論時(shí)空大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用

● 文| 李德仁馬軍邵振峰

1. 武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2. 地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心

論時(shí)空大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用

● 文| 李德仁1，2馬軍1，2邵振峰1，2

1. 武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2. 地球空間信息技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心

時(shí)空大數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)相比，具有空間性、時(shí)間性、多維性、海量性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，其云計(jì)算方法和挖掘技術(shù)是目前國(guó)際遙感科學(xué)技術(shù)的前沿領(lǐng)域之一。 本文圍繞遙感大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)、時(shí)空大數(shù)據(jù)云計(jì)算和遙感大數(shù)據(jù)挖掘等關(guān)鍵問(wèn)題，深入探討了時(shí)空大數(shù)據(jù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用，并展望了時(shí)空大數(shù)據(jù)的發(fā)展前景。

時(shí)空大數(shù)據(jù) 云計(jì)算 遙感云 位置云 遙感大數(shù)據(jù)挖掘

一、引言

時(shí)空大數(shù)據(jù)是最重要的大數(shù)據(jù)之一，其表達(dá)與組織是數(shù)據(jù)內(nèi)容準(zhǔn)確度量和價(jià)值提煉的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)局部表達(dá)方式的缺陷是難以應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，因此大數(shù)據(jù)的全局表達(dá)能力是其最本質(zhì)的特性。大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)內(nèi)部復(fù)雜關(guān)系是數(shù)據(jù)核心價(jià)值所在，時(shí)空大數(shù)據(jù)的價(jià)值在于時(shí)間、空間、對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。然而，時(shí)空大數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系和動(dòng)態(tài)演化使得關(guān)系的表達(dá)和計(jì)算變得異常困難。時(shí)空大數(shù)據(jù)的服務(wù)價(jià)值在于其背后隱含規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和利用，時(shí)空大數(shù)據(jù)不同于局部數(shù)據(jù)的獨(dú)特價(jià)值在于其背后隱含著對(duì)應(yīng)的大尺度事件信息，對(duì)其的理解因時(shí)空跨度大和對(duì)象、行為復(fù)雜變得尤為困難。當(dāng)前時(shí)空大數(shù)據(jù)已成為本領(lǐng)域?qū)W術(shù)前沿，主要研究和探索數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)中對(duì)象、行為、事件間的對(duì)應(yīng)規(guī)律，針對(duì)時(shí)空大數(shù)據(jù)高效表達(dá)與組織問(wèn)題，探索時(shí)空全局冗余產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)理，突破數(shù)據(jù)壓縮和長(zhǎng)期保存的瓶頸，針對(duì)時(shí)空大數(shù)據(jù)多維關(guān)聯(lián)與協(xié)同計(jì)算問(wèn)題，構(gòu)造對(duì)象相似和目標(biāo)空間約束協(xié)同計(jì)算模型，克服虛警數(shù)據(jù)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)的影響，針對(duì)時(shí)空大數(shù)據(jù)模式發(fā)現(xiàn)與價(jià)值提煉問(wèn)題，揭示大尺度事件的演化推理機(jī)理，突破大尺度安全事件理解的局限。例如，當(dāng)前正在建設(shè)的智慧城市是在數(shù)字城市建立的基礎(chǔ)框架上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將現(xiàn)實(shí)的城市與數(shù)字城市進(jìn)行有效融合，自動(dòng)和實(shí)時(shí)地感知現(xiàn)實(shí)城市中人和物的各種狀態(tài)和變化，基于時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)由云計(jì)算中心處理其中海量和復(fù)雜的計(jì)算與控制，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城市管理和公眾生活提供各種智能化的服務(wù)。也就是說(shuō)，一個(gè)智慧的城市，需要運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、時(shí)空大數(shù)據(jù)集成等新一代信息技術(shù)，來(lái)促進(jìn)城市規(guī)劃、建設(shè)、管理和服務(wù)智慧化的新理念和新模式。

