大数据在地理国情监测中的应用探索

大数据在地理国情监测中的应用探索罗名海1（1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022）摘 要：随着互联网和信息技术的发展，新兴大数据作为驱动创新的源动力蓬勃发展，反映了人流、物流、信息流等在城市空间上的集聚和流动，是对传统静态数据的有益补充，在城市功能识别、职住关系挖掘、交通出行模拟等方面得到了广泛应用，逐渐成为研究城市问题的热点。

回顾了地理国情普查和监测的过程以及主要内容，分析了大数据在地理国情监测中的应用前景，以自然资源部2018年国家地理国情监测立项课题——武汉市大数据城市空间格局变化监测试点为例，探讨了“地理国情+大数据”的研究思路，旨在通过监测城市土地利用静态地理空间和识别人口、经济、交通等动态社会空间，从区域城市格局、城乡体系格局和城市空间格局3个方面识别与监测城市空间格局特征和变化，反映土地利用与其上人类活动的关系，深层次揭示空间格局变化的内在规律和机制。

关键词：大数据；城市空间；变化监测中图分类号：P 208 文献标志码：B文章编号：1672-4623（2018）11-0001-06地理国情监测包括基础性监测和专题性监测两方面，前者主要针对地表覆盖和地理国情要素开展年度变化更新，定期反映自然资源环境和城乡建设发展；后者利用基础性监测成果和各类专题资料，结合地理学、统计学、经济学等方法，开展一系列跨学科的专项监测和统计分析研究，努力实现从地理数据、地理信息到地理知识的转变。

大数据的蓬勃发展为深化地理国情监测提供了新的契机，在详实反映土地利用变化的基础上，开展大数据的收集、爬取、清洗和挖掘分析，可进一步识别和监测土地利用上的人口、经济、交通等空间分布特征和活动规律，有效克服传统静态数据的局限性，突显地理国情的“情”字，有助于地理国情监测从土地利用走向社会经济活动，从静态专业工作走向动态大众生活，在促进城市精细化管理和经济社会协调发展方面发挥更好的支撑作用。

1地理国情普查与监测概况地理国情是空间化、可视化的国情信息，是从地理的角度分析、研究和描述国情，是重要的基本国情之一。

地理国情普查与监测是综合利用现代测绘技术和各时期已有测绘成果档案，对地表覆盖和地理国情要素等进行全面普查和监测，并统计分析其分布特征与差异、变化量和变化频率以及相互关系等，形成反映各类自然资源、生态环境、社会经济要素的空间分布及其发展变化规律的地理国情数据、地图和报告[1-2]。

党中央、国务院高度重视地理国情普查与监测工作。

2011年5月23日，李克强同志在视察中国测绘创新基地时指出，地理国情是重要的基本国情，是搞好宏观调控、促进可持续发展的重要决策依据，也是建设责任政府、服务政府的重要支撑[3]。

2013年2月28日，国务院下发了国发[2013]9号《关于开展第一次全国地理国情普查的通知》；2013～2015年统一部署组织完成了第一次全国地理国情普查，摸清了我国陆地地表自然和人文地理要素的“家底”，2017年4月发布了全国普查公报。

普查之后是监测。

2017年4月十二届全国人大常委会第二十七次会议通过了新修订的《中华人民共和国测绘法》，要求依法开展地理国情监测。

2017年5月和7月，原国家测绘地理信息局先后印发了《关于全面开展地理国情监测的指导意见》和《专题性地理国情监测技术指南（2017～2020年）》，对地理国情监测工作进行了全面部署。

2018年1月原国家测绘地理信息局印发了《2018年测绘地理信息工作要点》，要求全力打造地理国情监测品牌，全面开展常态化地理国情监测工作。

2018年2月中国测绘科学研究院发布了《中国地理国情蓝皮书（2017版）》。

2018年5月新组建的自然资源部印发了自然资办发[2018]12号《关于下达2018年国家地理国情监测项目生产计划和任务书的通知》，全面部署了2018年国家地理国情监测工作。

武汉市在按要求完成普查任务后，率先实现了由普查到监测的转段，分别于2016年7、8月下发了武政办[2016]85号《武汉市“十三五”时期地理国情监doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2018.11.001收稿日期：2018-08-07。

项目来源：地理国情监测国家测绘地理信息局重点实验室2016年开放基金资助项目（2016NGCM 10）。

地理空间信息·2·第16卷第11期测工作方案》和武政办[2016]104号《武汉市基础测绘发展“十三五”规划》，调整市地理国情普查领导小组为监测领导小组，明确了工作目标任务，落实了财政经费保障，基本达到了国家关于地理国情监测“进法律、进预算、进职责、进规划”的“四进”要求。

2016年起武汉市测绘研究院持续按年度组织开展常态化监测工作，在自主完成基础性监测的基础上，联合中国测绘科学研究院、武汉大学、华中师范大学等单位创新开展了一系列跨学科的专题性监测，包括城市空间格局变化监测、开发区规划实施监测、综合交通网络动态监测、滨江滨湖生态环境监测（蓝网绿网、低碳城市、海绵城市、资源环境承载力）、基本公共服务监测和综合地理国情指数等6个方面，并完成了古田老工业区搬迁改造监测和青山海绵型城市建设示范区实施效果监测两项国家级监测试点项目[4]。

普查与监测期间，武汉市测绘研究院参编国普办技术规定1部，主编地方规范1部，完成的12个项目先后获得各级奖励，其中“武汉市地理国情普查与成果应用”等3个项目连续3 a获得中国地理信息产业协会优秀工程金奖。

