淺談大數(shù)據(jù)時代下的GIS發(fā)展

林媛媛 林 川 何 德

（1.江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院 江西贛州 341000；2.江西省測繪成果質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心 江西南昌 330046）

0 引言

大數(shù)據(jù)一詞在當(dāng)代的IT 領(lǐng)域可謂是熱門詞語，其的影響力絕不亞于云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)。大數(shù)據(jù)是IT 和GIS 應(yīng)用的必然發(fā)展趨勢。

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）又稱為地學(xué)信息系統(tǒng)或資源與環(huán)境信息系統(tǒng)，是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[1]。作為一門綜合性交叉學(xué)科，地理信息系統(tǒng)（GIS）的長足發(fā)展是與信息技術(shù)的發(fā)展密不可分的。例如：互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)衍生出了WebGIS，云計算的出現(xiàn)催生出了云GIS 等等，新興的大數(shù)據(jù)技術(shù)對于地理信息統(tǒng)（GIS）的影響自然也是不可忽視的。

1 大數(shù)據(jù)產(chǎn)生以及現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)(big data)，或稱巨量資料，指的是所涉及的資料量規(guī)模巨大到無法透過目前主流軟件工具，在合理時間內(nèi)達(dá)到擷取、管理、處理，并整理成為幫助企業(yè)經(jīng)營決策更積極目的的資訊。大數(shù)據(jù)有數(shù)據(jù)量大(Volume)、速度快(Velocity)、種類多(Variety)等特點[2]。

1.1 大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生

大數(shù)據(jù)這個術(shù)語最早期的引用可追溯到apache org的開源項目Nutch。當(dāng)時，大數(shù)據(jù)用來描述為更新網(wǎng)絡(luò)搜索索引需要同時進(jìn)行批量處理或分析的大量數(shù)據(jù)集。隨著谷歌MapReduce 和GoogleFile System（GFS）的發(fā)布，大數(shù)據(jù)不再是僅用來描述大量的數(shù)據(jù)，還涵蓋了處理數(shù)據(jù)的速度[3]。而最早提出大數(shù)據(jù)時代已經(jīng)到來的，是全球知名的咨詢公司麥肯錫。麥肯錫曾在研究報告中指出，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到每一個行業(yè)和義務(wù)職能的領(lǐng)域，也已逐漸成為重要的生產(chǎn)因素，而人們對于海量數(shù)據(jù)的運用將預(yù)示著新一波生產(chǎn)率增長和消費者盈余潮的到來[4]。

1.2 大數(shù)據(jù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著云時代的來臨，大數(shù)據(jù)(Big data)也引起了越來越多的關(guān)注。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)相比較，大數(shù)據(jù)中非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)所占的比例較大。從某種意義上說，大數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)分析的前沿技術(shù)。簡言之，就是從各種各樣類型的數(shù)據(jù)中，快速獲得有價值信息的能力，就是大數(shù)據(jù)技術(shù)[5]。

如今，大數(shù)據(jù)已經(jīng)開始逐漸滲入到我們社會生活的各個層面。隨著社交網(wǎng)絡(luò)的興起，大量的UGC(即用戶生成內(nèi)容)，內(nèi)容、音頻、文本信息、視頻、圖片等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的出現(xiàn)了。另外來自物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量則更大，加上移動互聯(lián)網(wǎng)能更準(zhǔn)確、更快的收集用戶信息，比如位置、生活信息等數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)量來說，目前已經(jīng)進(jìn)入了大數(shù)據(jù)的時代，但因為數(shù)據(jù)發(fā)展的腳步過快而導(dǎo)致對于硬件的要求越來越高，這將是桎梏大數(shù)據(jù)發(fā)展的一個技術(shù)難題。

