云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息中的應(yīng)用

張殿康

（東營億緯測繪地理信息有限公司，山東 東營 257000）

0 引 言

目前，測繪地理信息主要涉及工程測量、數(shù)字測圖等內(nèi)容。傳統(tǒng)測繪地理信息管理主要采用人工手段，信息采集效率不高，部分信息資源被嚴(yán)重浪費(fèi)。通過配合使用云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大信息采集覆蓋面積，確保測繪地理信息能夠在提升各行業(yè)空間規(guī)劃水平中發(fā)揮出重要作用[1]。

1 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

1.1 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)是一種分布式計(jì)算手段，主要借助網(wǎng)絡(luò)云將巨大的數(shù)據(jù)處理程序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o數(shù)個小程序，然后利用多服務(wù)裝置組成的系統(tǒng)對這些小程序展開全面分析，并將分析結(jié)果最終反饋給用戶。在云計(jì)算技術(shù)早期發(fā)展階段，主要借助分布式計(jì)算完成任務(wù)發(fā)布、計(jì)算結(jié)果合并等內(nèi)容。通過有效使用云計(jì)算技術(shù)，能夠在極短的時間內(nèi)完成巨大數(shù)據(jù)體處理工作，為各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。現(xiàn)階段，云計(jì)算已從原有的單一分布式計(jì)算手段轉(zhuǎn)變?yōu)榧植际接?jì)算、效用計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲以及虛擬化等功能于一體的管控模式，最大限度地?cái)U(kuò)大了計(jì)算空間，提高了計(jì)算結(jié)果的全面性與精準(zhǔn)度[2]。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各領(lǐng)域生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)過程中。大數(shù)據(jù)的起始計(jì)量單位巨大，數(shù)據(jù)種類豐富，包括日志、音頻、圖片、地理位置等信息，對信息采集及處理能力的要求較高。現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度進(jìn)一步加快，內(nèi)部信息量巨大但價值密度持續(xù)下降，需要借助功能強(qiáng)大的機(jī)器算法提煉出有價值的信息，從根本上提升信息資源利用率。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)相比，大數(shù)據(jù)技術(shù)的時效性特征更加顯著。在大數(shù)據(jù)時代下，各領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)著重提升數(shù)據(jù)管控水平，積極挖掘數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用空間與應(yīng)用潛力[3-5]。

2 測繪地理信息技術(shù)種類

現(xiàn)階段，科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，測繪地理信息技術(shù)也衍生出了更多種類，為提高測繪質(zhì)量、擴(kuò)大測繪覆蓋面、提升測繪結(jié)果精準(zhǔn)度奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。通過將云計(jì)算技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合在一起，能夠進(jìn)一步提升測繪地理信息應(yīng)用水平，確保測繪地理信息能夠在具體應(yīng)用期間充分發(fā)揮出應(yīng)有作用。

2.1 時空大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

當(dāng)前各類規(guī)劃工作的任務(wù)量巨大，測繪期間涉及到不同時段、多維時空數(shù)據(jù)。為從根本上提升數(shù)據(jù)利用率，需要配合使用多維時空大數(shù)據(jù)技術(shù)，如多源異構(gòu)時空數(shù)據(jù)融合技術(shù)、三維建模技術(shù)以及影像信息智能技術(shù)等。多源異構(gòu)時空信息技術(shù)需要在同一時空參考系統(tǒng)下對時空數(shù)據(jù)進(jìn)行分類編碼，實(shí)現(xiàn)不同地理實(shí)體數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，為后續(xù)規(guī)劃及測繪圖紙編制提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)形式。三維自動建模技術(shù)可以將多元數(shù)據(jù)自動融合并建立起三維模型，使測繪結(jié)果更加具象化。影像信息智能提取技術(shù)主要是對遙感影像目標(biāo)進(jìn)行自動檢索、要素智能識別與提取，為空間規(guī)劃編制以及空間管理工作提供重要數(shù)據(jù)支撐[6-8]。同時，利用時空大數(shù)據(jù)處理技術(shù)還可以輔助構(gòu)建社會感知網(wǎng)絡(luò)與空天地一體化網(wǎng)絡(luò)體系，使規(guī)劃工作整體趨向于全維度空間轉(zhuǎn)變。

