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宏觀的、復雜的地理現(xiàn)象背后，存在簡單、根本、微觀的地理基本元素，這些微觀離散單元通過不同的結(jié)構(gòu)方式組合和聚集，涌現(xiàn)出我們觀察到的地理現(xiàn)象。因此，若需真正理解地理現(xiàn)象規(guī)律，必須探索微觀層面基本元素的組成、結(jié)構(gòu)特征和相互作用機制，進而理解宏觀現(xiàn)象的演化機制問題。隨著移動定位、無線通信等技術的快速發(fā)展，我們能夠獲得海量的可以自動持續(xù)更新并具有地理標簽和時空語義信息的數(shù)據(jù)，即時空大數(shù)據(jù)。地理大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，構(gòu)成了從人地關系中揭示地理現(xiàn)象之機制的條件--借助于各類海量時空數(shù)據(jù)并通過聚合微觀個體行為樣本得到群體行為模式，可以研究宏觀人類時空行為特征，進而揭示其時空分布、聯(lián)系及過程。雖然時空大數(shù)據(jù)為研究提供了前所未有的機遇，但是其高維復雜的特性使得傳統(tǒng)方法難以處理。而高維信息處理的關鍵是找到嵌入在其中的低維流形。因此，洞察地理大數(shù)據(jù)背后的"形狀"有助于我們更好的理解數(shù)據(jù)。綜上，本書旨在從時空大數(shù)據(jù)的潛空間入手，展示基于地理大數(shù)據(jù)低維內(nèi)蘊流形的數(shù)據(jù)分析方法，并介紹如何從幾何與拓撲的視角進行時空大數(shù)據(jù)分析以及如何將其應用于各種地理科學問題。

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