论文

AlphaEarth 城市表征审计:跨城可分,城内差异被压缩

AlphaEarth distinguishes cities but compresses urban variation

模型评测模型行为与机制分析

摘要

城市的建筑形态、土地覆盖和发展历史各不相同,使跨地点和时间比较更加复杂。卫星基础模型把地表映射为共同的数值表征,但塑造这些表征的任务和目标通常不以城市为中心:全球一致的城市功能标签并不存在,许多土地覆盖和利用数据也只把建成环境划为少数类别。本文以AlphaEarth为重点,通过162个国家1000个城市地区的嵌入几何和地理分布审计表征,方法也可用于其他地球嵌入。城市位于超球面上相对偏移但彼此重叠的区域,与全球平均方向相差62.7度;大陆和气候可预测留出国家城市中心平均方向差异的24.3%。城内城市化程度解释8.9%的变异,剩余部分存在共同方向,但其局部朝向不同,并非一条普适的城市化轴。保留变异也不均等:控制人口、面积和大陆后,国家发展水平每增加一个标准差,城市中心内部离散度增加14.1%。进一步控制表明,发展中国家城市的植被和纹理对比较弱,离散度随这种对比变化;完全控制后,梯度最多剩6.4%。在年度间,城市表征的移动幅度接近对其自身像素重新抽样所能解释幅度的八倍;2022年Sentinel-1B失效导致一个过境方向缺失的地区,表征出现收缩。因此,AlphaEarth表征支持跨地区比较,但年度图层之间的差异尚未被验证可用于跨时间比较。

城市观测在全球表征空间中的位置、相似度和分布差异。
图1(图注摘要):城市观测在全球表征空间中的位置、相似度和分布差异。