二、時(shí)空大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

“大數(shù)據(jù)”一詞首先出現(xiàn)在2008年9月《Nature》雜志發(fā)表的一篇名為“Big Data: Wikiomics”的文章上（Mitch，2008）。2011年2月，《Science》雜志也出版?？癉ealing with Data”。2012年3月，美國(guó)投資2億美元啟動(dòng)“大數(shù)據(jù)研究和發(fā)展計(jì)劃”，旨在提高和改進(jìn)人們從大數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)的能力。面對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，國(guó)際上的專家學(xué)者針對(duì)大數(shù)據(jù)處理開(kāi)展了一系列的探索和研究。2012年在印度新德里舉行的首屆大數(shù)據(jù)分析國(guó)際會(huì)議上，與會(huì)代表達(dá)成共識(shí)，認(rèn)為大數(shù)據(jù)的表達(dá)、檢索、挖掘是大數(shù)據(jù)處理面臨的三大挑戰(zhàn)。目前，對(duì)“大數(shù)據(jù)”的研究已經(jīng)逐漸發(fā)展成為信息科學(xué)的主要研究趨勢(shì)（Craglia 等，2012；Pareek和Cupta，2012；Poja和Anand，2013）。然而，迄今為止，“大數(shù)據(jù)科學(xué)”尚未有統(tǒng)一定義，但是科學(xué)家普遍認(rèn)為它是以海量的多元異構(gòu)數(shù)據(jù)為主要研究對(duì)象，以大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和理解方法為主要研究?jī)?nèi)容，以新興的計(jì)算技術(shù)為主要研究工具，以擴(kuò)展人類對(duì)數(shù)據(jù)的利用能力為主要目標(biāo)的一門(mén)新興的綜合性學(xué)科（Craglia等，2012）。它主要針對(duì)當(dāng)前海量（volume）、多元（variety）和高速更新（velocity）數(shù)據(jù)的處理問(wèn)題，重點(diǎn)研究如何將當(dāng)前高速發(fā)展的計(jì)算技術(shù)用于數(shù)據(jù)處理/挖掘、有效地利用數(shù)據(jù)、從海量多元的數(shù)據(jù)本身去發(fā)現(xiàn)新的知識(shí)。

在智慧城市的建設(shè)和應(yīng)用中，無(wú)所不在的傳感器網(wǎng)將產(chǎn)生反映自然和人類活動(dòng)的百萬(wàn)兆（TB）級(jí)到十億兆（PB）級(jí)和萬(wàn)億兆（EB）級(jí)數(shù)據(jù)。越來(lái)越多的數(shù)據(jù)使世界進(jìn)入真正的大數(shù)據(jù)時(shí)代，其中大量的與時(shí)空位置有關(guān)的數(shù)據(jù)稱為時(shí)空大數(shù)據(jù)。

時(shí)空大數(shù)據(jù)由于其所在空間的空間實(shí)體和空間現(xiàn)象在時(shí)間、空間和屬性三個(gè)方面的固有特征，呈現(xiàn)出多維、語(yǔ)義、時(shí)空動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的復(fù)雜性，因此，需要研究時(shí)空大數(shù)據(jù)多維關(guān)聯(lián)描述的形式化表達(dá)、關(guān)聯(lián)關(guān)系動(dòng)態(tài)建模與多尺度關(guān)聯(lián)分析方法，時(shí)空大數(shù)據(jù)協(xié)同計(jì)算與重構(gòu)提供快速、準(zhǔn)確的面向任務(wù)的關(guān)聯(lián)約束。具體特點(diǎn)包括：

1）時(shí)空大數(shù)據(jù)包含對(duì)象、過(guò)程、事件在空間、時(shí)間、語(yǔ)義等方面的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

2）時(shí)空大數(shù)據(jù)具有時(shí)變、空變、動(dòng)態(tài)、多維演化特點(diǎn)，這些基于對(duì)象、過(guò)程、事件的時(shí)空變化是可度量的，其變化過(guò)程可作為事件來(lái)描述，通過(guò)對(duì)象、過(guò)程與事件的關(guān)聯(lián)映射，建立時(shí)空大數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)模型。

3）時(shí)空大數(shù)據(jù)具有尺度特性，可建立時(shí)空大數(shù)據(jù)時(shí)空演化關(guān)聯(lián)關(guān)系的尺度選擇機(jī)制；針對(duì)不同尺度的時(shí)空大數(shù)據(jù)的時(shí)空演化特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)象、過(guò)程、事件關(guān)聯(lián)關(guān)系的尺度轉(zhuǎn)換與重建，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)的多尺度關(guān)聯(lián)分析。

4）時(shí)空大數(shù)據(jù)時(shí)空變化具有多類型、多尺度、多維、動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)特點(diǎn)，對(duì)關(guān)聯(lián)約束可進(jìn)行面向任務(wù)的分類分級(jí)，建立面向任務(wù)的關(guān)聯(lián)約束選擇、重構(gòu)與更新機(jī)制，根據(jù)關(guān)聯(lián)約束之間的相關(guān)性，可建立面向任務(wù)的關(guān)聯(lián)約束啟發(fā)式生成方法。

