Accurate Estimation of the Proportion of Mixed Land Use at the Street-Block Level by Integrating High Spatial Resolution Images and Geospatial Big Data

地理空间分析 计算机科学 土地利用 大数据 块(置换群论) 卷积神经网络 遥感 数据挖掘 土地覆盖 空间分析 地图学 地理 人工智能 数学 几何学 工程类 土木工程
作者
Jialyu He,Xia Li,Penghua Liu,Xinxin Wu,Jinbao Zhang,Dachuan Zhang,Xiaojuan Liu,Yao Yao
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:59 (8): 6357-6370 被引量:42
标识
DOI:10.1109/tgrs.2020.3028622
摘要

Mixed land use has been widely used as a planning tool to improve the functionality of cities. However, depicting mixed land use is rather difficult due to its complexities. Previous studies have decomposed urban land areas using either remote sensing images or geospatial big data. Few studies have combined these two data sources because of the lack of methodologies. This article proposed an end-to-end two-stream convolutional neural network (CNN) for combining features (CF-CNN) to estimate the proportion of mixed land use by integrating high spatial resolution (HSR) images and geospatial big data of real-time Tencent user density (RTUD) data. Two deep learning networks, one for image information extraction and other for human activity-related information extraction, are used to construct two branches of CF-CNN. The mixed land use can be described by calculating the proportions of each land use type at the street-block level. Compared with methods for using single-source data, CF-CNN obtained the highest classification accuracy. We further applied the Shannon diversity index (SHDI) to quantify the agglomerated urban mixed land use. The Spearman correlation coefficients among the SHDI, community distance, and neighborhood vibrancy were calculated to verify the effectiveness of the mixed land use composition. Our framework provided an alternative way of identifying mixed land use structures by integrating multisource data.

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