地理信息系統中大數據的應用分析

高金龍

（山東國建土地房地產評估測繪有限公司，山東 濟南 250101）

現階段，大數據技術的發展為地理信息行業的進步提供巨大的推動作用。大數據技術自身具備一定的優勢和特點，能夠有效應用在地理信息系統中，并為地理信息系統的完善提供關鍵基礎。因此，需要加強對大數據的認識和了解，加強大數據在地理信息系統中的應用，凸顯大數據的關鍵價值[1]。

1 大數據

“大數據”一詞最早于20 世紀80 年代由美國未來學家AlvinToffler 在其著作中提出，不過，到目前為止還沒有一個公認的定義。大數據已經超越了GIS 領域在傳統數據挖掘技術的能力范圍，并且虛擬現實和互聯網的快速發展使得大數據逐漸呈現出數據海量性、復雜性等特征。同時，“互聯網+”的提出更加快了網絡信息的發展和增長的步伐。2017 年，劉先林院士就在其發表的論文中對“互聯網+”時代GIS 的智能特征進行了論述并對其展望，指出“互聯網+”時代GIS 主要有作業范圍更廣、重復采集頻率更高、粒度更小、分辨率更高、精度更高、后處理更智能化、與大數據相融合和增強型GIS 對3DGIS提出了更高的要求?？梢?，互聯網對于GIS 行業的發展起著非常重要的推動作用，其為GIS 帶來了許多的機遇。然而，互聯網對GIS 的挑戰也在逐步增加。

2 地理信息系統概述

地理信息系統在應用過程中，主要依靠計算機硬件設施通過對地表空間數據的采集，收集整理，從而形成關于地標信息數據的資料庫。各行各業的發展都離不開地理信息系統所建立的數據資料庫，測繪行為更是離不開地理信息系統的支持。由此可見，地理信息系統的完善為測繪地理信息的高效推進做出了巨大貢獻。另外，地理信息系統收集的數據涉及的范圍非常廣泛，其所收集的數據具有明顯的特征，這些特征通常表現為數據關聯性強，數據豐富。

3 測繪地理信息服務在大數據時代面臨的機遇和挑戰

首先，收集數據的途徑明顯拓展。數據是提供測繪地理信息服務的基礎，在傳統的測繪地理信息中，需要由人工廣泛收集數據，不僅效率低而且不能保證數據的精確性，更重要的是難以實現大量數據支持。而應用大數據技術，即使在脫離人工的條件下也可以快速準確地收集大量數據，極大地提升了測繪地理信息服務水平。其次，提升了信息需求。結合前文的分析可以得知，在信息技術不斷發展的背景下，測繪地理信息服務開始走入人們的日常生活，人們對此也越來越關注，而且當前政府機構針對測繪地理信息管理制定了很多有效政策，使其在民生方面的作用得到了進一步發揮。在信息爆炸式增長的今天，人們對信息的需求越來越大，由此提升了信息的消費量，帶動了測繪地理信息服務的發展，使其發展空間得到了極大的拓展。最后，促進工作效率的不斷提升。應用大數據技術不僅可以快速收集大量數據，而且還能快速分析整理有用數據，改變了人工分析整理數據的傳統模式，極大地提升了工作效率[2]。

4 大數據技術在地理信息系統中應用的改善措施

4.1 提升數據存儲效率

信息化技術的發展，為大數據技術的廣泛應用提供了重要基礎。在很多行業，大數據的有效應用，為其發展合理縮減了運行成本，并提升了數據信息的存儲效率和存儲數量，為后續工作的開展帶來了很大的幫助。在地理信息系統中，單個計算機磁盤能夠擁有30TB 的容量，為地理信息處理工作的開展打下堅實的基礎，并為地理信息系統的發展提供巨大的空間。然而，由于地理信息系統功能相對較多，且數據內容和數據形式較為多樣化，在數據處理上有一定的難度。為了能夠實現大數據的有效應用，還要提高地理信息系統中的數據存儲效率，保證地理信息系統自身的存儲容量，并實現對地理信息系統中數據的整合。首先，需要提高地理信息系統中硬件設備的性能，根據設備運行狀況，進行升級和優化，從而增加數據信息的存儲空間，滿足大數據時代地理信息系統數據處理的要求和標準。其次，對現有軟件進行改善和優化，從數據處理工作進行著手，提高單位空間下數據的存儲量，并通過數據壓縮等形式，在相同存儲條件下提升數據存儲量。

