“互联网+”时空大数据与“GIS”的演进和发展

新兴信息技术交叉融合的产物。
演进与发展?将面临哪
些挑战与机遇？
02
PART TWO
“互联网+”的本质、意义与 特征
2.“互联网+”的本质、意义与特征 提出
本质
“十三五规划”中提出，实施网络强国战略，实施“互联网+” 行动计划，实施国家大数据战略。在此之前的2015年《政府工作报告》 中就曾明确提出了“互联网+”，随后7月1日国务院发布《“互联网+” 行动指导意见》，提出11项重点行动和7个方面的保障措施，紧接着不 少省市也发布了相关文件。
“互联网+”本质上是互联网、物联网、云计算等新兴
信息技术在各行各业“全工作流”、“全产业链”、“全价值链”中的 深度融合集成创新应用，使之成为现代制造业、生产性服务业发展的新
意义
动力。
现在“互联网+”已经开始融入各行各业。可以说，我们这个时 代已经就此打上了“互联网+”的烙印，中国已经开启了“互联
网+”时代的大门，将引起一场科技革命和产业变革。
化的计算机信息系
统。
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
综合起来说，“GIS兼顾了科学、技术、工程和产业特性，构成了完整的
“科学——技术——工程——产业”的“全知识链”和“地理信息获取
（传感网）——处理（生产）——应用（服务）”的“全产业链”。
其中，地理信息科学是基 础，地理信息技术是支撑，地 理信息工程是科学和技术转化 为生产力的关键，发展地理信 息产业是目的。
之二：GISystem→GIService
正是因为“互联网+”时空数据的推动才有目前的多种GIService模式
（1）基于网络服务(Web Service)的地理空间信息共享与空间数据互操作
②查找
UDDI注册中心
http://www.uddi.org
应用系统
客户端 浏览器 SOAP ④调用 响应
WSDL文档 服务 WSDL SOAP ③绑定 ①注册WSDL文档 地址 文档 请求
“互联网+”时空大数据与“GIS” 的演进和发展
王家耀
信息工程大学地理空间信息学院
CONTENT
01
引言
02 “互联网+”的本质、意义与特征 03 04 05
时空大数据：大数据与地理时空数据的融合 “互联网+”时空大数据推动 “GIS”的 演进与发展 关于“互联网+”时空大数据与“GIS” 进一步发展的若干思考和建议
GIService
地理信息服务 强调“ GIS ”的应用
服务即产业的一面， 被定义为“随时随地
为需要地理信息的用 户提供基于统一时空 基准的与位置直接或 间接相关联的地理要 素或现象的信息智能 化服务”。即用“4A” 回答“4W”问题。
的一个分支学科”， 即关于自然、人文现
象的空间分布与组合 的信息，是表征地理 环境的数量、质量、 分布特征、内在联系 和运动规律的科学。
Web
Service
目录服务
SOAP 消息
数据服务
SOAP 消息
操作服务
数据
Oracle
PostGIS SQL
Shape File
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService （2）基于网格服务(Grid Service)信息资源共享与协同解决问题(协同工作)
用户按需组 合服务形成 面向应用的 服务能力 构造地理信 息服务网格 与虚拟组织， 建立服务管 理节点 将系统功能 按照标准封 装为网络/ 网格服务
应用n
服务聚合
网 格 条 件 下
注册服务
验证服务
识别服务
查询服务
管理服务
系统1
系统2
系统n
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService （3）基于云计算的时空信息服务
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空数据：
什么是时空数据
指以地球为对象，基于统一时空基准，与位置相关联的 地理要素（或现象）信息的数据。具有时间维（T）、空间维 （S）和属性维（D）等特征。
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空数据：
时空数据的本质
反映地理世界（时空）各要素（现象）的数量和质量特征、 空间结构和空间关系及其随时间的变化，是人类认知地理世 界的基础。
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之一：GISystem（地理信息系统）
应用领域 的演进
单一
数字化工具Hale Waihona Puke Baidu推动
广泛
信息资源 的演进
地图 数字化
GIS由着重信息源一端 到信息深加工一端转移
对地观测
大数据时代的到来不仅解决了GIS的信息源问题，更重要的是对 GIS功能提出了更严峻的挑战，决策支持GIS呼之即出
“GIS”的三种学术名词 “GIS”发展至今，作为学术名词有三个。 GIScience
地理信息科学。 强调“ GIS ”科学的 一面，被定义为“信 息科学有关地理信息
GISystem
地理信息系统 强 调 “ GIS ” 工 程 技术的一面，被定 义为“信息系统有 关地理信息的分支” 即在计算机硬软件 支持下，对地理信 息进行获取、存储、 管理、分析和可视
全球已经进入（时空）大数据时代，企业决策过程正由程序
驱动变为数据驱动；（时空）大数据已成为制造业创新的动力，
我国54%的制造业正在应用数字化工具推动转型升级。
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空大数据：
来自解决人类面临的全 球性问题的推动。
来自对地观测——泛 在测绘的推动。
产生 动因
来自新兴信息技术发展 的推动。 政府的时空大数据 时空大数据的来源 互联网时空大数据 企业的时空大数据 个人的时空大数据 来自企业经济效益的推动。
云计算
系结构
的演进
系统开发
云GIS
模式的演进
GIS 功能包
集成式 GIS
模块式 GIS
组件式 GIS
Webservice组件 Gridservice组件
结论： “GISystem→GIService”是发展趋势
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService
每个位 置点、 线、面、 体上都 有自己 的数量、 质量特 征和说 明性信 息
空间尺 度变化， 即比例 尺变化
所有大 数据与 空间数 据集成 构成空 间数据 立方体， 即“全 息”可 视化
04
PART FOUR
“互联网+”时空大数据
推动GIS的演进和发展
