“互联网+”时代的地理时空大数据与地理信息科学.ppt

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1、,“互联网+”时代的 地理时空大数据与地理信息科学,引言,地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理信息科学：由来与内涵,CONTENT,“互联网+”的本质及其深远意义,核心理论与关键技术,总结,01,引论,PART ONE,1.引论,我们应该怎样认识大数据、地理时空大数据、“互联网+”与地理信息科学及其之间的关系呢？这是一个值得探讨的问题。,大数据、地理时空大数据、“互联网+”，是最近人们议论最多的问题；地理信息科学是地理学、测绘科学与技术都关注的问题，而且已经是一个学科专业。,02,“互联网+”的本质及其现实与深远意义,PART TWO,2.“互联网+”的本质及其现实与深远意义,由李

2、克强总理在2015年的政府工作报告中提出，随后在今年的7月1日国务院发布“互联网+”行动指导意见，明确提出11项重点行动和7个方面的保障措施，紧接着深圳市等省市也发布了相关文件。,提出,“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的深度融合集成应用。,本质,“互联网+”是产业互联网化的着力点，将引起一场科技革命和产业变革。中国已经开启了“互联网+”时代的大门。,意义,03,地理时空大数据,大数据与地理时空数据的融合,PART THREE,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,这里，关键是“大”和“数据”。但可以这样来理解：大数据是指其规模（体量大）和复杂程度（多

3、样性）常常超出了目前数据库管理软件和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：,什么是“大数据”,大数据的本质,大数据的意义,大数据不在于“大”，也不在于“数据”，而在于驾驭大数据，即应用大数据（见美Bill Franks驾驭大数据、美Anand Rajaiamen，Jffrey David Ullman互联网大规模数据挖掘与分布式处理、英维克托.迈尔-舍恩伯格大数据取舍之道、中谭磊大数据挖掘）,大数据带来的信息风暴正在改变我们的生活、工作和思维，开启了一个重大的时代转型：思维变革、商业变革和管理变革，大数据产业随

4、之兴起，将颠覆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。（见英维克托.迈尔-舍恩伯格等大数据时代）,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理时空数据：,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理时空数据：,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理时空大数据：,这样界定地理时空大数据是基于两个事实：,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.地理时空

5、大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理时空大数据：,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理时空大数据：,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。,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。,来自新兴信息技术发展的推动。,来自企业经济效益的推动。,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的融合,地理时空大数据：,政府的地理时空大数据,互联网地理时空大数据,企业的地理时空大数据,个人的地理时空大数据,3.地理时空大数据：大数据与地理时空数据的

6、融合,地理时空大数据：,除一般大数据的“5V”或“4V”特征外，还具有,04,地理信息科学,由来与内涵,PART FOUR,4.地理信息科学：由来与内涵,地理信息科学的形成来自两个方面：一是，科学融合与综合思潮的逻辑扩充，这是一条理论、演绎的思想路线；二是，技术与应用的推动，这是一条从实践到认识，从感性到理性的思想路线。两者相互交织，互相促动，共同推进地理信息科学的产生。,由来：,信息时代地理学与测绘学深化交叉发展的产物,4.地理信息科学：由来与内涵,从GIS中之“S”看地理信息科学,由来：,综合起来，兼顾了科学、技术、工程和产业，构成了完整的“科学-技术-工程-产业”的知识链。地理信息科学、

7、技术是支撑；地理信息工程是关键，是科学技术转化为生产力的关键；发展地理信息产业是目的。,GIS发展至今，作为学术名称有三种称谓：,GIService,GIScience,GISystem,4.地理信息科学：由来与内涵,从科学范式变化的视角看地理信息科学,由来：,美国著名科学哲学家THOMAS S.KUHN（库恩）在The Structure of Scientific Revolutions（科学革命的结构）一书中提出“范式”的概念和理论：,指的是一个共同体成员所共享的信仰、价值、技术等等的集合，指常规科学所赖以运作的理论基础和实践规范，是从事某一科学的研究者群体所共同遵从的世界观和行为方式。

8、,4.地理信息科学：由来与内涵,计算机图灵奖得主Jim Grey的四个科学范式理论,4.地理信息科学：由来与内涵,计算机图灵奖得主Jim Grey的四个科学范式理论,4.地理信息科学：由来与内涵,能不能利用Jim Grey四个科学范式理论来看地理信息科学呢,1,2,3,4,4.地理信息科学：由来与内涵,当今的地理信息科学，正面临着时空大数据时代的全球性挑战，“第四范式”可能是解决面临挑战的具有本质性的理论、方法与技术，不仅是科研方式的转变，也是人们思维方式的大变化（大数据思维），通过大数据分析和大数据挖掘，可以发现过去的科学方法发现不了的新模式、新知识和新规律。这正是地理信息科学要解决的问题。

