Realization of the Micro Population Census by Deep Learning Using Satellite Images in Developing Countries

利用卫星图像深度学习实现发展中国家微观人口普查

• 批准号: 20H01483
• 负责人: 秋山 祐樹
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01483/
• 关键词: 人口統計; マイクロジオデータ; 開発途上国; 深層学習; 衛星画像; 現地調査; 建物用途

本事業では昨年度に実施した衛星画像を用いた建物の立体的抽出手法の発展を行った。昨年度と同様、東京都市圏とバンコク都市圏を対象に、まず、全世界を対象に無料で利用可能な状態で公開されている衛星画像から、個々の建物の分布とその範囲を深層学習で自動抽出する技術を開発した。昨年度は採用していなかった深層学習の手法も適用することで、IoU85%以上とより高い精度で建物抽出をすることが可能になった。また、それを実現するためにより多くの教師データの作成を行い、各都市において数千件におよぶ教師データの整備を行った。また、抽出した個々の建物の建物用途を推定する技術の発展・改良にも取り組んだ。昨年度までに各建物のボリュームが小さく居住人数が小さいことが予想される戸建て建物と、ボリュームが大きく共同住宅を含む非戸建て建物を判別する技術開発を行い、その結果、十分な判別精度を得るには至らなかったものの、建物用途判別に有用だと期待される分類手法（機械学習）の調査・把握を行うことができた。これらの成果をもとに建物周辺の環境を考慮したモデルなどを開発することで、戸建て・非戸建てを約75%の精度で判別できるようになった。さらに、来年度以降に向けて、建物単位の人口推定を行うための、関連する研究や技術の調査を行い、有用な手法や既存研究、またそれらを踏まえた本研究の優位性・新規性等について調査を行った。加えてバンコク中心市街地を対象とした現地調査を実施し、抽出精度が低下する建物の特徴を把握することができた。また、抽出精度の信頼性検証に向けて現地調査で何を把握するべきかについても現地において情報収集をすることができた。

该项目使用去年实施的卫星图像为建筑物开发了三维提取方法。与去年一样，我们首先开发了一项技术，该技术会使用深度学习自动提取单个建筑物及其范围的分布，以免费的卫星图像从免费向世界开放的卫星图像中，以东京大都市地区和曼谷大都市区为目标。通过应用去年未采用的深度学习方法，可以以更高的准确性提取建筑物，而IOU为85％或更多。此外，为了实现这一目标，创建了更多的教师数据，并在每个城市准备了数千个教师数据。我们还致力于开发和改进技术，以估算提取的单个建筑物的建筑物使用。到去年，我们开发了技术，以区分每座建筑物少量和少数居民的独立建筑物，以及包括公寓在内的大量建筑物，因此，我们能够调查和掌握分类方法（机器学习），这预计将有助于确定建筑物的使用。基于这些结果，通过开发考虑建筑物周围环境的模型，我们现在能够以约75％的准确性来区分独立的和非确定的房屋。此外，在明年及以后的情况下，我们对相关研究和技术进行了研究，以估算建筑物的人群，并根据这些研究对有用的方法，现有研究以及基于这些研究的优势和新颖性进行了研究。此外，在曼谷中部地区进行了现场调查，使我们能够了解降低提取精度的建筑物的特征。此外，还可以在现场提供信息，以收集有关应通过现场调查理解的信息，以验证提取准确性的可靠性。

项目成果

DEVELOPMENT OF DETAILED BUILDING DISTRIBUTION MAP TO SUPPORT SMART CITY PROMOTION -AN APPROACH USING SATELLITE IMAGE AND DEEP LEARNING?

开发详细的建筑分布图以支持智慧城市推广——使用卫星图像和深度学习的方法？

• DOI: 10.5194/isprs-annals-x-4-w3-2022-189-2022
• 发表时间: 2022
• 期刊: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences
• 作者: Okada K.;Nishiyama N.;Akiyama Y.;Miyazaki H.;Miyazawa S.
• 通讯作者: Miyazawa S.

住宅地図と衛星画像を活用した建物高密度地域における建物データの開発

使用住宅地图和卫星图像开发高密度建筑区域的建筑数据

• 发表时间: 2022
• 作者: Inoue;T. and Inoue;N.;筒井一伸・渡辺理絵;Masaki Shimada;佐々木健;洪賢秀・小門穂・柘植あづみ;Nohara Shinji;山野寺瞭太・岡田佳佑・秋山祐樹・宮崎浩之・宮澤聡・菅澤翔之助・小川芳樹
• 通讯作者: 山野寺瞭太・岡田佳佑・秋山祐樹・宮崎浩之・宮澤聡・菅澤翔之助・小川芳樹

Thammasat University/Asian Institute of Technology/Chulalongkorn University(タイ)

法政大学/亚洲理工学院/朱拉隆功大学（泰国）