ICT大潮中智慧空間計(jì)算系統(tǒng)-高校版課件

ICT大潮中的智慧空間計(jì)算系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室10/7/2023ICT大潮中的智慧空間計(jì)算系統(tǒng)

10/6/20231概要ICT技術(shù)及計(jì)算隱喻泛在地圖新媒體地圖智慧空間計(jì)算

10/7/2023概要ICT技術(shù)及計(jì)算隱喻10/6/20232ICT技術(shù)及計(jì)算隱喻引言計(jì)算系統(tǒng)的隱喻演變10/7/20233ICT技術(shù)及計(jì)算隱喻引言10/6/202331.引言ICT的興起:信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合成的一個(gè)新的概念和技術(shù)領(lǐng)域移動(dòng)和云相關(guān)硬件、軟件及大數(shù)據(jù)的發(fā)展ICT領(lǐng)域智慧空間計(jì)算（智慧地球、智慧城市等）的提出與地圖學(xué)、GIS的關(guān)系（互聯(lián)網(wǎng)、新媒體、智慧計(jì)算）10/7/20231.引言ICT的興起:信息技術(shù)與通信技術(shù)相融合成的一個(gè)新的概42.計(jì)算系統(tǒng)的隱喻演變計(jì)算隱喻的演變：分布式、移動(dòng)化普適計(jì)算&泛在計(jì)算分布式計(jì)算：計(jì)算資源的共享，向計(jì)算中心的數(shù)據(jù)流移動(dòng)計(jì)算：終端成為傳感器10/7/20232.計(jì)算系統(tǒng)的隱喻演變計(jì)算隱喻的演變：分布式、移動(dòng)化10/652.計(jì)算系統(tǒng)的隱喻演變從辦公室到移動(dòng)隱喻WIMP（窗口、圖標(biāo)、菜單、箭頭）位置成為要件LBS與環(huán)境敏感服務(wù)穿戴式計(jì)算人的認(rèn)知主體從虛擬表達(dá)到真實(shí)嵌入隱喻虛擬現(xiàn)實(shí)嵌入與靜默技術(shù)從認(rèn)知信息模型到認(rèn)知計(jì)算模式計(jì)算機(jī)信息模型作為的人的認(rèn)知模型感知計(jì)算和認(rèn)知計(jì)算10/7/20232.計(jì)算系統(tǒng)的隱喻演變從辦公室到移動(dòng)隱喻10/6/20236泛在地圖泛在技術(shù)背景泛在地圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)10/7/2023泛在地圖泛在技術(shù)背景10/6/202371泛在技術(shù)背景泛在計(jì)算普適計(jì)算增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)10/7/20231泛在技術(shù)背景泛在計(jì)算10/6/20238泛在計(jì)算泛在計(jì)算(Weiser)非可見計(jì)算機(jī)(Norman)取代“辦公室隱喻”的下一代計(jì)算模式Implosion:計(jì)算機(jī)越來越小Explosion:交互空間,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)靜默技術(shù)，技術(shù)隱藏在背后與虛擬現(xiàn)實(shí)反向發(fā)展10/7/20239泛在計(jì)算泛在計(jì)算(Weiser)10/6/20239普適計(jì)算利用通信或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取信息移動(dòng)計(jì)算、嵌入式計(jì)算、分布式計(jì)算、云計(jì)算感知計(jì)算/傳感器網(wǎng)絡(luò)/環(huán)境感知隱式HCI/人工智能/智能體技術(shù)/靜默技術(shù)10/7/202310普適計(jì)算利用通信或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取信息10/6/202310增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行增強(qiáng)透明顯示器加圖形疊加層將數(shù)字影像投射到平面上三維模型或?qū)崨r影像與自然物理世界混合顯示媒介包括移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)攝像頭、頭盔、游戲終端、電視、眼鏡等10/7/202311增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)對(duì)真實(shí)世界進(jìn)行增強(qiáng)10/6/202311從真實(shí)到虛擬混合真實(shí)(MR)

真實(shí)環(huán)境