4.2 在地理信息服務與城鄉規劃中的應用

1.在明確城鄉規劃目標和要求后，管理部門要召開評審會，聽取有關專家意見建議并及時更改。

2.在當前的規劃審查工作中，規劃審查員利用計算機信息技術將規劃與軟件程序相結合，提高規劃審查水平。

3.將項目和檢查結合起來，即實地勘察，這使得規劃技術主管的工作更加精細。為了提高評估效率，可以利用無人機技術進行高效率的評估，通過移動網絡和實地調查等方法對地理大數據技術進行測量。

4.3 積極拓展資源

相關企業應積極拓展內部資源，不斷增加資源儲存量，提升儲存、分析、整理資源的能力，同時將內部資源安全對接網絡資源，并要不斷聚集重點資源，然后將相關資源高效應用到測繪地理信息服務當中，以充分發揮信息資源的作用。如果企業本身實力有限，不能達到以上要求，可以和相關企業或者社會組織、政府機構等開展合作，共同挖掘資源并共享資源。另外，要在整體優化的基礎上對資源的分配和使用進行統籌規劃，并通過多方聯系對資源體系加以完善。

4.4 提升數據庫可伸縮性和可擴展性

目前，地理信息系統逐漸朝向現代化的方向發展，且地理信息系統中的數據量也在快速增長，對數據轉換以及管理等工作提出了更高的要求和標準，要保證地理信息系統數據的可伸縮性以及可擴展性。對于地理信息系統而言，如果采用較為傳統的方式進行數據的管理，需要針對當前數據庫的信息進行拓展并分析。在地理信息產業發展進程中，關系型數據庫使用較多，對其進行升級和優化，為地理信息系統數據庫的升級提供重要保障。還要對數據進行升級，并根據相關要求和標準等，對數據庫中現有內容進行區分。這一系列的操作不僅會消耗一定的時間成本，可能還會造成資源的浪費。另外，在地理信息系統中，還要加強對服務器本身狀態的關注，保證服務器自身的性能符合相關工作的實際需求。在地理信息系統中，非結構化數據信息相對較多，從而造成程序的獨立性受到了不同程度的影響。為了能夠及時處理好此類情況，需要對地理信息系統進行科學有效的處理。如果使用非規范化的處理方式，可能會增加數據維護難度。將大數據應用于地理信息系統中，要保證地理信息數據庫的拓展，并提升其整體性能。

4.5 地理信息系統的防控體系

很多行業都存在安全漏洞，地理信息系統環境下大數據平臺數據信息也難以避免。我們國家相對其他發達國家，大數據平臺建立興起較晚，存在一些數據泄露、數據庫被盜取、視頻及圖像被竊取等安全隱患。在當前大數據平臺的安全防護架構中可以了解到，區域界線防護主要通過部署防火墻、IDS 及ACL 等設置來實現，導致無法將邊界防護能力部署到接入層，結果就是感知層海量數據監控設備只能依靠自身能力對抗潛在風險。由于大數據平臺下地理信息系統安全領域尚未完善，不能采用傳統網絡安全的解決方式，如購買殺毒安全軟件以達到立竿見影的效果來保障視頻監控網絡的安全。建議開展對大數據環境下的信息邊緣安全保障體系的相關技術研究，期待采用新方式、新技術，為下一代大數據平臺安全發展繪制切實可行的技術藍圖。

4.6 在構建大型數據處理平臺中的應用

地圖的內容比較多，信息量比較大，包括測量信息、航拍信息和測量工作信息等，信息存儲格式多樣，有文字的形式和圖片的形式。其中的一些信息（如表達式、音頻格式和視頻格式）的年代相對陳舊。大數據的應用改善了這一問題，構建完整的大數據管理平臺，對不同的信息數據進行分類，利用先進的數據處理技術對數據進行分類存儲，并根據實際需要進行適當的數據計算，可以實現對不同結構信息的科學處理。

