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時空大數據：地理信息産業(yè)融合發展必由之路(lù)

2022-03-30

地理信息産業(yè)是以現代測繪和地理信息系統、遙感、衛星導航定位等技(jì)術(shù)為(wèi)基礎，以地理信息資源開(kāi)發利用為(wèi)核心，從(cóng)事(shì)地理信息獲取、處理、應用的高(gāo)技(jì)術(shù)服務業(yè)。自(zì)20世紀60年(nián)代地理信息系統提出以來，其應用逐漸拓展到(dào)多(duō)個(gè)行業(yè)，從(cóng)産生(shēng)、成長(cháng)到(dào)壯大，地理信息産業(yè)發展取得了可喜成績。

　　當前，我國(guó)的經濟和社會(huì)發展已經進入新的曆史階段，社會(huì)主要矛盾已經轉化為(wèi)人民(mín)日益增長(cháng)的美好生(shēng)活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾；以5G、雲計算(suàn)、大數據、邊緣計算(suàn)、物(wù)聯網等為(wèi)代表的新技(jì)術(shù)快速發展，人工(gōng)智能(néng)技(jì)術(shù)也因深層神經網絡的成功而獲得了巨大進步；随著(zhe)我國(guó)行政體制改革和自(zì)然資源管理體系的建立，地理信息産業(yè)已融入自(zì)然資源管理體系中。面對新的社會(huì)需求、新的技(jì)術(shù)進步和新的管理體系要求，亟待根據國(guó)家大政方針、社會(huì)生(shēng)産需要、技(jì)術(shù)發展趨勢、産業(yè)發展規律，做好地理信息産業(yè)的工(gōng)程技(jì)術(shù)、商業(yè)模式、産品類型的轉型升級與融合創新，進一(yī)步提高(gāo)地理信息産業(yè)發展的質量和水(shuǐ)平。

　　地理信息産業(yè)融合發展的驅動力——人工(gōng)智能(néng)

　　信息化的發展遵循從(cóng)數字化到(dào)網絡化再到(dào)智能(néng)化的規律，地理信息産業(yè)的發展亦如此，智能(néng)化是地理信息産業(yè)融合發展的高(gāo)級階段。

　　“互聯網＋”改變了地理信息産業(yè)發展的思維方式。“互聯網＋”的本質是跨界融合。“基礎地理信息＋”和“通(tōng)用時空大數據平台＋”的本質也是跨界融合。“＋”是核心，提出跨界融合的解決方案是關鍵。隻有這樣，才能(néng)更充分地發揮基礎地理信息和通(tōng)用時空大數據平台的“基礎”和“通(tōng)用”作用，實現地理信息産業(yè)到(dào)時空大數據産業(yè)的轉型升級。

　　雲計算(suàn)具有的信息資源管理、處理和應用的“全面彈性”，可以支撐“地理信息産業(yè)”到(dào)“時空大數據産業(yè)”的轉型。時空大數據産業(yè)化需要超強計算(suàn)能(néng)力的支持。雲計算(suàn)作為(wèi)一(yī)種新的計算(suàn)模式，通(tōng)過“池化”和“雲化”把數千台甚至上(shàng)萬台機(jī)器(qì)都放(fàng)在一(yī)個(gè)“池子”裡(lǐ)面，這是“資源彈性”；并在“資源彈性”即基礎設施即服務（IaaS）之上(shàng)增加了一(yī)層“應用彈性”，包括平台即服務（PaaS）和軟件(jiàn)即服務（SaaS），以滿足時空大數據的“應用彈性”需求。雲計算(suàn)支撐時空大數據處理的分布式、協作（同）化和智能(néng)化；通(tōng)過任務分解，解決分布式問題；通(tōng)過工(gōng)作流重構，解決并行問題；通(tōng)過算(suàn)法調度，解決協作（同）化問題。