虛擬環(huán)境增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)增強(qiáng)虛擬(AV)10/7/202312從真實(shí)到虛擬混合真實(shí)(MR)真實(shí)環(huán)境虛擬環(huán)境增強(qiáng)現(xiàn)增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)的原理將圖形、聲音和其他感知增強(qiáng)實(shí)時(shí)疊加到真實(shí)世界環(huán)境上圖形會(huì)隨著用戶的眼睛或頭部運(yùn)動(dòng)而改變10/7/202313增強(qiáng)實(shí)現(xiàn)的原理將圖形、聲音和其他感知增強(qiáng)實(shí)時(shí)疊加到真實(shí)世界環(huán)所需裝備頭盔或CCD顯示器跟蹤系統(tǒng)移動(dòng)計(jì)算能力10/7/202314所需裝備頭盔或CCD顯示器10/6/2023142泛在地圖三元空間(物理,認(rèn)知和數(shù)字)回到真實(shí)新型的GIS與地圖:向感覺和知覺系統(tǒng)遷移移動(dòng)地圖地圖的使用：HCI地圖新內(nèi)容地圖新型疊置：虛擬與真實(shí)的匹配10/7/2023152泛在地圖三元空間(物理,認(rèn)知和數(shù)字)10/6/2023三元空間三個(gè)空間:物理、認(rèn)知、數(shù)字物理空間就是周圍所有的一切認(rèn)知空間是用戶的交互數(shù)字空間就是疊加到物理空間上的信息地理增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Geo-AR）就是三者在移動(dòng)和環(huán)境敏感條件下的結(jié)合10/7/202316三元空間三個(gè)空間:物理、認(rèn)知、數(shù)字10/6/202316回到真實(shí)傳統(tǒng)就GIS基本是面向虛擬的，最求真實(shí)世界狀態(tài)和過程在計(jì)算機(jī)中的完美表達(dá)Geo-AR重新關(guān)注真實(shí)世界，一切都是疊加在真實(shí)世界上的10/7/202317回到真實(shí)傳統(tǒng)就GIS基本是面向虛擬的，最求真實(shí)世界狀態(tài)和過程新型的GIS與地圖不同的GIS范式輔助人的認(rèn)知的全過程Geo-AR主要輔助認(rèn)知的前兩個(gè)過程：感覺和知覺真實(shí)影像與視頻為基礎(chǔ)三維信息、動(dòng)態(tài)信息室內(nèi)空間或可觀察空間移動(dòng)及免打擾環(huán)境實(shí)時(shí)自然交互、處理與渲染10/7/202318新型的GIS與地圖不同的GIS范式輔助人的認(rèn)知的全過程10/移動(dòng)地圖新型地圖——一切都疊加在視覺影像上而非紙面上視覺疊加與信息集成三維、動(dòng)態(tài)、泛在、認(rèn)知與生物物理物理空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與渲染通過無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程調(diào)取數(shù)據(jù)基于傳感器和用戶的多模式交互能力傳感器代表理性和科學(xué)的輸入用戶代表認(rèn)知、生物物理甚至是感性的輸入10/7/202319移動(dòng)地圖新型地圖——一切都疊加在視覺影像上而非紙面上10/6地圖的使用:HCIGeo-AR提供的空前交互方式移動(dòng)終端就是傳感器：位置、姿態(tài)、視覺、聽覺、動(dòng)覺、重力感應(yīng)、光感應(yīng)等越來愈多的穿戴式移動(dòng)設(shè)備可以感知人體：眼鏡、眼動(dòng)追蹤、虹膜技術(shù)、手表、電子腕帶等移動(dòng)設(shè)備可以產(chǎn)生理性、科學(xué)或感性、情感相關(guān)的大數(shù)據(jù)自然交互：以人和自然為中心、非可見的、靜默的計(jì)算10/7/202320地圖的使用:HCIGeo-AR提供的空前交互方式10/6/地圖新內(nèi)容地圖的幾何與日?？臻g緊密相關(guān)影像和視頻成為基礎(chǔ)圖和空間參考系統(tǒng)傳統(tǒng)三維模型及相關(guān)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)實(shí)地獲取的數(shù)據(jù)群集智能，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)共享的數(shù)據(jù)與知識(shí)歷史與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)多媒體和新媒體數(shù)據(jù)10/7/202321地圖新內(nèi)容地圖的幾何與日?？