通观地理信息分析及提取方法的发展，最初，人们结合自己对地理信息的特定理解通过目视解译、人工分析、手工提取等方式完成地理信息分析及提取工作，虽然效率低，但是分析及提取结果精度高和合理性强。随着各类自动化分析及提取方法的发展，地理信息分析及提取效率大大提高，但同时难以避免精度低和欠缺合理性的问题。随着人工智能技术的蓬勃发展，将领域知识融入地理信息分析及提取具有广阔的应用前景，其能够实现地理信息自动化分析及提取的高精度和强合理性。
（1）基于信息论与地统计学的遥感影像信息度量方法研究
随着测绘、遥感、计算机、通信等领域的蓬勃发展，获取地球空间信息的方式越来越多样化，使得空间数据量持续增长。空间数据的不断积累和丰富，有必要对这些数据的信息量进行度量，从而最优地发掘和利用此数据资源，更好地服务于空间分析与应用。而目前对遥感影像的信息测度未有完全的解决方案，它的度量方法也缺乏统一的度量准则。
针对这一问题，吉林大学地球探测科学与技术学院张盈与武汉大学张景雄教授团队共同研究了基于信息论与地统计学建模的遥感影像信息度量的精确方法。系统分析了空间分布、空间相关性、谱间相关性以及噪声等因素对影像信息量的综合影响。得出以下认识：
图1.武汉周边三种典型地物类型：城市、农田和山地
图1-图3为基于Landsat ETM+影像和Landsat TM影像典型地物类型子区域图。研究利用五种典型方法分别度量了两种类型影像的信息量，并对比分析了其差异。所提方法综合利用ICA变换、非正态—正态变换等影像变换，并顾及了空间、光谱和噪声等因素造成的信息冗余。实验结果表明，利用ETM+影像与TM影像子集之间的信息量差异约为3.6比特/像素，表明前者的信息量更大，具体结果如图4和图5所示。研究提出的用于估计多光谱影像信息量的方法对于遥感和地理空间信息处理的信息理论分析意义重大，不仅提供了较为准确的信息度量结果，且易于建立或扩展相关计算程序来实现。
该项研究由吉林大学地球探测科学与技术学院张盈老师、武汉大学张景雄教授（通讯作者）和山东师范大学杨文静老师合作完成。相关工作得到了国家自然科学基金（41471375）资助。研究成果发表在国际遥感期刊Remote Sensing上，论文信息如下：
Zhang, Y., et al. (2020). "Quantifying Information Content in Multispectral Remote-Sensing Images Based on Image Transforms and Geostatistical Modelling." Remote Sensing 12(5): 880. 论文链接：https://www.mdpi.com/2072-4292/12/5/880
（2）面向河流平面形态变化检测的空间关系集成描述组合推理
传统的遥感变化检测技术虽然能够获取河流平面形态变化信息，但此信息受地貌与水位变化的综合影响，存在因水位变化引起的伪变化。虽然基于Lidar的变化检测技术可以在一定程度上消除水位变化引起的河流平面形态伪变化，但是大范围的Lidar应用成本过高。加之，河流平面形态复杂,常表现为蜿蜒狭长的分汊型并且含有众多内部地物，导致变化检测技术所提取的河流平面形态变化信息往往是粗糙和零散的。为使此类信息更加细化且形成更具价值的系统性知识，需要细致的分析才能将带有伪变化的零散信息整合以便人们掌握其更为真实的变化细节和整体趋势。
通过将空间集成关系约束作为知识引入到河流平面形态的变化检测，为河流平面形态的整体变化分析及伪变化发现提供了知识基础。即通过河流平面形态在GIS中的表现并结合空间关系理论，构建了河流平面形态GIS模型。鉴于河流平面形态的复杂性，基于分解组合思路将河流平面形态GIS模型简化为河流平面形态GIS简化模型。进一步根据河流平面形态GIS简化模型的组成要素及其内部空间关系约束，构建了面向岸线内部变化的双线4交模型、面向岸线端点变化的起点8距离模型，并结合已有面向内部沙洲变化的4交差模型，综合描述河段平面形态变化。继而，根据河流分汊知识，构建了河流平面形态的分解规则，基于分解规则将一般河流平面形态分解（图1）并结合前述空间关系集成描述方法，从整体上描述了一般河流的平面形态变化的空间关系（表1），为伪变化的发现提供了推理知识。
该研究率先将空间关系约束作为知识引入到变化检测研究中，这为变化检测研究提供了新思路。同时，本研究与最近兴起的地理知识服务研究不谋而合，是将地理信息提升为地理知识的一种新方法。
该研究成果发表在《ISPRS International Journal of Geo-Information》上。
Liang Leng（冷亮）; Guodong Yang（杨国东）; Shengbo Chen（陈圣波）*; A Combinatorial Reasoning Mechanism with Topological and Metric Relations for Change Detection in River Planforms: An Application to GlobeLand30’s Water Bodies, ISPRS International Journal of Geo-Information, 2017, 6(1): 13.
论文链接：https://doi.org/10.3390/ijgi6010013。
