地理信息可視化大數據系統分析

1、前言
伴隨着IT技術的飛速發展，人類社會已步入信息化時期，人類活動和社會經濟發展所累積的專業知識和工作經驗依靠智能化技術積累成大量的數據資源。步入二十一世紀，隨着互聯網技術、移動互聯和物聯網技術的盛行，數據資源正展現爲類型和經營規模的迅速擴大，比如中國電商企業淘寶公司每日均值約有6000萬賬號登錄和20億PV，滬深兩市每日4個鐘頭的交易時間會產生三億條以上逐筆成交數據，騰訊企業各種數據儲存量（經壓縮解決後）超出100PB。大量數據資源爲數據發掘和剖析從而發覺和運用數據使用價值出示了前所未有的機會，大數據時期早已來臨。
1980年，知名未來學者阿爾文·托夫在《第三次浪潮》一書裏寫到：假如說IBM的服務器打開了信息化改革的序幕，那麼“大數據”纔算是第三次浪潮的華彩協奏曲。自2009年開始，“大數據”變成了互聯網信息技術行業的流行詞彙。在2011年，美國知名諮詢管理顧問公司麥肯錫明確提出大數據時期的見解：“數據，早已滲入現如今的每一個製造行業和業務職能行業，稱之爲重要的生產要素”。同一年三月，美國奧巴馬政府部門就在白宮網站更新了《大數據研究和發展倡議》，將爲此投入兩億美金以上資產，用以產品研發大數據重要技術，以佔領數據資源綜合利用的主陣地。諸多徵兆莫不說明大數據身後潛在着極大的使用價值。那麼，究竟什麼叫大數據？百度百科界定大數據或稱海量資料，指的是所涉及到的材料規模巨大到沒法透過現階段主流工具軟件，在有效時間內做到獲取、管理、解決並梳理變成協助企業運營決策更積極目的的新聞資訊。
具體來說，大數據關鍵有4個特性：一是數據規模極大，從TB級別上升到PB級別上述；二是數據種類繁雜，包含網絡日記、視頻、照片、地理位置信息等多種類型數據；三是使用價值相對密度低，以視頻爲例子，持續無間斷監控過程中，可能有效的數據僅僅有一兩秒；四是響應速度快，遵照“一秒定律”，就可以從多種類型的數據中迅速得到 高使用價值的信息。
大數據做爲一種新式戰略資源，提供了一個在虛擬信息世界中掌握和了解客觀事物世界的前所未有的機遇。地理信息製造行業做爲信息產業鏈的關鍵支系，應把握住大數據技術和運用所產生的機遇與挑戰，面向最廣大的羣衆在地理信息大數據採集、剖析與服務項目層面展開體制自主創新，促進地理信息製造行業的迅速發展壯大。
2、以數據爲關鍵的地理信息製造行業
從上世紀50年代GIS（地理信息系統）問世開始，地理信息製造行業就以數據爲關鍵逐漸穩步發展，其關鍵業務採集、查驗、解決、建庫和派發服務項目無一不是重點圍繞數據展開的。數據是地理信息製造行業的生命。
現階段，測繪工程地理信息系統內早已累積了很多的地理信息數據：全國重力、三角、水平及GPS大地測量成效，包含2500餘個2000座標系國家GPS地面基準點，近五萬個2000座標系國家地面基準點，20多個重力測量點和120多個重力核心，1600多個全國通訊衛星持續運作站點；全世界1:100萬矢量素材數據、DEM數據，全國1:25萬DLG、DEM、DOM數據，全國1:5萬DLG、DEM、DOM數據，各省市（自治州、市轄區）覆蓋重污染區域的1:500-1:10000大比例尺地質圖數據，中西部掛畫（1027個縣）矢量和影像數據及各種專題講座數據等；超出五百萬張的航空公司影像數據，覆蓋陸地國土超出7000萬平方公里（含反覆覆蓋範圍）的繁雜像素衛星影像數據，覆蓋所有土地的10～30米像素衛星影像，對重點地區基礎進行必要覆蓋的優於5米像素的衛星影像數據，以及像素優於2.1米的225TB（截止2012年）的資源三號衛星影像數據。
上述地理信息數據成效（含歷史數據）線上儲存量超出560TB，線下儲存量超出1.3PB，而且線上數據成效以每一年不少於300TB的增加量拓展。這種內容豐富、種類繁雜的地理信息數據是地理信息大數據的基本，能夠 儘快推動地理信息工作中服務大局、服務社會、服務民生。
客觀性而言，沒有地理信息數據，地理信息服務項目無從說起；沒有海量、產業化、多種類的地理信息大數據，地理信息智能服務將困難重重。在即將到來的“智慧中國”時期，有着大量數據級別、高使用價值成分的地理信息大數據是推動測繪工程地理信息服務項目邁向智能化系統、智慧化轉型發展的必由之路。大數據的發展壯大是必然趨勢，是打開智慧時期的必然要求。測繪工程地理信息是國家關鍵發展戰略信息資源，基本建設地理信息大數據具備長遠的實際意義和明顯的實際規定。