2.2 時空大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

時空大數(shù)據(jù)分析技術(shù)主要是配合使用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）模型及GIS各專題專項(xiàng)分析模型對網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與分析，切實(shí)提高測繪水平，保障數(shù)據(jù)應(yīng)用效果。時空大數(shù)據(jù)模型建設(shè)工作需要設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析技術(shù)，配合使用數(shù)據(jù)分析、評價、模擬與預(yù)警手段，對時空數(shù)據(jù)進(jìn)行充分挖掘，從根本上提高空間數(shù)據(jù)利用率。在時空大數(shù)據(jù)分析體系規(guī)劃過程中，需要著重關(guān)注規(guī)劃分析模型的編制工作，評估地區(qū)資源環(huán)境承載力、國土空間開發(fā)適宜性。在規(guī)劃審批階段應(yīng)用時空大數(shù)據(jù)分析技術(shù)時，應(yīng)當(dāng)構(gòu)建空間指標(biāo)審查模型，確保審查工作能夠高效可靠開展。

2.3 多維動態(tài)可視技術(shù)

多維動態(tài)可視化技術(shù)融合了傳統(tǒng)技術(shù)體系，配合使用了GIS、數(shù)字沙盤、多媒體以及全景視頻等技術(shù)手段，從根本上提升了空間信息數(shù)據(jù)的傳輸效率，使國土測繪信息能夠更加直觀地展現(xiàn)在工作人員面前，便于工作人員直觀了解到地理空間現(xiàn)狀、變化規(guī)律等信息。多維動態(tài)可視化技術(shù)主要包括視覺表達(dá)、數(shù)據(jù)分析、精細(xì)化管控等環(huán)節(jié)，可服務(wù)于各項(xiàng)規(guī)劃項(xiàng)目。通過在多維動態(tài)可視系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間配合使用移動網(wǎng)絡(luò)客戶端，也可以將測繪結(jié)果及時向公眾公開共享，進(jìn)一步提升公眾對國土空間治理工作的參與積極性[9]。

2.4 3S技術(shù)

3S技術(shù)主要包括全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）技術(shù)、遙感（Remote Sensing，RS）技術(shù)、GIS技術(shù)。其中，GPS技術(shù)能夠切實(shí)保障測繪結(jié)果的精準(zhǔn)性與可靠度，幫助測繪人員全面收集空間信息資源，對國土空間展開精準(zhǔn)定位及圖像控制點(diǎn)測量。RS技術(shù)的探測范圍更大，成圖速度更快，能夠在距離目標(biāo)較遠(yuǎn)或不接觸測量目標(biāo)的情況下收集更加直觀實(shí)時的高精度遙感圖像。現(xiàn)階段RS技術(shù)也陸續(xù)與數(shù)據(jù)處理4D產(chǎn)品有機(jī)結(jié)合在一起，被應(yīng)用在規(guī)劃地圖與專項(xiàng)圖制作過程中，能夠幫助策劃人員綜合分析空間變化規(guī)律。GIS系統(tǒng)可以滿足數(shù)據(jù)輸入、存儲、運(yùn)算等要求，輔助國土資源規(guī)劃工作人員做出更加科學(xué)合理的決策。

3 云計(jì)算技術(shù)在測繪地理信息中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，測繪地理云計(jì)算系統(tǒng)主要包括以下4種類型。一是專用云，借助第三方平臺開展管理工作，可布設(shè)在企業(yè)系統(tǒng)以及應(yīng)急備用設(shè)備上；二是共用云，不同機(jī)構(gòu)共享云端，可以完成共同任務(wù)或特殊執(zhí)行任務(wù)，借助機(jī)構(gòu)開展管理工作或利用第三方平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，主要應(yīng)用在企業(yè)管理與應(yīng)急備用設(shè)備中；三是公用云，借助云服務(wù)產(chǎn)業(yè)提供云端服務(wù)，可滿足公眾及任意產(chǎn)業(yè)群體使用要求；四是混合云，能夠滿足數(shù)據(jù)及應(yīng)用移動標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化處理要求，共同運(yùn)行兩種或兩種以上的云端系統(tǒng)。

