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TorchGeo-地理空间数据处理的全方位工具

TorchGeo是一个类似于torchvision的PyTorch领域库,专注于地理空间数据相关的数据集、采样器、转换和预训练模型。它能处理多光谱、不同坐标系统和分辨率的地理空间数据集,有多种...

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项目名:TorchGeo-为地理空间数据提供数据集、采样器、转换和预训练模型

项目简介

TorchGeo是一个PyTorch领域库,类似于torchvision,专门为地理空间数据提供数据集、采样器、转换和预训练模型。它旨在简化机器学习专家处理地理空间数据的过程,也便于遥感专家探索机器学习解决方案。可以使用pip安装,同时文档涵盖API、贡献指南和多个教程。

核心技术

1. 地理空间数据集处理:处理带有地理元数据的数据集,尽管数据种类繁多(如多光谱、不同坐标参考系统、不同分辨率等),但能自动处理确保数据的一致性。例如处理Landsat和Cropland Data Layer (CDL)数据时,可以进行数据集的合并(取交集或并集)操作。
2. 采样器:定义了一些采样器,如RandomGeoSampler,可按照地理坐标从大型地理空间数据集中采样指定大小(如256×256像素)和数量(如每轮10000个样本)的图像块。
3. 预训练权重:支持在不同多光谱传感器上预训练的模型,采用torchvision的多权重API,这对遥感数据(常包含超出RGB的多光谱通道)的迁移学习任务非常有益。
4. 与Lightning框架集成:创建了Lightning数据模块,定义明确的训练-验证-测试分割,支持分类、回归、语义分割等任务的训练,减少实验的样板代码,还支持命令行接口训练。

实践案例

1. 地理空间数据集和采样器示例:将Landsat7和Landsat8数据集合并,再与CDL数据集取交集得到可用于PyTorch数据加载器的数据集,并使用RandomGeoSampler进行采样。
2. 基准数据集示例:以西北工业大学(NWPU)甚高分辨率十类(VHR-10)地理空间目标检测数据集为例,展示了如何创建数据集和数据加载器进行训练循环。
3. 预训练权重示例:创建timmResnet-18模型时使用在Sentinel-2图像上预训练的权重。
4. Lightning框架下的可重复性示例:在Inria航空图像标记数据集上训练语义分割模型,仅需少量导入和四行代码。还支持命令行配置或YAML/JSON配置文件进行训练、验证和测试操作。

项目总结

TorchGeo为处理地理空间数据提供了一套完整的工具和解决方案,从数据处理、采样到模型预训练以及与训练框架的集成等方面都有涉及。如果大家有任何关于TorchGeo的想法或者使用经验,欢迎在评论区留言分享。

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