4.7 存儲資源池建設

隨著用戶需求的不斷提升，必然要求利用大數據技術、IT 技術和物聯網技術等高新技術，為海量地理數據的存儲、處理、開發利用等提供新的視角，使地理信息服務向智能化、個性化、娛樂化發展，提升地理信息獲取智能化水平。

1.海量存儲資源池。針對日常作業任務中產生的大量過程數據以及最終的檔案成果數據，應該選擇擴展性強、成本低、高冗余的存儲類型，而集群式分布式存儲系統可以很好地滿足上述條件。集群分布式存儲系統采用分布式架構，具有良好的橫向擴展能力，存儲性能和容量隨著存儲節點的增加而線性增長，并能提供多種服務接口，且具有對數億級的非結構化文檔進行快速的讀取和檢索的能力。同時通過萬兆交換機實現高性能服務器及分布式存儲的互聯。該系統在內存、硬盤以及插槽等方面需具有良好的擴展性,不僅能夠滿足檔案、災備等對海量的數據存儲需求,同時也可以滿足虛擬化及高性能計算的存儲要求，同時良好的擴展能力可以滿足不斷發展的業務需求。

2.核心數據庫。隨著越來越多的服務數據、專題應用數據等數據庫的建設，綜合地理信息數據需要實現多來源、多類型、多尺度、多時相地理信息的混合存儲、統一管理和集成展現。而采用FC-SAN（存儲區域網絡）通過將存儲設備、連接設備和接口集成在一個高速網絡中，可使存儲空間得到更加充分的利用，并且安裝和管理更加有效。FC-SAN 針對關鍵任務數據庫應用提供了很好的優化，其中包括響應時間、可用性和可擴展性等方面。其中的性能、數據一致性和可靠性可以確保關鍵數據的安全。高可用性和故障切換環境可以確保更低的成本、更高的應用水平。

3.低延時應急服務。測繪技術和測繪成果作為準確掌握突發事件災情險情的重要手段，是實施減災救災的基礎依據，而優化多源災害信息獲取能力，提升數據處理環境和處理效率，需要通過構建高性能的計算及存儲環境方能滿足實時的要求。全閃存高性能存儲可解決海量數據處理、大數據分析、大數據挖掘及數據庫等核心應用問題，用更短的數據處理時間獲得更加精確的監測數據，為應急搶險救援提供更加高效、精準的監測信息，提高應急測繪保障服務能力。全閃存高性能存儲具備大容量、高性能、高可靠性等諸多優點，并可以與已部署的混閃存儲進行集群部署，實現存儲空間的統一管理，實現數據平滑遷移，不影響現有業務，實現存儲容災。

5 大數據在GIS 中的應用展望

地理時空大數據在未來還會繼續以爆炸式增長，未來Linux 與云計算將快速發展，IT 行業最終將會成為社會基礎建設的重要部分。同時ARM 的低功耗計算平臺將會突飛猛進發展，并且推動物聯網的快速發展。智慧城市將成為這一時代的大浪潮，位置信息、GIS 服務信息將會變成城市中不可缺少的一部分。王爾琪等研究者在2015 年的論文中對未來GIS 發展的技術趨勢進行了展望，除了云計算和低功耗計算平臺外，還有移動應用、數據開放、大數據分析、“地理智慧”、三維技術、開源軟件、社會化軟件等領域的快速發展會帶動GIS 行業的融合性，使地理科學研究者、地理愛好者和地理信息服務的使用者都參與到地理信息的認知、挖掘的過程中來。在2015 年，國務院正式印發《促進大數據發展行動綱要》，部署了大數據的發展與管理工作。未來大數據將推動產業發展，促進大數據的共享和利用，這將成為GIS 領域高速發展的一個良好契機。

6 結語

總而言之，在地理信息系統中，通過對大數據的有效應用，從根本上提升數據處理和數據存儲能力，為地理信息工作的開展提供關鍵基礎。及時掌握大數據的相關內容，并意識到大數據在地理信息系統中應用的關鍵作用，采取合理有效的措施，從而實現對地理信息系統的優化和升級，促使地理信息行業的進步與發展[3]。