雖然大數(shù)據(jù)的發(fā)展目前在我國還處于初級階段，但是其商業(yè)價值已突顯現(xiàn)出來。首先，手中握有數(shù)據(jù)的公司站在金礦上，數(shù)據(jù)交易即可產(chǎn)生很好的效益；其次，基于數(shù)據(jù)挖掘會有很多商業(yè)模式誕生，定位角度不同，或側(cè)重數(shù)據(jù)分析。比如幫企業(yè)做內(nèi)部數(shù)據(jù)挖掘，或側(cè)重優(yōu)化，幫企業(yè)更精準(zhǔn)找到用戶，降低營銷成本，提高企業(yè)銷售率，增加利潤[5]。

在未來，數(shù)據(jù)將成為最大的交易商品。但數(shù)據(jù)量大并不能算是大數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的特征是數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)種類多、非標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的價值最大化。因此，大數(shù)據(jù)的價值是通過數(shù)據(jù)共享、交叉復(fù)用后獲取最大的數(shù)據(jù)價值。在筆者看來，未來大數(shù)據(jù)將會如基礎(chǔ)設(shè)施一樣，有數(shù)據(jù)提供方、管理者、監(jiān)管者，數(shù)據(jù)的交叉復(fù)用等，這些將使得大數(shù)據(jù)變成一個潛能巨大的產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，目前大數(shù)據(jù)所形成的市場規(guī)模在51億美元左右，而到2017年，此規(guī)模預(yù)計會上漲到530億美元[6]。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)對GIS的影響

2.1 大數(shù)據(jù)給測繪地信部門帶來的影響

大數(shù)據(jù)時代的到來，某種程度上來講，是對測繪地理信息部門的一個新的挑戰(zhàn)。若是能夠應(yīng)用好手中的大數(shù)據(jù)，勢必會為測繪地理信息部門的未來帶來良性的發(fā)展。不過令人欣喜的是，現(xiàn)在國家測繪地理信息局已充分認(rèn)識到了這一點，并開展地理國情的監(jiān)測，不斷的推進(jìn)地理信息大數(shù)據(jù)在我國的應(yīng)用。

2.2 大數(shù)據(jù)給地理信息企業(yè)帶來的影響

大數(shù)據(jù)時代的到來，對于地理信息企業(yè)來說，它既是推動企業(yè)變革的驅(qū)動力，又意味著商機(jī)。企業(yè)需要重新的思考已有的模式，然后依次來推動企業(yè)進(jìn)行新一次的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，并將技術(shù)與運營管理進(jìn)行結(jié)合，敏銳的抓住大數(shù)據(jù)帶來的商機(jī)，獲取更多的商業(yè)價值與發(fā)展機(jī)會，就可在地理信息的行業(yè)中成功的登頂。

3 在大數(shù)據(jù)背景下GIS的發(fā)展

3.1 GIS 在大數(shù)據(jù)下的發(fā)展模式

隨著大數(shù)據(jù)應(yīng)用的不斷推進(jìn)，以及移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和云計算的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)也正以飛一般的速度快速發(fā)展著。在大數(shù)據(jù)技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)的支持下，移動GIS的終端應(yīng)用可以獲得充分的數(shù)據(jù)支持。同時，移動GIS可以通過網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)獲得各類GIS 服務(wù)，例如瓦片服務(wù)、分析服務(wù)等，并且通過終端應(yīng)用的開發(fā)，實現(xiàn)復(fù)用已有的GIS 服務(wù)，將終端應(yīng)用與服務(wù)端應(yīng)用實現(xiàn)有機(jī)整合。通過與GIS 服務(wù)的交互，將大運算量、高負(fù)載度的功能交由后端來處理實現(xiàn)，從而進(jìn)一步的實現(xiàn)擴(kuò)展移動GIS應(yīng)用領(lǐng)域的目的。

另一方面來說，應(yīng)用服務(wù)平臺是地理空間框架的支持系統(tǒng)，其作為一個開放的資源共享和應(yīng)用集成的公共服務(wù)平臺，在大數(shù)據(jù)的模式下，其將能夠為我們提供一些后端作用的啟示，同時，這些數(shù)據(jù)無論是圖形或圖像大多來自于不同的應(yīng)用或行業(yè)數(shù)據(jù)源，這就要求系統(tǒng)能夠把半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)有效融合起來。