臻g緊密相關(guān)10/6/202321地圖新型疊置GIS的發(fā)展來源于地圖疊置Geo-AR是一種新的疊置：一切需要的都可以疊加在真實(shí)世界影像上不同的幾何、投影、符號(hào)、渲染和分析潛力不僅視覺能疊加，任何可以可視化的信息均能疊加顯示使不可見變得可見是不可感知的變得可見10/7/202322地圖新型疊置GIS的發(fā)展來源于地圖疊置10/6/202323系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件環(huán)境架構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)原型系統(tǒng)10/7/2023233系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件環(huán)境10/6/202323硬件環(huán)境不同平臺(tái)的手機(jī)和平板（安卓、蘋果和微軟）嵌入式傳感器Locationsensor:preciselocationcoordinatesfromGPSUserorientationsensor:directionalheadingfromadigitalcompassTouchsensors:Multi-touchinputfromoneormoresimultaneousgesturesLight/darksensor:AmbientlightdetectionDeviceorientation&motionsensor:frombuilt-inaccelerometer,gyroscopeProximitysensor:deviceclosenesstootherobjectsorpeopleAudiosensor:inputfromamicrophoneImage&videosensors:capture/inputfromacamera(allkindsofsignalscanbefoundinreal-timevisualinformation)Devicesensor:throughBluetooth無線網(wǎng)絡(luò)（3G、4G）10/7/202324硬件環(huán)境不同平臺(tái)的手機(jī)和平板（安卓、蘋果和微軟）10/6/2架構(gòu)設(shè)計(jì)位置與定向視頻處理三維模型處理虛實(shí)融合顯示數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸場景控制10/7/202325架構(gòu)設(shè)計(jì)位置與定向10/6/202325關(guān)鍵技術(shù)相機(jī)校準(zhǔn)與傳感器融合數(shù)據(jù)流管理與實(shí)時(shí)分發(fā)室內(nèi)與室外影像注冊(cè)虛實(shí)融合與可視化策略組合渲染交互機(jī)制26關(guān)鍵技術(shù)相機(jī)校準(zhǔn)與傳感器融合26原型系統(tǒng)原型系統(tǒng)27新媒體地圖新媒體及其特點(diǎn)新媒體與地圖學(xué)10/7/2023新媒體地圖新媒體及其特點(diǎn)10/6/2023281.新媒體及其特點(diǎn)新媒體的定義暗含某些未成型、未知和未確認(rèn)的媒體外觀形式和技術(shù)實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)換集新技術(shù)與已建立媒體之間的復(fù)雜互動(dòng)集新媒體通常指基于信息技術(shù)發(fā)展起來的一組相對(duì)新興的大眾媒體10/7/20231.新媒體及其特點(diǎn)新媒體的定義10/6/2023291.新媒體及其特點(diǎn)新媒體舉例網(wǎng)絡(luò)訂閱源博客網(wǎng)絡(luò)語音播客手機(jī)網(wǎng)絡(luò)攝像頭數(shù)字錄像機(jī)社交網(wǎng)絡(luò)（臉書、人人網(wǎng)等）10/7/20231.新媒體及其特點(diǎn)新媒體舉例10/6/2023301.新媒體及其特點(diǎn)新媒體帶來的改變從現(xiàn)代到后現(xiàn)代，加速全球化進(jìn)程，后工業(yè)信息化取代工業(yè)化，改變現(xiàn)有地理政治格局，社會(huì)-技術(shù)-文化綜合改變，社會(huì)與移動(dòng)技術(shù)的改變10/7/20231.新媒體及其特點(diǎn)新媒體帶來的改變10/6/202331新媒體vs老媒體10/7/2023新媒體vs老媒體10/6/2023321.新媒體及其特點(diǎn)“新”的含義代表剛出現(xiàn)不久、前沿、技術(shù)驅(qū)動(dòng)社會(huì)、文化革新等內(nèi)涵，主要種類：新文字的體驗(yàn)世界表達(dá)方式的革新主體和媒體技術(shù)的新關(guān)系化身、身份及群體關(guān)系的新體驗(yàn)生物身體和技術(shù)媒體的關(guān)系新概念組織和產(chǎn)品的新模式10/7/20231.