借助云計(jì)算技術(shù)，能夠?yàn)閿?shù)據(jù)儲備中心提供更加安全可靠的數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，避免測繪數(shù)據(jù)在采集與后期運(yùn)用期間出現(xiàn)丟失等問題。同時，云系統(tǒng)的操作更加便捷，對用戶端設(shè)備要求低，操作更為靈活。測繪地理大數(shù)據(jù)難以使用單臺計(jì)算機(jī)處理，需要借助分布式計(jì)算架構(gòu)和云計(jì)算分布式處理技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫、云存儲與虛擬化技術(shù)等提高數(shù)據(jù)處理效率。通過分析云計(jì)算技術(shù)的可行性，發(fā)現(xiàn)云計(jì)算平臺更加符合測繪行業(yè)現(xiàn)有技術(shù)模式與發(fā)展要求，實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源共享目標(biāo)，從根本上提升測繪信息的應(yīng)用價值。通過分析云計(jì)算技術(shù)管理效果，發(fā)現(xiàn)行業(yè)云內(nèi)部設(shè)備資源需要有專業(yè)團(tuán)隊(duì)維護(hù)，確保系統(tǒng)始終處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)。現(xiàn)有測繪地理信息服務(wù)工作的特征更為鮮明，應(yīng)當(dāng)借助云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理空間大數(shù)據(jù)共享目標(biāo)，有序推動地理信息服務(wù)行業(yè)智能化、現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程[10]。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行高效存儲、管理、計(jì)算以及分析，從根本上提升了原有信息的利用率。當(dāng)前，地理信息數(shù)據(jù)主要包括各類數(shù)據(jù)庫等結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和文檔、圖表、影像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。由于地理測繪信息逐步呈現(xiàn)出多源異構(gòu)特征，應(yīng)著重建立起大數(shù)據(jù)處理平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行有效存儲與管理。例如利用分布式文件系統(tǒng)（Hadoop Distributed File System，HDFS）平臺開展大數(shù)據(jù)分布式處理工作，建立數(shù)據(jù)管理集群，數(shù)據(jù)管理集群節(jié)點(diǎn)需要根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)量規(guī)模以及測繪地理工作內(nèi)容合理配置，實(shí)現(xiàn)集群節(jié)點(diǎn)協(xié)同作業(yè)目標(biāo)。分布式文件系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算機(jī)集群規(guī)模可以按照地理測繪信息服務(wù)工作實(shí)際開展要求進(jìn)行靈活調(diào)整，具有較為顯著的兼容性和可拓展性，能夠滿足地理測繪工作信息動態(tài)管理要求。借助數(shù)據(jù)切換手段，可以使大規(guī)模數(shù)據(jù)文件得到更好的存儲與備份。除此之外，借助分布式文件系統(tǒng)制定系統(tǒng)冗余副本機(jī)制，可以在提高地理測繪數(shù)據(jù)安全性的基礎(chǔ)上，提升數(shù)據(jù)容錯性。在任意一部分出現(xiàn)問題或數(shù)據(jù)管控中心運(yùn)行故障的情況下，副本文件及節(jié)點(diǎn)仍能為各行業(yè)提供正常的測繪地理信息服務(wù)。

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展地理信息數(shù)據(jù)挖掘工作，可以對不同結(jié)構(gòu)的地理空間數(shù)據(jù)展開全面分析，更為精準(zhǔn)地判別測繪地理信息內(nèi)容，為測繪及各行業(yè)規(guī)劃工作提供重要決策依據(jù)。

5 云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息中的應(yīng)用管控

為充分發(fā)揮云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息行業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢，相關(guān)管控部門需要做好云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，切實(shí)提升數(shù)據(jù)整體管控水平。現(xiàn)階段，測繪地理信息行業(yè)建立了專門的大數(shù)據(jù)開發(fā)小組，以切實(shí)提升大數(shù)據(jù)處理水平，保障大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用效果。在大數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化管理工作開展時，定期組織大數(shù)據(jù)技術(shù)委員會就現(xiàn)階段測繪地理信息大數(shù)據(jù)應(yīng)用情況進(jìn)行全面研討，及時發(fā)現(xiàn)并解決大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用期間的各類問題，制定具備較強(qiáng)可操作性與靈活性的專題計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)信息公開共享目標(biāo)。在云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用期間，應(yīng)制定統(tǒng)一地理空間信息應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，滿足地圖共享、數(shù)據(jù)共享、地理空間數(shù)據(jù)通用描述以及自動化傳感數(shù)據(jù)整合等要求。目前與云計(jì)算工作有關(guān)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)日漸成熟，例如傳感器觀測標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等。

6 結(jié) 論

現(xiàn)階段，云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息管理工作中的應(yīng)用效果較為顯著。通過在測繪地理信息中應(yīng)用云計(jì)算與大數(shù)據(jù)等高新型技術(shù)，能夠從根本上提升測繪信息資源的利用率，提高測繪工作的質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)智慧測繪目標(biāo)，為促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。