“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的地理時空大數(shù)據(jù)與地理信息科學

1、,“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的 地理時空大數(shù)據(jù)與地理信息科學,引言,地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理信息科學：由來與內(nèi)涵,CONTENT,“互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)及其深遠意義,核心理論與關(guān)鍵技術(shù),總結(jié),01,引論,PART ONE,1.引論,我們應(yīng)該怎樣認識大數(shù)據(jù)、地理時空大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”與地理信息科學及其之間的關(guān)系呢？這是一個值得探討的問題。,大數(shù)據(jù)、地理時空大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”，是最近人們議論最多的問題；地理信息科學是地理學、測繪科學與技術(shù)都關(guān)注的問題，而且已經(jīng)是一個學科專業(yè)。,02,“互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)及其現(xiàn)實與深遠意義,PART TWO,2.“互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)及其現(xiàn)實與深遠意義,由李

2、克強總理在2015年的政府工作報告中提出，隨后在今年的7月1日國務(wù)院發(fā)布“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導(dǎo)意見，明確提出11項重點行動和7個方面的保障措施，緊接著深圳市等省市也發(fā)布了相關(guān)文件。,提出,“互聯(lián)網(wǎng)+”本質(zhì)上是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新興信息技術(shù)在各行各業(yè)的深度融合集成應(yīng)用。,本質(zhì),“互聯(lián)網(wǎng)+”是產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)化的著力點，將引起一場科技革命和產(chǎn)業(yè)變革。中國已經(jīng)開啟了“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的大門。,意義,03,地理時空大數(shù)據(jù),大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,PART THREE,3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,這里，關(guān)鍵是“大”和“數(shù)據(jù)”。但可以這樣來理解：大數(shù)據(jù)是指其規(guī)模（體量大）和復(fù)雜程度（多

3、樣性）常常超出了目前數(shù)據(jù)庫管理軟件和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)在可接受的時間內(nèi)（快速性）收集、存儲、管理、檢索、分析、挖掘和可視化（價值）能力的數(shù)據(jù)集的聚合。,大數(shù)據(jù)：,什么是“大數(shù)據(jù)”,大數(shù)據(jù)的本質(zhì),大數(shù)據(jù)的意義,大數(shù)據(jù)不在于“大”，也不在于“數(shù)據(jù)”，而在于駕馭大數(shù)據(jù)，即應(yīng)用大數(shù)據(jù)（見美Bill Franks駕馭大數(shù)據(jù)、美Anand Rajaiamen，Jffrey David Ullman互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模數(shù)據(jù)挖掘與分布式處理、英維克托.邁爾-舍恩伯格大數(shù)據(jù)取舍之道、中譚磊大數(shù)據(jù)挖掘）,大數(shù)據(jù)帶來的信息風暴正在改變我們的生活、工作和思維，開啟了一個重大的時代轉(zhuǎn)型：思維變革、商業(yè)變革和管理變革，大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)隨

4、之興起，將顛覆千百年來人類的思維慣例，對人類的認知與世界交流方式提出了新的挑戰(zhàn)。（見英維克托.邁爾-舍恩伯格等大數(shù)據(jù)時代）,3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理時空數(shù)據(jù)：,3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理時空數(shù)據(jù)：,3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理時空大數(shù)據(jù)：,這樣界定地理時空大數(shù)據(jù)是基于兩個事實：,一是，人類生活在地球上，人類的一切活動都是在一定的時空（時間和空間）中進行的，而所有數(shù)據(jù)都是人類活動（社會、生產(chǎn)、生活）的產(chǎn)物； 二是，從可視化角度講，所有大數(shù)據(jù)只有當其與地理時空數(shù)據(jù)集成后，才能直觀地為人們提供大數(shù)據(jù)的空間概念。,3.地理時

