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地球嵌入揭示来自太空的多样化城市信号

机器学习 2026-04-07 v1 计算机与社会

摘要

源自人口普查、调查和行政记录的传统城市指标通常成本高昂、空间不一致且更新缓慢。最近的地理空间基础模型使得地球嵌入成为可能,即紧凑的卫星图像表示,可迁移至各种下游任务,但它们在街区尺度的城市监测中的效用仍不明确。在此,我们对三个地球嵌入家族 AlphaEarth、Prithvi 和 Clay 进行了基准测试,用于预测 2020 年至 2023 年美国六个大都市区的城市信号。使用统一的监督学习框架,我们预测了 14 个街区级指标,涵盖犯罪、收入、健康和出行行为,并在四种设置下评估性能:全局、按城市、按年份和按城市-年份。结果表明,地球嵌入捕获了显著的城市变异,对于与建成环境结构更直接相关的结局,包括慢性健康负担和主要通勤方式,具有最高的预测能力。相比之下,受精细尺度行为和本地政策影响更强的指标,如骑行,仍然难以推断。预测性能在不同城市间差异显著,但在不同年份间保持相对稳定,表明存在强烈的空间异质性和时间鲁棒性。探索性分析表明,预测性能的跨城市变异与城市形态以任务特定的方式相关联。受控的维度实验表明,表示效率至关重要:紧凑的 64 维 AlphaEarth 嵌入比 Prithvi 和 Clay 的 64 维降维表示包含更多信息。本研究为评估城市遥感中的地球嵌入建立了基准,并展示了它们作为可扩展、低成本的街区尺度城市监测特征的潜力,这与可持续发展目标(SDG)相一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.03456,
  title  = {Earth Embeddings Reveal Diverse Urban Signals from Space},
  author = {Wenjing Gong and Udbhav Srivastava and Yuchen Wang and Yuhao Jia and Qifan Wu and Weishan Bai and Yifan Yang and Xiao Huang and Xinyue Ye},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.03456},
  year   = {2026}
}

备注

30 pages, 18 figures