3、地理信息大數據發展壯大中的牽制要素
現階段，地理信息系統已累積了大數據量級別和多類型的地理信息數據，但應客觀見到地理信息大數據發展壯大中的牽制要素。一是伴隨着大數據時期的來臨，應探尋更多不一樣的獲取地理信息數據的精確測量方式，爲大量室內空間數據的累積出示繁雜方式，大數據的經營者已不限於傳統定義上的技術專業單位，大量地來源於數量諸多的羣衆及其傳感器；二是目前地理信息大數據的使用價值仍未充分運用出來，大數據與數據大不相同，其最重要的內涵是根據全體人員數據集而不是任意數據集的剖析，以獲得智能化的、深層次的和有使用價值的信息。現階段地理信息數據運用離智慧發展壯大的規定還存有極大的差別，必須緊密聯繫實際發展壯大需要，充足發掘地理信息大數據的實用價值；三是地理信息大數據派發服務項目方式還需自主創新，服務項目目標還需拓展，將全新最齊的地理信息大數據成效以最短的時間服務到最衆多的政府部門、機關事業單位、國防安全和羣衆手上。
3.1傳統式數據採集體制的牽制
地理信息數據的採集是地理信息製造行業的基本階段，是大數據的創造階段。傳統式的地理信息數據採集體制是新項目驅動器下的方案模式，即中央級測繪工程地理信息企業申請辦理國家項目立項後，將每日任務工程分包到每個省部級測繪工程地理信息企業，分頭機構數據採集和質量檢驗，再集中匯交展開數據建庫、剖析與服務項目。這類採集方式在測繪工程信息化工作上充分發揮了關鍵功效，具備數據規範統一和管理方法高效等特性。另外，應當見到，這類方式存有數據獲得面不廣，無法列入市縣級測繪工程企業和總數諸多的羣衆採集的地理信息；另一方面，數據的種類固化，升級時間長，現勢性不高，以1:5萬基本地理數據庫爲例子，全國性範疇的升級週期時間一般需要3-5年；第三層面，傳統式數據採集體制靈活度不高，反應時間長，無法考慮緊急測繪工程等實時或準實時服務項目規定。
3.2傳統式數據剖析構架的牽制
地理信息製造行業傳統上以數據勞動密集型、IO勞動密集型解決主導，伴隨着大數據技術的發展和新形勢下客戶的要求轉變，測算勞動密集型解決慢慢佔據一席之地。在有關電子計算機裝備配備層面，大中型大數據處理網絡服務器關鍵配備在國家級數據管理中心的保密局域網絡內，別的地理信息企業難以使用；另外，傳統式的地理信息優化算法受限於初期電子計算機技術的牽制，以串行通信測算主導，無法及時改善爲並行算法，無法考慮大數據自然環境下分佈式系統並行計算的構架規定，迫不得已在價格昂貴的SMP（對稱性多解決）網絡服務器上運作，本單位或有業務關係的別的單位的數量諸多的電腦設備沒法合理運用。
3.3傳統式數據服務項目方式的牽制
大數據運用的根本目地是將發掘、剖析得到的數據使用價值，迅速全方位向客戶服務，服務目標是政府部門、機關事業單位、國防部門及其民衆的最大結合。不然，大數據就失去所有或一部分存有使用價值。傳統式的地理信息服務項目主要面對保密單位，在社會經濟和軍隊建設及其應急抗災中充分發揮了關鍵功效，比如2014年，國家級別管理中心向客戶出示數據超出5TB，成效顯著。但是，應當見到，在面對非保密的機關事業單位、社會發展公衆服務層面，存在的問題：一是數據內容較少，僅限可公佈的低分辨率、低精密度的地理信息數據；二是現勢性不高，“舊數據”多，全新數據時效性超出一年上述，別的數據多超出三年，這種客戶數目更多，對於此事是不滿意的；三是作用不強，主要的面向保密企業的數據出示以人工服務主導、互聯網方式輔助，面向非保密企業的數據出示集中在“天地圖”網址，因爲武器裝備能力不足，朝向大量客戶服務存有等待的時間較長、服務項目起伏等不足。
4、地理信息大數據基本建設的關鍵整改措施
從實質剖析，無論是美國的Google、Facebook，還是中國的淘寶網、百度搜索，大數據來自於民衆、服務於民衆。民衆是數據的關鍵經營者，數據的使用價值關鍵服務於民衆。
近些年，伴隨着互聯網技術、導航定位技術和移動智能終端技術的快速發展壯大，傳統式的地理信息技術以及運用發生了顛覆性的轉變，地理信息服務項目方式從單邊的Web運用（容許很多的客戶瀏覽小量Web站點出示的地理信息）慢慢向互動式的雙重合作（客戶能夠 同時是地理信息的使用人和服務提供者）改變。此次改變促使每個人都是參加者，針對大家每一個人而言，既是地理信息大數據的使用人又可以是經營者，進而完成理信息數據迅速且持續的被建立、升級和引入，而且極大地減少了地理信息獲得和散播的時間。