2017年4月武汉市测绘研究院出版了首部城市地理国情监测专著，在汉主办首次“城市地理国情监测高端技术论坛”；2018年1月发布首本城市地理国情普查公报；2017年9月被国普办表彰为“第一次全国地理国情普查先进集体”，也是全国唯一获此殊荣的市级测绘单位。

2大数据在地理国情监测中的应用前景2.1 地理国情数据的特点和优势地理国情监测以每年6月30日为标准时点，对地表覆盖和地理国情要素进行变化更新。

地表覆盖包括种植土地、林草覆盖、房屋建筑（区）、铁路与道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地和水域，分为伸缩型变化和新生型变化，重点针对正处于变化中的地类、非人工建设变更为人工建设的地类、建造强度发生显著或根本变化的地类；地理国情要素包括铁路与道路、水系、构筑物、城镇功能单元（居住小区、工矿企业、单位院落等），分为伸缩移位型变化、新生型变化和灭失型变化。

地理国情监测以“所见即所得”为原则，以真实、客观、准确为特点，具有全覆盖、内外业、年度更新的优势，也为各类信息的集成管理提供了公共基底。

从自然地理要素来看，全面摸清了“山水林田湖草”等自然资源家底，反映了自然资源禀赋、状态和压力；从人文地理要素来看，详实反映了城市空间格局和建设发展情况，定期反映了城市的变化区域、数量、强度和类型，如主城外围新增的房屋建筑（区）和道路反映了城市外延增长的边界、规模、速度和轴线，主城内部新增或竣工建设工地反映了城市更新改造和存量增长情况，房屋建筑（区）的密度和高度反映了城市建设集约程度，城镇综合功能单元（居住小区、工矿企业、单位院落等）反映了城市功能布局的基本情况，道路密度以及主次支路比例反映了城市道路建设的合理程度。

2.2 大数据的发展和应用大数据是指无法在一定范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是海量、高增长率和多样化的信息资产。

随着信息技术的发展，互联网、物联网、云计算等的兴起，全球数据信息量呈几何指数爆炸增长，大数据应运而生。

在新一代信息基础设施的支撑下，大数据是物理空间运动过程加速向网络空间映射的结果，表现为规模巨大、种类多样和内在关联，具有5V特征：①数据体量（Volume）巨大，从TB级跃升到PB级；②数据生成、存储、分析、处理的速度（Velocity）非常快；③数据模态多样（Variety），多源、异构特征突出；④数据真伪难辨（Veracity），由于数据噪音、缺失、不一致性、歧义等引起的数据不确定性显著；⑤价值密度低、商业价值（Value）高。

大数据存在巨大的潜在价值，但与其呈几何指数爆发式增长相比，某一对象或模块数据的价值密度较低，给海量数据的挖掘增加了难度和成本[5]。

与地理国情相关的大数据类型繁多，主要包括12类：①地理国情普查与监测数据，包括地表覆盖分类数据、变化图斑和变化属性，具有自然属性强、年度更新的特点；②基础地理信息数据，包括数字线划图（DLG）、数字高程模型（DEM）、数字栅格地图（DRG）、数字影像地图（DOM）和地名数据等，是其他数据定位和集成的公共基础；③遥感对地观测数据，主要包括卫星影像、航片、LiDAR点云和夜光遥感等；④地面观测数据，包括大地测量数据、地表形变监测数据，遥感解译样本，气象、环境、地震、水文、地质灾害、森林火灾、疫情等在线监测数据；⑤行业普查与调查数据，包括全国性的土壤普查、水利普查、林业普查、污染源普查、经济普查、地名普查、交通设施普查、营业状况调查、土地利用现状调查等，以及区域性或城市范围的公众参与问卷调查、交通O-D 调查、旧城和文化古迹调查、乡村地理调查等，具有很强的行业特征和管理属性；⑥社会经济统计数据，主要包括以行政区划为单元定期采集、汇总、整理形·3·第16卷第11期成的人口、社会、经济、城市建设等方面的统计数据，具有定期发布、指标统一、可比性强等特点；⑦行业管理数据，包括人口，公共服务设施，企业，不动产，各类审批信息，居民或企业用水、用电、用气等数据；⑧志愿者地理数据，是由大量非专业人员利用智能手机、GPS终端、iPad以及各种定位传感器获取、标注和上传的地理空间数据、图像和视频等多媒体数据；⑨社交媒体数据，包括博客、微博、微信、维基、社交网站、点评社区、论坛等，反映人们对社会事件的舆情；⑩移动大数据，是由移动GPS设备记录的用户活动的原始时空轨迹数据，包括手机信令、百度热力、公交刷卡、浮动车、共享单车、刷卡消费等，为从微如新浪、搜狐网的浏览信息，百度、谷歌等搜索关键大数据和实时监测数据，如路口线圈、监控图像和视频、物流数据、电网数据、水网数据等[6]。

大数据增长迅速，应用广泛，在城市管理、公共服务、商业智能和市场营销方面具有巨大的应用潜能，特别是关于城市问题的研究层出不穷。

大数据以其独特的视角，通过实时动态观察城市，为提取潜在信息、挖掘蕴藏知识、开展城市体检与问题诊断，提供了全新的技术手段，对于最终实现精细化的城市管理具有重要意义。

2.3 “地理国情+大数据”的融合研究潜力地理国情监测详实地反映了土地利用分布、结构和变化，但有很大的局限性，未能反映土地利用上的人类活动。

统计年鉴包括人口、经济等资料，但往往是基于一定统计单元（全市、区、街道或乡镇）的统计指标，无法反映统计单元上人口、经济等要素空间分布的非均质性。