浅谈地理信息大数据技术与应用

张 宏 张浩宇

(辽宁经纬测绘规划建设股份有限公司，辽宁 沈阳110015)

1 概述

4G/5G时代，每个人都离不开的技术与应用非大数据莫属。即便抛开不动产、户籍这些非常用的重要地理信息大数据之外，更有百度大数据、阿里大数据、教育大数据、餐饮大数据及其应用等，几乎每个人都耳熟能详。外卖、快递、出行路径、路况、你在哪、商圈、规划、今天走多少步多远……这些全民化的生活日常行为，都是最常用、最直观、最有效的地理信息大数据技术与应用。

2 地理信息概述

2.1 解释说明

地理信息大数据：简单说就是一切与人类活动活动有关、与空间位置相关的地理信息系统，与大数据相结合的必然产物，大量数据信息、覆盖多学科领域其核心是地理信息数据，关键是技术，重点是产业与应用。地理信息系统（简称GIS），是利用软硬件支持，建设的计算机应用系统，用于采集、存储、处理、分析、定位、跟踪、检索和显示空间数据信息，是地理信息大数据的前身。地理信息系统是天然大数据的依据是海量数据。

2.2 发展变化

地理信息技术，从全野外人工测绘到数字测绘，初级的声光电设备，一直到航空摄影测量阶段，多是政府的专项计划任务，需要按标准保证精度、要素、属性及其展示和应用等要求。随着各类传感器、人工智能和网络的发展应用，运营商的介入和推进，地理信息大数据技术和应用更是层出不穷，开启了时代新篇章。

2.3 特点

2.3.1 专项计划任务。专项计划任务的特点是：计划性强、政府行为为主、标准统一、精度高、专业性强、保密性高、历史数据完整。以二维、静态、专项计划、纯人工与自动化相结合为主，专业人员、专业技术、专用设备、专用软件。专项数据经过脱密后，可成为公众地理信息大数据的基础框架缺点：静态数据为主，涉密不易公开使用、数据海量，数据更新不及时。2.3.2 地理信息大数据。公众地理信息大数据的技术手段，更加先进和自由，每个人随时随地都可以参与到地理信息大数据活动中，促进了智慧城市、智慧地球发展与应用的步伐。地理信息大数据已经成为新兴产业，其特点较多：动静结合，全民参与，自动化、智能化凸显；多维度、多元、多样化，信息全面；自由、高精度、实时、高效、人工智能、室内外一体化，专业技术要求和界限淡化等特点；结构化、半结构化和非结构化并存的大数据特点；展示体验的效果更加丰富多彩；低门槛、互联网+地理信息大数据普及，使全民参与成为现实。

3 应用

我国地理信息应用方面处于世界领先水平，与人工智能、大数据、互联网+、云计算等高新技术深度融合，覆盖陆海空、室内外、地下地上，包括矢量、栅格影像、BIM、三维、虚拟现实、VR、AR、MR 等，广泛应用于工作、生产、生活等各个方面。防灾减灾与应急辅助决策、防疫、陆海空、能源矿产、规划、不动产、工程、科研、环保等国计民生各方面。中国三大通信运营商、天地图、百度、阿里、腾讯、高德、凯立德、交通运输、消费等。

4 技术

4.1 作业方式

生产作业多通过人工、集成多传感器的人工智能与自动化、网络，或多种结合的方式。如影像分析与提取、机器人或传感器自动采集、网络大数据自动分析等。

4.2 原理

技术原理主要是物理学原理，包括声、光、电、磁场、运动与力学等原理中的一种或多种组合，借助人工智能、大数据、通信、计算机信息系统等技术，实现定位、跟踪、定向、测距、测高、测深、测角、测图等目标。

4.3 作业软件

作业用的专业软件产品非常多，仅我国民族品牌的厂商就有超图、航天远景、吉奥、吉威数源、开思、南方、清华山维、瑞得、适普、四维、武汉中地、中望等，有的早已走向国际。

4.4 作业设备

4.4.1 分类。设备从技术角度分类有经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪、GNSS、测图仪、无线定位仪、传感器等，也有多种组合的一体化仪器设备。4.4.2 产品。产品有北斗导航定位系统、GPS、RTK、CORS 站、全站仪、经纬仪、水准仪、测距仪、光学相机、摄像头、声呐、电台、机器人、雷达仪、激光扫描仪、磁场扫描仪、陀螺仪、压力计、流量计、无线定位仪、光学定位仪、手机平板类智能终端、测图仪、绘图仪、网络等。4.4.3 载体。搭载或运行各种采集仪器设备的载体，包括卫星、飞机、车辆、船只、站房、计算机、手机、平板、网络等多种多样。

4.5 定位技术

4.5.1 原始。星相定位、路基无线电导航系统、陀螺惯导和多普勒雷达自主导航。4.5.2 常用。以室外定位为主的技术有：解析测量：图纸、航空摄影测量、测距仪、全站仪、水准仪、经纬仪等。GNSS：中国北斗BDS、美国GPS、欧盟GSNS，俄罗斯GLONASS，及其衍生的CORS站、基准点、观测站等。基站：移动、联通、电信基站定位。混合：基站与GNSS混合定位。4.5.3 新兴。于室内/外定位的新兴技术有：Wifi、RFID射频识别、红外线、超声波、iBeancon 蓝牙、UWB超宽带、ZigBee 无线网络、LED灯光、磁场、图像识别、机器人、有线网络等定位技术。

5 建设实施

5.1 需求

需求调研与分析至关重要：项目的用户、干系人，既有的软硬件环境、数据、系统，功能、性能、市场需求，密级、脱密等。

5.2 用户

明确用户群体、特征、使用特点、数据需求、功能需求、界面需求、性能需求等。

5.3 干系人

影响到系统建设、实施、运行和运维等各方面干系人，如投资人、行业管理部门、厂商/运营商/开发商等。干系人影响系统的投资、周期，甚至夭折。

5.4 软件环境

开发、服务器和终端的软件环境不同，性价比高、瘦客户端、无版权纠纷是选择宗旨。软件环境包括：OS、数据库、GIS平台和开发平台，以及办公、多媒体、安防、浏览器等软件或插件。GIS平台决定着其他配套软件的选择，国产自主平台有MapGIS、SuperMap、GeoStar、CityStar、KQGIS、VrMap 百度、高德等，其中不乏国际品牌。国 际 主 流 平 台 有ArcGIS、SkyLine、MapInfo、InterGraph、Google Earth 等。

5.5 硬件环境

5.5.1 服务器。硬件环境重点是服务器，根据实际情况选用实体、虚拟、云服务器，设置GIS、数据库、应用、CA、备份、杀毒、交换、视频、前置等服务器，按需选择不同的硬件配置。5.5.2 负载与吞吐率。用户并发访问数、访问的数据、调用的服务、每个访问的不同响应时间要求等参数，是决定服务器配置和网络带宽设置的关键，考虑不周就会响应不过来或者丢包，甚至导致服务器的瘫痪。

5.6 数据

来源：既有数据整合、全新生产、在线编辑、大数据交换采集。要充分考虑其标准、对接、工期、难度、密级、工作量等。生产：人员、仪器设备、地理环境条件、季节、安全、工期等。资质：在测绘资质限定范围内接触、生产、使用和管理数据。安全：密级、使用范围、脱密、加密；生命财产安全及其注意事项。培训：技能、设计、安全、注意事项等。时效：元数据、版本控制。类别：基础地理信息、专业地理信息、属性信息；结构化数据、半结构化数据、非结构数据。国家标准：测绘与地理信息标准、编码标准、分类标准、安全标准、信息系统标准等。系统标准：数学基础、对接标准、专业专题要素、属性结构、代码/编码。整饰：地图整饰、配图、分级显示中，要素的显示效果与取舍。流程：生产、使用、更新、发布、管理等流程。更新：更新频率、范围、要素、方法、标准等。

5.7 实现

系统实现是需要多专业人员共同努力和配合实现，专业包括地理信息及建库、相关、数据库、信息系统、程序员、测试等。其基本过程是合同签署、准备、需求调研、详细设计、开发、数据同步生产建设与入库、测试、集成、试运行、验收与运行维护。根据需求调研与分析进行详细设计：功能模块、数据库、结构、界面、后台管理等。通过审批后，才能顺序开始代码编写、数据生产、入库，测试、试运行，验收与运行维护等工作。

5.8 工作范围

地理信息大数据应用系统的开发建设工作，必须书面明确工作范围，否则很有可能无限的增加工作量或无限的延期后果。主要工作内容包括：用户详细需求分析；功能模块设计、展示效果、流程等详细设计；数据成果及更新的详细要求；第三方软硬件采购与维护，应用系统运行维护的内容、范围、方式、方法、时限，培训的场所、教材、讲师等；实时交换或采集数据的接口、协议、维护等。

结束语

地理信息大数据专业人员工作辛苦，但产业可持续发展。限于篇幅，本文未能展开说明。本文仅代表个人观点，欢迎批评指正。