on all these datasets with up to 30.8% error rate reduction. We then apply Sphere2Vec to three geo-aware image classification tasks - fine-grained species recognition, Flickr image recognition, and remote sensing image classification. Results on 7 real-world datasets show the superiority of Sphere2Vec over multiple location encoders on all three tasks. Further analysis shows that Sphere2Vec outperforms other location encoder models, especially in the polar regions and data-sparse areas because of its nature for spherical surface distance preservation. Code and data are available at https://gengchenmai.github.io/sphere2vec-website/.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
1秒前
DT发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
打打应助江染采纳,获得10
2秒前
深情安青应助野性的沉鱼采纳,获得10
3秒前
迷路的鞅完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
5秒前
赵铁柱发布了新的文献求助10
5秒前
wlscj应助biubiuxue采纳,获得20
6秒前
6秒前
javen发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
迷路的鞅发布了新的文献求助10
9秒前
jinnibaby发布了新的文献求助30
9秒前
11秒前
明理致远发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
12秒前
粥粥完成签到,获得积分10
12秒前
贪狼先森完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
略略略完成签到 ,获得积分10
15秒前
星辰大海应助文艺的从寒采纳,获得10
15秒前
nini完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
19秒前
19秒前
20秒前
23秒前
明理致远完成签到,获得积分10
24秒前
窝恁叠完成签到,获得积分10
24秒前
HRB发布了新的文献求助10
25秒前
喏晨完成签到 ,获得积分10
27秒前
27秒前
邪恶西瓜皮完成签到 ,获得积分10
27秒前
初青酱发布了新的文献求助10
28秒前
29秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Holistic Discourse Analysis 600
Vertébrés continentaux du Crétacé supérieur de Provence (Sud-Est de la France) 600
Routledge Handbook on Spaces of Mental Health and Wellbeing 500
Elle ou lui ? Histoire des transsexuels en France 500
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5320205
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4462190
关于积分的说明 13885596
捐赠科研通 4352960
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2390896
邀请新用户注册赠送积分活动 1384550
关于科研通互助平台的介绍 1354390