5、空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理時空大數(shù)據(jù)：,3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理時空大數(shù)據(jù)：,全球已經(jīng)進入（時空）大數(shù)據(jù)時代，企業(yè)決策過程正由程序驅(qū)動變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動；（時空）大數(shù)據(jù)已成為制造業(yè)創(chuàng)新的動力，我國54%的制造業(yè)正在應(yīng)用數(shù)字化工具推動轉(zhuǎn)型升級。,來自解決人類面臨的全球性問題的推動。,來自對地觀測泛在測繪的推動。,來自新興信息技術(shù)發(fā)展的推動。,來自企業(yè)經(jīng)濟效益的推動。,3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合,地理時空大數(shù)據(jù)：,政府的地理時空大數(shù)據(jù),互聯(lián)網(wǎng)地理時空大數(shù)據(jù),企業(yè)的地理時空大數(shù)據(jù),個人的地理時空大數(shù)據(jù),3.地理時空大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)

6、的融合,地理時空大數(shù)據(jù)：,除一般大數(shù)據(jù)的“5V”或“4V”特征外，還具有,04,地理信息科學,由來與內(nèi)涵,PART FOUR,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,地理信息科學的形成來自兩個方面： 一是，科學融合與綜合思潮的邏輯擴充，這是一條理論、演繹的思想路線； 二是，技術(shù)與應(yīng)用的推動，這是一條從實踐到認識，從感性到理性的思想路線。兩者相互交織，互相促動，共同推進地理信息科學的產(chǎn)生。,由來：,信息時代地理學與測繪學深化交叉發(fā)展的產(chǎn)物,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,從GIS中之“S”看地理信息科學,由來：,綜合起來，兼顧了科學、技術(shù)、工程和產(chǎn)業(yè)，構(gòu)成了完整的“科學-技術(shù)-工程-產(chǎn)業(yè)”的知識鏈。地理信息

7、科學、技術(shù)是支撐；地理信息工程是關(guān)鍵，是科學技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的關(guān)鍵；發(fā)展地理信息產(chǎn)業(yè)是目的。,GIS發(fā)展至今，作為學術(shù)名稱有三種稱謂：,GIService,GIScience,GISystem,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,從科學范式變化的視角看地理信息科學,由來：,美國著名科學哲學家THOMAS S.KUHN（庫恩）在The Structure of Scientific Revolutions（科學革命的結(jié)構(gòu)）一書中提出“范式”的概念和理論：,指的是一個共同體成員所共享的信仰、價值、技術(shù)等等的集合，指常規(guī)科學所賴以運作的理論基礎(chǔ)和實踐規(guī)范，是從事某一科學的研究者群體所共同遵從的世界觀和行為

8、方式。,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,計算機圖靈獎得主Jim Grey的四個科學范式理論,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,計算機圖靈獎得主Jim Grey的四個科學范式理論,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,能不能利用Jim Grey四個科學范式理論來看地理信息科學呢,1,2,3,4,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,當今的地理信息科學，正面臨著時空大數(shù)據(jù)時代的全球性挑戰(zhàn)，“第四范式”可能是解決面臨挑戰(zhàn)的具有本質(zhì)性的理論、方法與技術(shù)，不僅是科研方式的轉(zhuǎn)變，也是人們思維方式的大變化（大數(shù)據(jù)思維），通過大數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)挖掘，可以發(fā)現(xiàn)過去的科學方法發(fā)現(xiàn)不了的新模式、新知識和新規(guī)律。這正是地理信息科學要解決的

9、問題。 所以，大數(shù)據(jù)時代的到來也是推動地理信息科學發(fā)展的重要因素，同時數(shù)據(jù)密集型科學范式也成為地理信息科學的科學研究范式。,4.地理信息科學：由來與內(nèi)涵,內(nèi)涵：,主要研究地理信息的本質(zhì)、結(jié)構(gòu)、描述、分類和表達，地理信息發(fā)生、提取、傳輸、重構(gòu)和作用機制，地理信息運動過程中的熵增、熵減、誤差和不確定性以及感應(yīng)與行為機制，地理信息運動的計算模擬。,理論層面,主要包括地理信息技術(shù)系統(tǒng)的開發(fā)，集成與應(yīng)用（GNSS、RS、GISystem），時空大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)。,技術(shù)層面,主要研究基于理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐的人口、資源、環(huán)境和社會的區(qū)域規(guī)劃和管理等方面的應(yīng)用。,應(yīng)用層面,地理信息科學是信息科學有關(guān)地理