新媒體及其特點(diǎn)“新”的含義10/6/202333參與可用性匯聚設(shè)計(jì)可重混性標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)大眾分類法維基百科博客體驗(yàn)感推送音頻與視頻移動(dòng)性開放應(yīng)用程序接口經(jīng)濟(jì)社交軟件簡單化10/7/2023參與體驗(yàn)感10/6/2023341.新媒體及其特點(diǎn)新媒體的特點(diǎn)數(shù)字化交互性超文本特征分散特征虛擬性10/7/20231.新媒體及其特點(diǎn)新媒體的特點(diǎn)10/6/2023352.新媒體與地圖作為媒體的地圖地圖的數(shù)字化地圖的網(wǎng)絡(luò)化地圖的移動(dòng)化地圖的泛在化數(shù)字空間、智慧空間、賽博空間、虛擬地理環(huán)境10/7/20232.新媒體與地圖作為媒體的地圖10/6/2023362.新媒體與地圖作為媒體的地圖印刷版地圖與出版業(yè)電子地圖與CD-ROM網(wǎng)絡(luò)地圖與互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)地圖與移動(dòng)終端地圖與多媒體地圖的傳播與探索功能地圖的大眾與個(gè)人功能10/7/20232.新媒體與地圖作為媒體的地圖10/6/2023372.新媒體與地圖地圖的數(shù)字化DRGDEMDLG興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)專業(yè)數(shù)據(jù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的自動(dòng)化和智能化地圖制作的全數(shù)字化大型地圖數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫和產(chǎn)品庫10/7/20232.新媒體與地圖地圖的數(shù)字化10/6/2023382.新媒體與地圖地圖的網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)DRG網(wǎng)絡(luò)DEM網(wǎng)絡(luò)DLG網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（googlemap，openstreet等）網(wǎng)絡(luò)地圖數(shù)據(jù)挖掘在線瀏覽與自主制圖公眾參與的地圖活動(dòng)基于網(wǎng)格及云計(jì)算的地圖10/7/20232.新媒體與地圖地圖的網(wǎng)絡(luò)化10/6/2023392.新媒體與地圖地圖的移動(dòng)化移動(dòng)終端所引發(fā)的國際一線IT公司地圖大戰(zhàn)地圖入口之爭（線上/線下——O2O）iOSAndroidWP8移動(dòng)制圖基于位置的服務(wù)移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感知世界的“眼睛”，最普及的物聯(lián)網(wǎng)傳感終端可穿戴式計(jì)算機(jī)和智能眼鏡等多點(diǎn)觸控、基于姿勢(shì)的交互、語音等新興人機(jī)交互界面及模式10/7/20232.新媒體與地圖地圖的移動(dòng)化10/6/2023402.新媒體與地圖地圖的泛在化無處不在的地圖服務(wù)室內(nèi)外一體的導(dǎo)航服務(wù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)+地圖服務(wù)上下文敏感的地圖信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)+位置+群組應(yīng)用社交網(wǎng)絡(luò)中的地圖及位置服務(wù)賽博空間制圖10/7/20232.新媒體與地圖地圖的泛在化10/6/202341智慧空間計(jì)算認(rèn)知論范式下的計(jì)算系統(tǒng)智慧空間計(jì)算的認(rèn)知過程隱喻10/7/2023智慧空間計(jì)算認(rèn)知論范式下的計(jì)算系統(tǒng)10/6/2023421.認(rèn)識(shí)論范式下的計(jì)算系統(tǒng)認(rèn)知與計(jì)算認(rèn)知vs計(jì)算->人vs計(jì)算機(jī)人機(jī)互動(dòng)是信息時(shí)代人和計(jì)算機(jī)協(xié)同工作的模式計(jì)算機(jī)提供信息服務(wù)人通過程序與數(shù)據(jù)提供計(jì)算機(jī)新功能目前僅局限在信息存貯與處理上10/7/20231.認(rèn)識(shí)論范式下的計(jì)算系統(tǒng)認(rèn)知與計(jì)算10/6/2023431.認(rèn)識(shí)論范式下的計(jì)算系統(tǒng)面向認(rèn)知全過程的計(jì)算系統(tǒng)認(rèn)知全過程：感覺、知覺、記憶、思維和注意學(xué)習(xí)、語言、推理、聯(lián)想、概念、模式識(shí)別、問題求解等計(jì)算系統(tǒng)須面向認(rèn)知全過程特別是感知和思維智慧計(jì)算系統(tǒng)的新起點(diǎn)10/7/20231.