　　人工(gōng)智能(néng)是地理信息産業(yè)融合升級的核心驅動力。算(suàn)法、大數據和計算(suàn)能(néng)力構成了人工(gōng)智能(néng)的三要素或“三駕馬車”。其中，算(suàn)法是用好大數據和計算(suàn)能(néng)力的關鍵，需要靠機(jī)器(qì)學習來不斷優化，而算(suàn)法的不斷優化又(yòu)是靠不斷輸入大數據進行深度學習來實現的。算(suàn)法、大數據還(hái)需要計算(suàn)能(néng)力的支持，否則算(suàn)法就(jiù)失去了引擎，大數據處理快速性也不可能(néng)實現。在人工(gōng)智能(néng)的算(suàn)法、大數據、計算(suàn)能(néng)力三要素中，随著(zhe)智能(néng)感知技(jì)術(shù)的快速發展，時空大數據已出現爆炸式增長(cháng)态勢，為(wèi)時空大數據産業(yè)化提供充足的數據支撐；随著(zhe)計算(suàn)機(jī)技(jì)術(shù)的快速發展，适應時空大數據産業(yè)化需求的計算(suàn)能(néng)力已經完全具備；需要人們更加關注的是算(suàn)法研究，特别需要加強多(duō)源異構時空大數據融合、分析、挖掘與知識發現、可視化等方面的算(suàn)法研究。在人工(gōng)智能(néng)算(suàn)法、大數據、計算(suàn)能(néng)力“三駕馬車”的驅動下(xià)，地理信息産業(yè)到(dào)時空大數據産業(yè)的轉型升級必将加速實現。

　　時空大數據産業(yè)——屬于第四産業(yè)的範疇

　　時空大數據，指基于統一(yī)時空基準活動或存在于時間和空間與位置直接或間接相(xiàng)關聯的大數據。據此，時空大數據由時空框架數據和時空變化數據兩大類數據組成。

　　時空框架數據指基于統一(yī)時空基準的衛星導航定位數據（含連續運行參考站 CORS數據）、遙感影像數據、地圖數據、地名數據等。時空變化數據包括社會(huì)經濟人文數據、位置軌迹數據、與位置相(xiàng)關聯的空間媒體數據、社交網絡數據、搜索引擎數據、視頻觀測數據、生(shēng)态環境監測數據等。時空變化數據聚合（關聯）在時空框架數據上(shàng)，就(jiù)構成了時空大數據。時空大數據具有位置、屬性、時間、尺度、分辨率、多(duō)樣性、異構性、多(duō)維性、價值隐含性、快速性等特性。時空大數據産業(yè)，指以天空地海傳感器(qì)網絡為(wèi)基礎，以時空信息“獲取（傳感網）→處理（生(shēng)産）→應用（服務）”為(wèi)産業(yè)鏈，以人工(gōng)智能(néng)等新興信息技(jì)術(shù)為(wèi)支撐，以數據密集型計算(suàn)為(wèi)特征的知識密集型信息産業(yè)，屬于從(cóng)第三産業(yè)中分離出來的第四産業(yè)的範疇。同地理信息産業(yè)相(xiàng)比較，時空大數據産業(yè)内涵要寬泛得多(duō)，規模要大得多(duō)，類型更具多(duō)維性和多(duō)樣性，知識更密集，速度更快，産品更加多(duō)樣化和個(gè)性化，其應用領域更加廣闊，具有良好的産業(yè)發展前景。

　　時空大數據産業(yè)化的核心——時空大數據平台

　　時空大數據平台是時空大數據産業(yè)化的核心。

　　它是指把各種分散的和分割的大數據即時空框架數據和時空變化數據彙聚到(dào)一(yī)個(gè)特定的平台上(shàng)，并使之發生(shēng)持續的聚合效應。這種聚合效應就(jiù)是通(tōng)過數據多(duō)維融合和關聯分析與數據挖掘，揭示事(shì)物(wù)的本質規律，對事(shì)物(wù)做出更加快捷、更加全面、更加精準和更加有效的研判和預測。從(cóng)這個(gè)意義上(shàng)講，時空大數據平台是大數據的核心價值，是大數據發展的高(gāo)級形态，是大數據時代的解決方案。從(cóng)産業(yè)化的角度講，通(tōng)用時空大數據平台是指将時空框架數據彙聚在一(yī)個(gè)特定平台上(shàng)，利用這個(gè)平台生(shēng)産軍民(mín)兩用的基礎測繪地理信息産品。