10、信息的一個分支學科（Goodchild，1992）。它的研究對象是地理信息，是關(guān)于地理信息的本質(zhì)特征和運動規(guī)律的一門學科，是新的認知模式、觀察視點和技術(shù)平臺，其內(nèi)容包括三個層面：,05,核心理論與關(guān)鍵技術(shù),PART FIVE,5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),（1）地理信息統(tǒng)一時空基準理論（空間、時間、物理基準）,核心理論：,全球大地坐標基準的歸一化 全球垂直基準的無縫化,5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),核心理論：,（2）地理信息的基本理論 （3）地理信息同化理論 （4）地理時空認知理論 （5）地理信息傳輸理論 （6）地理時空信息的解譯與反演理論 （7）地理時空信息的不確定性理論 （8）地理時空信息（大數(shù)據(jù)）的

11、可視化理論,5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),（1）高精度GNSS的全球化和時間系統(tǒng)的精準化技術(shù) （2）地理時空信息智能感知（時空大數(shù)據(jù)獲取）技術(shù) （3）地理時空大數(shù)據(jù)分布式存儲與管理技術(shù) （4）地理時空大數(shù)據(jù)并行處理技術(shù) （5）地理時空大數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)技術(shù) （6）地理時空大數(shù)據(jù)可視化技術(shù),關(guān)鍵技術(shù)：,5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵技術(shù)：,（7）地理時空信息服務(wù)技術(shù),基于Web Service的地理信息共享與空間

12、數(shù)據(jù)互操作技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵技術(shù)：,（7）地理時空信息服務(wù)技術(shù),基于Grid Service的信息資源共享與協(xié)同解決問題技術(shù),注冊服務(wù),驗證服務(wù),識別服務(wù),查詢服務(wù),服務(wù)聚合,管理服務(wù),將系統(tǒng)功能按照標準封裝為網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格服務(wù),構(gòu)造地理信息服務(wù)網(wǎng)格與虛擬組織，建立服務(wù)管理節(jié)點,用戶按需組合服務(wù)形成面向應(yīng)用的服務(wù)能力,網(wǎng)格條件下,5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵技術(shù)：,（7）地理時空信息服務(wù)技術(shù),基于云計算的地理時空信息服務(wù)技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵技術(shù)：,（7）地理時空信息服務(wù)技術(shù),基于網(wǎng)格（Grid）集成與彈性云的“混合式”地理時空信息服務(wù)技術(shù),5.核心理論與關(guān)鍵技術(shù),關(guān)鍵

13、技術(shù)：,（8）地理信息獲?。▊鞲衅鳎⑻幚恚ㄉa(chǎn)）和應(yīng)用（服務(wù)）“一體化”技術(shù),“一體化” 指“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，地理時空信息從獲取到提供應(yīng)用的全過程或所有環(huán)節(jié)都在網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格環(huán)境上進行，即實現(xiàn)地理（時空）信息在網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)格上可控、有序、高效流動。 核心技術(shù) 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“全工作流”、“全產(chǎn)業(yè)鏈”、“全價值鏈”的自適應(yīng)構(gòu)建技術(shù) 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“全工作流”、“全產(chǎn)業(yè)鏈”、“全價值鏈”各環(huán)節(jié)的軟件接口技術(shù) 線性“工作流”、“產(chǎn)業(yè)鏈”、“價值鏈”與分布式并行處理相融合的技術(shù) 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的信息資源共享與協(xié)同工作技術(shù),地理信息科學總體框架,06,總結(jié),PART SIX,6.總結(jié),地理信息科學是信息時代地理學與測繪學交叉融合和深化發(fā)展的新興學科。 “互聯(lián)網(wǎng)+”的本質(zhì)是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算在各行各業(yè)深度融合集成應(yīng)用，是地理信息科學發(fā)展的基石。 地理時空大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)與地理時空數(shù)據(jù)的融合，反映地理世界（時空）的空間結(jié)構(gòu)及隨時間的變化，為地理信息科學的發(fā)展提供了取之不盡，用之不竭的數(shù)據(jù)支持。 地理信息系統(tǒng)、地理