在2007年GoodChild初次明確提出了青年志願者地理信息（VGI）的定義，覺得VGI務必結合團體智慧、Web2.0和新地理等三要素，在其中團體智慧是生命，Web2.0是專用工具，新地理是定義，這體現了網絡時代地理信息新的獲得與運用方法，即來源於民衆、服務民衆的新方式。VGI是由很多外行客戶運用3S（GIS、RS、GPS）技術自發性建立的地理信息，客戶根據互聯網技術、移動互聯在線協作的方法，以一般手執GPS終端設備、對外開放獲得的高像素遙感圖像，及其個人空間認知能力的地理專業知識爲基本參照，建立、編寫、管理方法、維護保養的地理信息[7]。VGI已經產生影響廣泛的新興地理信息製造行業。2012年初，美國知名的社交網絡精準定位服務供應商Foursquare和全世界領跑的IT生產商蘋果公司均公佈棄用GoogleMaps，轉爲現階段發展前途寬闊且數據完全免費的VGI網址OpenStreetMap。VGI早已對傳統式的地理信息數據製造行業造成了強勁的衝擊性。
根據上述剖析，地理信息大數據的採集、剖析、服務必須持續發掘新理念，提升原來測繪專業單位進行數據採集、質量檢驗、解決、剖析和建庫的閉合環路，提升主要面向技術專業客戶服務的牽制。
4.1地理信息大數據採集
現階段，大部分地理信息系統是根據由上而下的方法創建的，只有官方服務提供者能夠 採集、解決、公佈和維護保養數據資源，這類體製造成 了資源維護保養技術非常複雜，限定了客戶的參加，導致奉獻資源的不夠。地理信息大數據的採集，一方面要堅持不懈傳統式的數據採集的優勢，適度擴張數據採集接受面（如市級測繪工程企業），另一方面積極主動引進VGI數據。
VGI數據關鍵來自於民衆的自發性個人行爲，每一個人都能夠變成地理信息數據的採集者，每個人都是數據的經營者。長期性定居的住戶會對附近的地理自然環境（地名大全、交通出行公路網）擁有比較詳細的掌握，在現階段，在其中的一部分信息是無法根據自動化技術的方式得到 的。比如，技術專業單位根據航空攝影得到 一個地區清楚的像片後，需要在中後期投入很多的人力資源、物力資源和資金纔可獲得其詳盡的地名大全註記。因而，應啓動民衆，以“每個人都是傳感器”的構思，擺脫地理信息技術專業工作人員和民衆之間的界線，合理融合坐落於全球每個角落裏的人們把握的自身附近的各種各樣信息，控制成本，提高工作效率，將地理信息大數據迅速共享和散播。
在地理信息製造行業內，將模式採集的地理信息數據與VGI數據的結合，造就出積極向上的滿足移動互聯時期用戶需求的大數據成效。
4.2地理信息大數據剖析
針對傳統式的串行通信處理的大數據處理，根據保密廣域網，面向省部級測繪工程企業對外開放國家級別管理中心的大數據處理網絡服務器，靈活運用珍貴的雲計算服務器；針對能夠 分佈式系統並行處理的大數據解決，根據保密廣域網，靈活運用省部級測繪工程企業的中低檔服務器空間，統籌兼顧，搭建根據雲計算技術的大數據剖析自然環境。
針對VGI數據，因爲青年志願者是自發性奉獻數據，會存有數據遍佈不勻稱，持續性不一致乃至不正確等難題，給VGI數據的解決產生挑戰。VGI數據務必歷經處理和質量檢測以確保數據的方式合理和內容合法合規。在這個基礎上，根據Hadoop等雲計算架構，運用MapReduce技術開發設計分佈式系統並行算法，面向保密廣域網啓用雲計算服務器，展開地理信息大數據剖析。
4.3地理信息大數據服務項目
民衆是地理信息大數據的最後使用人，是地理信息大數據服務項目的關鍵目標。在國家信息保密政策法規批准的前提條件下，提升可公佈大數據的像素和精密度。另外，根據VGI數據，動態更新傳統式地理信息數據庫，提高現勢性，經濟發展比較發達地域和災難多發區數據時效應在一年以內；豐富內容，數據層和特性信息不可低於GoogleMap。此外，提高“天地圖”網址電子計算機和互聯網裝備水準，選用性價比較高的Hadoop雲計算架構和非關聯型數據庫，在全國性佈置好幾個雲計算技術中心，全方位提高網址服務水平。
地理信息大數據派發服務項目，要迅速將大數據以及剖析成效與有關運用公佈到最廣大的用戶羣當中，到民衆中去，爲公衆服務。
5、結語
將大數據與VGI核心理念緊密結合，立足於傳統式地理信息數據成效，搭建地理信息大數據，優化分析和服務體制，充分發揮地理信息大數據的核心理念，即地理信息大數據來源於民衆，地理信息大數據服務民衆。