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
时空数据的意义
是共享、交换大数据的时空框架，是各部门行业信息共享、 交换的平台，是一切大数据聚合的平台。
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空大数据：
什么是时空大数据
指大数据与地理时空数据的融合，即以地球为对象、基 于统一时空基准，活动于时空中与位置直接或间接相关联的 大数据。
这样界定时空大数据是基于两个事实：
揭示了几乎所有大数据都需要而且可以与地理时空数据融 合的这样一个规律。如计划生育大数据与地理时空数据融合， 可以揭示执行计划生育政策以来国家人口增长和负增长时间序 列趋势及其地区差异。
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空大数据：
时空大数据的价值和意义
集大数据的价值意义与地理时空数据的价值意义于一体， 任何规律的得出，任何决策的做出，都必须依据一定时间、确 定地点（地区）的大数据，即地理时空大数据。
一是，人类生活在地球上，人类的一切活动都是在一定的时空（时间和空间） 中进行的，而所有数据都是人类活动（社会、生产、生活……）的产物；
二是，从可视化角度讲，所有大数据只有当其与地理时空数据集成后，才能 直观地为人们提供大数据的空间概念。
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空大数据：
时空大数据的本质
应
用
的
服
向
面
要素 单元 系统
务 聚 合
向 应 用
的 服
聚 务
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService 基本架构
WSDL/GSDL
服务提供者
服务代理 （注册中心）
发现
服务 请求者
UDDI/MDS
SOAP
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
和定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通
系统功能 的演进
管理型
分析型
决策 支持型
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService
GISystem存在的问题
社会需要 两者之间有落差
计算机通信网络技术的推动
系统体 主机 计算 主机 GIS 桌面 GIS 桌面 计算 网络 GIS 网络 计算 基于网络 服务的GIS 网格 计算 基于网格 服务的GIS
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService （4）基于网格集成与弹性云的“混合式”时空信息服务
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
之二：GISystem→GIService （5）基于位置的地理信息服务
这一概念源于位置服务（Location Based Service,LBS）,又称定位服务，是由移动通信网络
现代地理信息服务面临的挑战和机遇
地理时空大数据存储管理和智能处理。
分布异构GIS纵向/横向集成。
分布式服务组件到集成式服务组合。 信息资源共享与协同解决问题（协同工作） 地理时空信息“获取（传感网）→处理（生产） →应用”一体化
4. “互联网+”时空大数据推动“GIS”的演进和发展
基本思路
这里，关键是“大”。没有统一的定义。但可以这样来理解：大数据是指 variety value velocity veracity volume 其规模（体量大）和复杂程度（多样性）常常超出了目前数据库管理软件和 多样性 低值性 快速性 不确定性 巨量性 传统数据处理技术在可接受的时间内（快速性）收集、存储、管理、检索、 分析、挖掘和可视化（价值）能力的数据集的聚合。 大数据的本质，在于驾驭大数据，即应用大数据，也就是由对大数据的 •处理速度快 •类型多（文 •数据量 •大量的不 •语法或语义 （1秒定律） “拥有”变为对大数据的“使用”，大数据是“宝贝”还是“垃圾”，要用 本、图像、 TB-PB-EB 相关信息 的不确定性 • 每分钟谷歌有 音频、视频） •未来 18个 •高价值总 •数据不一致、 大数据思维去发掘“大数据”的潜在价值，大数据的核心价值是“预测”。 200 万次访问 •异构（无模 月产生的 量，低价 不完整引发 • 流数据，实 式或模式不明 数据量等 值密度 的不确定性 大数据带来的信息风暴正在改变我们的生活、工作和思维，开启了一个重 时更新（毫秒 显） 于有史以 •需要深度 •真伪难辨 大的时代转型：思维变革、商业变革和管理变革。大数据产业的兴起，将颠覆 级） •非结构化数 来的数据 分析和挖 •主要是新而 千百年来人类的思维惯例，对人类的认知与世界交流方式提出了新的挑战：一 据占数据总量 量之总和 掘 非事后 切用数据说话，谁掌握了大数据谁就掌握了主动权。 的80-90%
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
时空大数据：
时空大数据的特征
除一般大数据的“4V”或“5V”特征外，还具有
位置 时间 属性 尺度 多源 异构 空间基 准、时 间、尺 度、语 义等不 一致 多维
点、线、 面、体 的三维 位置 （X,Y, Z） 拓扑、 方向、 度量很 复杂
位置、 属性等 随时间 变化而 变化
06
总结
01
PART ONE
引言
1.引言
“互联网 + ”、大数据、时空数 据、时空大数据，是学界和业界讨 论最多的问题。“GIS”是地理学、 测绘科学技术及计算机通信网络等
我们应该怎样认识 “互联网+”、大数 据、时空大数据之间 的关系？ “互联网+” 时空大数据背景下 ， 如何推动“GIS”的
开放生态。“互联网+”本身就是开放的，重要的是化解掉
过去制约创新的环境，真正实现“大众创业、万众创新”。
连接一切。这是“互联网+”的目标。
03
PART THREE
时空大数据
大数据与时空数据的融合
3.时空大数据：大数据与时空数据的融合
大数据：
什么是“大数据” 大数据的本质 大数据的意义 大数据的特征
2.“互联网+”的本质、意义与特征 特征
跨界融合。+，就是跨界，就是变革，就是开放。 创新驱动。传统的资源驱动方式→创新驱动发展。 重塑结构。打破原有的社会结构、经济结构、地缘结构、文
尊重人性。互联网力量之强大最根本的是源于对人性最大限
化结构、管理模式。
度的尊重，对人体验的敬畏，对人的创造性的重视。真正体现“以人为 本”。