9、所以，大数据时代的到来也是推动地理信息科学发展的重要因素，同时数据密集型科学范式也成为地理信息科学的科学研究范式。,4.地理信息科学：由来与内涵,内涵：,主要研究地理信息的本质、结构、描述、分类和表达，地理信息发生、提取、传输、重构和作用机制，地理信息运动过程中的熵增、熵减、误差和不确定性以及感应与行为机制，地理信息运动的计算模拟。,理论层面,主要包括地理信息技术系统的开发，集成与应用（GNSS、RS、GISystem），时空大数据基础设施建设技术。,技术层面,主要研究基于理论指导和技术支撑的人口、资源、环境和社会的区域规划和管理等方面的应用。,应用层面,地理信息科学是信息科学有关地理信息的一

10、个分支学科（Goodchild，1992）。它的研究对象是地理信息，是关于地理信息的本质特征和运动规律的一门学科，是新的认知模式、观察视点和技术平台，其内容包括三个层面：,05,核心理论与关键技术,PART FIVE,5.核心理论与关键技术,（1）地理信息统一时空基准理论（空间、时间、物理基准）,核心理论：,全球大地坐标基准的归一化全球垂直基准的无缝化,5.核心理论与关键技术,核心理论：,（2）地理信息的基本理论（3）地理信息同化理论（4）地理时空认知理论（5）地理信息传输理论（6）地理时空信息的解译与反演理论（7）地理时空信息的不确定性理论（8）地理时空信息（大数据）的可视化理论,5.核心理

11、论与关键技术,（1）高精度GNSS的全球化和时间系统的精准化技术（2）地理时空信息智能感知（时空大数据获取）技术（3）地理时空大数据分布式存储与管理技术（4）地理时空大数据并行处理技术（5）地理时空大数据挖掘与知识发现技术（6）地理时空大数据可视化技术,关键技术：,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,5.核心理论与关键技术,关键技术：,（7）地理时空信息服务技术,基于Web Service的地理信息共享与空间数据互操作技术,5.核心理论与关

12、键技术,关键技术：,（7）地理时空信息服务技术,基于Grid Service的信息资源共享与协同解决问题技术,注册服务,验证服务,识别服务,查询服务,服务聚合,管理服务,将系统功能按照标准封装为网络/网格服务,构造地理信息服务网格与虚拟组织，建立服务管理节点,用户按需组合服务形成面向应用的服务能力,网格条件下,5.核心理论与关键技术,关键技术：,（7）地理时空信息服务技术,基于云计算的地理时空信息服务技术,5.核心理论与关键技术,关键技术：,（7）地理时空信息服务技术,基于网格（Grid）集成与弹性云的“混合式”地理时空信息服务技术,5.核心理论与关键技术,关键技术：,（8）地理信息获取（传感

13、器）、处理（生产）和应用（服务）“一体化”技术,“一体化”指“互联网+”环境下，地理时空信息从获取到提供应用的全过程或所有环节都在网络/网格环境上进行，即实现地理（时空）信息在网络/网格上可控、有序、高效流动。核心技术基于“互联网+”的“全工作流”、“全产业链”、“全价值链”的自适应构建技术基于“互联网+”的“全工作流”、“全产业链”、“全价值链”各环节的软件接口技术线性“工作流”、“产业链”、“价值链”与分布式并行处理相融合的技术基于“互联网+”的信息资源共享与协同工作技术,地理信息科学总体框架,06,总结,PART SIX,6.总结,地理信息科学是信息时代地理学与测绘学交叉融合和深化发展的

14、新兴学科。“互联网+”的本质是互联网、物联网、云计算在各行各业深度融合集成应用，是地理信息科学发展的基石。地理时空大数据是大数据与地理时空数据的融合，反映地理世界（时空）的空间结构及随时间的变化，为地理信息科学的发展提供了取之不尽，用之不竭的数据支持。地理信息系统、地理信息科学、地理信息服务三者的侧重点不同，但兼顾了科学、技术、工程、产业的特征，构成了完整的“科学、技术、工程、产业”的知识链（或知识网络），这样就能揭示三者之间的关系。四个科学范式的理论也适用于测绘学与地理学科学范式的发展变化，*正在出现的数据密集型科学范式对于地理信息科学而言是思维方式的变革，也是科研方式的变革，即以计算为中心变为以数据为中心。核心理论与关键技术是支撑地理信息科学发展的必要条件，也是学科的研究内容。,