最后還要提及的便是，大數(shù)據(jù)給我們提供了非常有意義的認(rèn)識，即地理信息技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用中所實現(xiàn)的信息共享，將能夠為更多的用戶提供有效且統(tǒng)一的數(shù)據(jù)展示手段。

3.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在GIS 領(lǐng)域中的應(yīng)用

目前，在GIS 領(lǐng)域中對于海量數(shù)據(jù)的存儲、處理等問題日漸突顯。如應(yīng)用遙感技術(shù)采集的地理信息、真三維GIS 下的數(shù)據(jù)量激增等等。對于大數(shù)據(jù)的存儲、分析以及處理等問題的研究就顯的尤為關(guān)鍵[8]。若是解決了以上的問題，那么在遙感方面數(shù)據(jù)的處理，以及三維地理空間的表達(dá)將更為精確。

3.3 GIS 在大數(shù)據(jù)下所面臨的挑戰(zhàn)

3.3.1 大數(shù)據(jù)的存儲問題。地理空間的數(shù)據(jù)量正以爆發(fā)式速率不斷的增長著，并且地理空間數(shù)據(jù)又多呈現(xiàn)出非結(jié)構(gòu)化的屬性，因此地理空間數(shù)據(jù)集具有典型的大數(shù)據(jù)特征。于是對海量的空間數(shù)據(jù)存儲這一問題，一直都是GIS中一個重點的研究方向。如何將GIS中的大里數(shù)據(jù)進(jìn)行共享，如何對大數(shù)據(jù)的文件進(jìn)行管理與保護(hù)，如何解決大量的重復(fù)數(shù)據(jù)等問題，都將成為GIS 在大數(shù)據(jù)時代下所面臨的新挑戰(zhàn)。

3.3.2 大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理。超大量的GIS 數(shù)據(jù)信息通過各種各樣的方式不斷的匯集起來，而原有的對數(shù)據(jù)的組織、分析處理等方法變得越來越無法適應(yīng)這巨大量的數(shù)據(jù)。那么如何提高數(shù)據(jù)的實時更新率，如何提高海量計算的能力，來滿足用戶的應(yīng)用需求等，這些問題與挑戰(zhàn)在大數(shù)據(jù)時代下變得更加的嚴(yán)峻。

4 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)時代的來臨以及物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)的發(fā)展將為GIS的發(fā)展來前所未有的機(jī)遇，同時也將對中國的地理信息系統(tǒng)的格局產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。大數(shù)據(jù)技術(shù)要想在GIS中得到充分的利用，地理信息部門以及企業(yè)要對大數(shù)據(jù)技術(shù)有足夠的認(rèn)識，未雨綢繆，加快GIS 與大數(shù)據(jù)技術(shù)的結(jié)合發(fā)展，充分的挖掘大數(shù)據(jù)這個金礦，以此來得到大數(shù)據(jù)為GIS所帶來的大價值。

[1]宋建華,盧英君,祝秋麗.GIS的應(yīng)用與發(fā)展的探討[J].測繪與空間地理信息,2004,27(4):18- 19.

[2]陳維崧,陳慶秋.基于云計算的GIS 研究[J].測繪與空間地理信息,2011,34(1):157-159.

[3]Steve Lohr.The Age of Big Data.New York Times,February 11,2012.

[4]李國杰.大數(shù)據(jù)研究的科學(xué)價值[J].中國計算機(jī)學(xué)會通訊,2012,8(9):8-15.

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

[6]互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時代來襲：蘊藏創(chuàng)業(yè)空間待挖掘.最科技,2012,10.

[7]李國杰,程學(xué)旗.大數(shù)據(jù)研究：未來科技及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重大戰(zhàn)略領(lǐng)域[J].中國科學(xué)院院刊,2012,27(6):647-657.

[8]喬朝飛.大數(shù)據(jù)及其對測繪地理信息工作的啟示[J].測繪通報,2013(1):107-109.