　　所謂“通(tōng)用時空大數據平台+”模式，即以通(tōng)用時空大數據平台作為(wèi)框架，聚合民(mín)用、軍用的時空變化數據，分别構成時空大數據平台。“通(tōng)用時空大數據平台+民(mín)用”模式，即将地方政府各部門(mén)各行業(yè)的政務、自(zì)然資源、規劃、交通(tōng)、水(shuǐ)利、管網、人口、經濟、人文、社會(huì)、醫(yī)療、教育、電(diàn)力、公安等數據彙聚在通(tōng)用時空大數據平台上(shàng)，使之成為(wèi)新型智慧城(chéng)市(shì)的“智腦(nǎo)”，通(tōng)過持續的聚合效應，生(shēng)成各類（種）民(mín)用深加工(gōng)知識産品，為(wèi)政府綜合決策、各部門(mén)各行業(yè)和社會(huì)公衆提供智能(néng)化服務。

　　時空大數據産業(yè)化是通(tōng)過時空大數據平台産業(yè)化實現的。因為(wèi)時空大數據産業(yè)化是一(yī)個(gè)新問題，應該走一(yī)條從(cóng)基礎研究起步的産業(yè)化創新之路(lù)。這條創新之路(lù)首先要研究和建立以數據科學為(wèi)核心的時空大數據理論體系。目前，“數據科學”的邊界還(hái)不清晰，時空大數據理論研究薄弱，更未形成時空大數據的理論體系，而這是時空大數據産業(yè)化的基礎。因此，這條創新之路(lù)要研究和建立以“數據隐含價值→計算(suàn)發現價值→應用實現價值”為(wèi)核心，以“數據獲取（傳感器(qì)網）→處理（生(shēng)産）→應用（服務）”為(wèi)産業(yè)鏈的時空大數據産業(yè)化技(jì)術(shù)體系。走在這條創新之路(lù)上(shàng)的人，更要研究和設計包括軟件(jiàn)産品、硬件(jiàn)産品、軟硬件(jiàn)集成産品、各類（種）應用平台産品和數字産品在内的時空大數據産品體系。

　　總之，在當前全球數字經濟快速發展的大背景下(xià)，數字化的知識和信息作為(wèi)關鍵生(shēng)産要素，以數字技(jì)術(shù)為(wèi)核心驅動力量，以現代信息網絡為(wèi)重要載體，通(tōng)過數字技(jì)術(shù)與實體經濟深度融合，數字經濟能(néng)夠不斷提高(gāo)經濟社會(huì)的數字化、網絡化、智能(néng)化水(shuǐ)平，以加速重構經濟發展與社會(huì)治理模式。地理信息産業(yè)作為(wèi)處理位置數據的核心産業(yè)，可以積極推動其基于“通(tōng)用時空大數據平台+”模式深度融入數字産業(yè)化、産業(yè)數字化、數字化治理與數據價值化領域，積極融入自(zì)然資源管理工(gōng)作整體布局，主動引領以地理信息為(wèi)基礎的新型智慧城(chéng)市(shì)、實景三維中國(guó)、新型基礎測繪建設，推進地理信息産業(yè)向全産業(yè)鏈發展，擴大地理信息産品供給面，加大地理信息消費(fèi)級産品研發，鼓勵新應用、培育新市(shì)場，讓地理信息産品通(tōng)過生(shēng)态建設、智慧管理、數字經濟服務國(guó)家戰略建設并惠及全社會(huì)，從(cóng)而促使地理信息産業(yè)向時空大數據産業(yè)的融合發展與轉型升級。