認(rèn)識(shí)論范式下的計(jì)算系統(tǒng)面向認(rèn)知全過程的計(jì)算系統(tǒng)10/6/442.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻從智慧地球到智慧城市具備人的認(rèn)知能力的地球或城市數(shù)據(jù)基礎(chǔ)——數(shù)字地球或數(shù)字城市數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)男逻x項(xiàng)——物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)更高速的計(jì)算能力——云計(jì)算10/7/20232.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻從智慧地球到智慧城市10/6/20452.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻ICT發(fā)展導(dǎo)致計(jì)算系統(tǒng)開始與認(rèn)知空間發(fā)生聯(lián)系自動(dòng)數(shù)據(jù)搜集：視覺、聽覺、觸覺、動(dòng)覺、平衡覺等移動(dòng)或穿戴設(shè)備與人的身體的結(jié)合分布式傳感器對(duì)人的感知系統(tǒng)的延伸數(shù)據(jù)處理能力的強(qiáng)大：圖形-圖像、大尺度-小尺度、靜態(tài)-動(dòng)態(tài)、2D-3D、戶外-室內(nèi)、時(shí)空采樣-數(shù)據(jù)流技術(shù)使得從抽象思維輔助到感知系統(tǒng)輔助成為可能10/7/20232.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻ICT發(fā)展導(dǎo)致計(jì)算系統(tǒng)開始與認(rèn)知空462.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻感知與數(shù)據(jù)搜集網(wǎng)絡(luò)化的傳感網(wǎng)自動(dòng)收集時(shí)空大數(shù)據(jù)并分享時(shí)空大數(shù)據(jù)包括人可以認(rèn)知的多媒體數(shù)據(jù)，也包括物理化學(xué)儀器感知的數(shù)據(jù)，如大氣、無線電等計(jì)算機(jī)具備感知能力意味著自我學(xué)習(xí)能力的形成為更高級(jí)的概念形成和思維加工提供原始素材10/7/20232.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻感知與數(shù)據(jù)搜集10/6/2023472.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻記憶與多重存貯計(jì)算機(jī)存貯類比于人的記憶系統(tǒng)——短期記憶和長期記憶大數(shù)據(jù)的存貯和處理是挑戰(zhàn)，因?yàn)樗ǔＪ钱愘|(zhì)異構(gòu)的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，價(jià)值不一需要數(shù)據(jù)清洗、聚合與抽象化需要按時(shí)序、地點(diǎn)、主體和價(jià)值判斷進(jìn)行多重存貯10/7/20232.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻記憶與多重存貯10/6/2023482.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻思維與挖掘思維是最重要的認(rèn)知過程，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理類似于思維過程數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)和認(rèn)知計(jì)算可以通過挖掘和深度學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)模式、聚集、關(guān)聯(lián)、分類及回歸等與學(xué)習(xí)、語言、概念、聯(lián)想、識(shí)別、問題求解等密切相關(guān)最終形成本體庫、規(guī)則等知識(shí)表達(dá)10/7/20232.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻思維與挖掘10/6/2023492.智慧空間計(jì)算的認(rèn)知隱喻注意與計(jì)算策略摩爾定律：當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔1