大數(shù)據(jù)時代下對GIS發(fā)展的思考

韓立鋒

摘 要：新一代信息技術(shù)的興起與發(fā)展直接影響地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，例如，物理網(wǎng)與GIS的結(jié)合，云計算與GIS的結(jié)合，移動互聯(lián)網(wǎng)與GIS的結(jié)合，文章將在大數(shù)據(jù)的背景下，分析大數(shù)據(jù)給地理信息系統(tǒng)的發(fā)展帶來的影響。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；地理信息系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：P208 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0170-02

1 概述

“大數(shù)據(jù)”是繼“云計算”之后互聯(lián)網(wǎng)時代掀起的又一個熱潮。大數(shù)據(jù)時代正靠近我們的生活。地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）得到計算機軟硬件系統(tǒng)支持，也擁有對地球表面（包括大氣層）空間中和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、計算、研究、顯示和說明等功能[1]。作為一門涉及面廣的綜合學(xué)科，地理信息系統(tǒng)信息技術(shù)的發(fā)展尤為重要[2]。在互聯(lián)網(wǎng)時代，“大數(shù)據(jù)”這種重要資源增長速率過快，當(dāng)今人類社會的發(fā)展與轉(zhuǎn)型[3]正在被慢慢侵蝕著。地理信息系統(tǒng)也身在其中，以基于位置的服務(wù)（Location Based Service，LBS）為代表的新技術(shù)的加入使得地理信息系統(tǒng)及產(chǎn)業(yè)在獲得發(fā)展機遇的同時也面臨挑戰(zhàn)。

2 大數(shù)據(jù)

2.1 大數(shù)據(jù)定義

IDC（Internet Data Center，即互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）最新的研究結(jié)果顯示全球每18個月新增的數(shù)據(jù)量是人類有史以來全部數(shù)據(jù)量的總和到2020年，每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將達到40ZB，其中傳感器網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)占40%[4]。而且這些數(shù)據(jù)中95%是不精確的，非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)[5]。歸納了（Volume、Varity、Velocity、Veracity、Value）大數(shù)據(jù)的5V特征，以區(qū)別于大眾思維中的“海量數(shù)據(jù)”[6]。

大數(shù)據(jù)和有聯(lián)系的自發(fā)地理信息（volunteered geographic information，VGI）存在聯(lián)系不同需要研究。VGI和大數(shù)據(jù)都以大量個體數(shù)據(jù)匯總后的增值應(yīng)用為目的，VGI應(yīng)用目的優(yōu)先；大數(shù)據(jù)使用過程目的明確，形式呈現(xiàn)多樣化。這一特點使大數(shù)據(jù)應(yīng)用速率增加相當(dāng)快[2]。

2.2 大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀

“云時代”的到來將大數(shù)據(jù)變成了一個焦點。大數(shù)據(jù)中非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)占的分量重。大數(shù)據(jù)技術(shù)具有快速獲得有價值信息的能力[7]。

大數(shù)據(jù)具有很高的商業(yè)價值。數(shù)據(jù)交易可產(chǎn)生很好的效果；為了提高企業(yè)銷售率，增加利潤，我們可以降低營銷成本。數(shù)據(jù)共享、交叉復(fù)用后獲取最大的數(shù)據(jù)價值是大數(shù)據(jù)的價值。

3 大數(shù)據(jù)對GIS的影響

大數(shù)據(jù)中的地理（理論）：在地理學(xué)研究領(lǐng)域中，新數(shù)據(jù)的環(huán)境由大數(shù)據(jù)、開放數(shù)據(jù)與一些集成起來的小數(shù)據(jù)一起構(gòu)成，這種新環(huán)境對現(xiàn)有地理學(xué)理論的證明有很大的幫助。傳統(tǒng)的地理學(xué)理論以均質(zhì)化集合單元的長期變化為分析對象進行勘測研究，在新的數(shù)據(jù)環(huán)境下，所呈現(xiàn)出的即時性、多角度維度、以及細(xì)粒度的變化觀測對于一些關(guān)注異質(zhì)化個體短時間內(nèi)變化的地理學(xué)理論產(chǎn)生有很大的幫助和改善[10]。新地理學(xué)理論的發(fā)展離不開新數(shù)據(jù)環(huán)境[8，9]。

地理（環(huán)境）中的大數(shù)據(jù)：大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、處理和使用無時無刻都在被當(dāng)時條件允許范圍內(nèi)的社會、經(jīng)濟、自然等等地理環(huán)境所影響，而這些地理環(huán)境根據(jù)各方面的原因條件所給予的表達不夠具體，并且是具有選擇性的，產(chǎn)生了盲區(qū)需要克服和改善。數(shù)據(jù)的變化也間接地改變了我們的生活。

3.1 機遇

大數(shù)據(jù)帶來了研究范式的變革[13]。大數(shù)據(jù)可以依靠研究人行為所帶來的移動的軌跡以及所處地理環(huán)境位置的重要特點進行評估。猜測人一天內(nèi)活動的規(guī)律以及活動的范圍。從而得到想要的人體情感態(tài)度以及土地范圍活動區(qū)域內(nèi)的相關(guān)信息。

大數(shù)據(jù)影響著地理學(xué)研究范式的變化趨勢。傳統(tǒng)的地理學(xué)“自上向下”，而現(xiàn)在“自下向上”也開始流行起來。其優(yōu)勢和不足比重各占一半。在空間大數(shù)據(jù)下，地理學(xué)進行學(xué)術(shù)勘測調(diào)查務(wù)必考慮結(jié)果的可驗證性、尺度變化性以及相對不確定性。相關(guān)關(guān)系等重要因素只是其中的一部分而已。

大數(shù)據(jù)能夠在一定程度上克服傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的不足。也為創(chuàng)新地理學(xué)研究的議題提供了機遇。

數(shù)據(jù)時空粒度隨著時間的推移，逐漸越來越變的精細(xì)。地理空間所給予我們的信息儲備也變得越發(fā)重要。地表要素的屬性變化在每時每刻都隨大數(shù)據(jù)時代的地理信息影響，尤其是移動的個體或群體對象，移動的個體或群體對象空間位置和其自身的屬性變化更為明顯，地理大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)促進了地理計算（GeoComputation）與城市計算（urban computing）和社會計算（social computing）的交叉和融合。大數(shù)據(jù)技術(shù)的城市與社會應(yīng)用過程中很多研究場景和內(nèi)容與大數(shù)據(jù)的空間緊密貼合[15]。

大數(shù)據(jù)對人文地理學(xué)的影響也是自然地理學(xué)的影響。在優(yōu)化區(qū)域布局、防災(zāi)減災(zāi)、城市精細(xì)化管理、智慧城市等方面綜合多維的國情地理數(shù)據(jù)影響甚大。這些大數(shù)據(jù)，對人文地理學(xué)研究內(nèi)容與研究范式提供了巨大突破創(chuàng)新的機會。

3.2 挑戰(zhàn)

由于原始樣本的偏差、預(yù)處理方法是否恰當(dāng)?shù)榷喾矫嬉蛩兀乩韺W(xué)者對收集來的大數(shù)據(jù)的質(zhì)量無法進行系統(tǒng)性評估，大數(shù)據(jù)是一個新呈現(xiàn)出來的新鮮事物，研究案例可供借鑒研究的少之又少，條件也不夠充足，所以研究問題片面不夠具體，所以研究的結(jié)果大多數(shù)都不夠足以讓人信服。

“大數(shù)據(jù)”不是“全數(shù)據(jù)”，在研究中需要研究數(shù)據(jù)樣本里的獨特點，集成多源數(shù)據(jù)交互印證是處理大數(shù)據(jù)的代表性問題的一大關(guān)鍵點。大數(shù)據(jù)主要提供了一種對既有模式及規(guī)律的研究調(diào)查手段，這一大發(fā)現(xiàn)對于地理學(xué)的意義不可忽視，使我們能夠接觸到以前從未觸碰過讓人耳目一新的新事物，這對于生物學(xué)發(fā)展有著很大的促進作用。

迄今為止，大數(shù)據(jù)在地理學(xué)中的應(yīng)用，僅僅還停留在校驗印證既有理論的一方面，未取得理論上實質(zhì)的突破與創(chuàng)新。我們今后研究，首先就應(yīng)該將有關(guān)研究中主要思想抓緊，然后將范式需要保留的精華部分進行總結(jié)提煉，以最快的速度研究，從而形成在大數(shù)據(jù)的時代中，存在的地理學(xué)新概念新思想以及新方法的系統(tǒng)論述。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代的來臨對中國的地理信息系統(tǒng)的格局產(chǎn)生了很大的影響。以物聯(lián)網(wǎng)、云計算為首的等多個技術(shù)的發(fā)展將為GIS的發(fā)展帶來更多的便利，也同時給我們帶來了機會。GIS的使用價值為了可以在大數(shù)據(jù)中全權(quán)體現(xiàn)， GIS與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合發(fā)展速率要提高。研究初心不能改變，地理學(xué)者仍要腳踏實地，沉著冷靜客觀地看待“大數(shù)據(jù)”的使用條件，依托地理學(xué)科及專業(yè)知識論證去完成多源數(shù)據(jù)相互檢驗等質(zhì)量評估工作。大數(shù)據(jù)在地理中的應(yīng)用基礎(chǔ)需要一步一個腳印的走出來。

參考文獻：

[1]湯國安，趙牡丹，楊昕，等.地理信息系統(tǒng)（第二版）[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2]胡捍東.大數(shù)據(jù)時代下測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的機遇和挑戰(zhàn)[J].測繪與空間地理信息，2015，38（12）：150-152.

[3]吳志峰，柴彥威，黨安榮.地理學(xué)碰上“大數(shù)據(jù)”：熱反應(yīng)與冷思考[J].地理研究，2015，34（12）：2201-2221.

[4]Adshead A.Data To Grow More Quickly[EB/OL].http：//www.computerweekly.com/news/2240174381/Data-to-grow-more-quickly-says-IDCs-Digital-Universe-study，2012.

[5]Mayer-Schonberger V，Cukier K. Big Data[M].Sheng Yangyan，Zhou Tao. Haungzhou： Zhejiang People's Press，2013.

[6]陸鋒，張恒才.大數(shù)據(jù)與廣義GIS[J].武漢大學(xué)學(xué)報，2014，39（6）：645-654.

[7]中國企業(yè)如何應(yīng)對大數(shù)據(jù)時代的來臨[Z].傳感物聯(lián)網(wǎng)，2013，03.

[8]Batty M. The New Science of Cities. Combidge： The MIT Press， 2013.

[9]Batty M. Big data， smart cities and city planning. Dialogues in Human Geography， 2013，3（3）：274-279.

[10]Graham M， Shelton T. Geography and the future of big data， big data and the future of geography. Dia-logues in Human Geography， 2013，3（3）：255-261.

[11]Kitchin R. Data Revolution： Big Data， Open Data， Data Infrastructures and Their Consequences. Lon-don： Sage， 2014.

[12]Rabari C， Storper M. The digital skin of cities： Urban theory and research in the age of the sensoredand metered city， ubiquitous computing and big data. Cambridge Journal of Regions Econonomy and Soci-ety， 2015，8（1）：27-42.

[13]Collins J P. The fourth paradigm data- intensive scientific discovery. Science， 2010，327（5972）：1455-1456.

[14]陸鋒，劉康，陳潔.大數(shù)據(jù)時代的人類移動性研究[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2014，16（5）：665-672.

[15]余麗，陸鋒，張恒才.網(wǎng)絡(luò)文本蘊涵地理信息抽取：研究進展與展望[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2015，17（2）：127-134.