5）時(shí)空大數(shù)據(jù)具有時(shí)間和空間維度上的特點(diǎn)，實(shí)時(shí)地抽取階段行為特征，以及參考時(shí)空關(guān)聯(lián)約束建立態(tài)勢(shì)模型，實(shí)時(shí)地覺(jué)察、理解和預(yù)測(cè)導(dǎo)致某特定階段行為發(fā)生的態(tài)勢(shì)。可針對(duì)時(shí)空大數(shù)據(jù)事件理解與預(yù)測(cè)問(wèn)題，研究空間大數(shù)據(jù)事件行為的本體建模和規(guī)則庫(kù)構(gòu)建，為異常事件的模式挖掘和主動(dòng)預(yù)警提供知識(shí)保障，可針對(duì)相似的行為特征，時(shí)空約束和事件級(jí)別來(lái)挖掘事件模式并構(gòu)建大尺度事件及其應(yīng)對(duì)方案的規(guī)則庫(kù)。

三、時(shí)空大數(shù)據(jù)的云計(jì)算

時(shí)空大數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)、處理、查詢和分析后，才可更好地用于各類應(yīng)用從而提供智慧服務(wù)，因此對(duì)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、查詢和分析的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高。針對(duì)這一處理需求，當(dāng)前都是基于云計(jì)算技術(shù)，建立從基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)、平臺(tái)到服務(wù)的一體化時(shí)空信息云平臺(tái)，將各類應(yīng)用中的時(shí)空大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理，并按照實(shí)際需求進(jìn)行處理、存儲(chǔ)、管理并提供相應(yīng)服務(wù)，滿足各類智慧應(yīng)用。遙感云和位置云是基于云計(jì)算技術(shù)的兩類典型時(shí)空大數(shù)據(jù)服務(wù)。

1.遙感云

遙感云是將海量的各類遙感數(shù)據(jù)和遙感平臺(tái)提供的復(fù)雜的遙感處理與分析功能放在遠(yuǎn)程的云計(jì)算平臺(tái)中，把遙感數(shù)據(jù)發(fā)布為一類數(shù)據(jù)服務(wù)，把各類遙感圖像處理功能發(fā)布為功能服務(wù)，把遙感分析需要用到的各類模型發(fā)布為模型服務(wù)，把一些經(jīng)過(guò)實(shí)踐應(yīng)用后形成的固化服務(wù)流程發(fā)布為服務(wù)鏈，利用云計(jì)算平臺(tái)彈性的計(jì)算能力，用戶無(wú)需搭建專用環(huán)境，只需要根據(jù)需求選擇服務(wù)后即可獲取最終結(jié)果。武漢大學(xué)測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的OpenRS2Cloud就是一個(gè)典型的基于云計(jì)算技術(shù)的提供遙感云服務(wù)的空間信息處理平臺(tái)。OpenRS2Cloud采用可伸縮、開(kāi)放式的平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，能夠?qū)?shù)據(jù)資源、計(jì)算資源進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控與任務(wù)分配（李德仁等，2010）。國(guó)內(nèi)外算法研究人員和數(shù)據(jù)商將算法和數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)即可享受相應(yīng)服務(wù)，用戶無(wú)需搭建專用環(huán)境，只需要選擇數(shù)據(jù)和算法后即可獲取最終結(jié)果。相關(guān)的說(shuō)明以及源代碼可以通過(guò)以下網(wǎng)址獲?。篽ttp://www.openrs.org/wiki/。

圖1 遙感云實(shí)現(xiàn)的洪水淹沒(méi)范圍分析示例

圖1是利用該平臺(tái)上的智慧城市遙感云服務(wù)實(shí)現(xiàn)流域洪水淹沒(méi)范圍分析的示例，用戶只需要提出關(guān)注洪水淹沒(méi)范圍的請(qǐng)求，提供該服務(wù)的遙感云就會(huì)自動(dòng)尋找該區(qū)域淹沒(méi)前后影像、對(duì)影像進(jìn)行配準(zhǔn)等預(yù)處理、執(zhí)行變化檢測(cè)并把變化結(jié)果返回給用戶。整個(gè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)服務(wù)、功能服務(wù)都是通過(guò)遙感云來(lái)完成的，圖中藍(lán)色部分為湖泊正常水位范圍，綠色部分為洪水淹沒(méi)范圍。

借助大數(shù)據(jù)科學(xué)的相關(guān)技術(shù)，開(kāi)展對(duì)海量多元異構(gòu)遙感數(shù)據(jù)的研究，不僅可以豐富“大數(shù)據(jù)科學(xué)”的內(nèi)涵，而且將有效地破解遙感對(duì)地觀測(cè)所面臨的“大數(shù)據(jù)，小信息”的困局，具有十分重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

2.位置云

“位置云”是指基于3S技術(shù)、IT技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)等，提供與位置相關(guān)的各類服務(wù)或需求解決方案。一類典型的位置云服務(wù)應(yīng)用就是將手機(jī)接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)與其他定位相關(guān)的傳感器信息傳輸?shù)皆朴?jì)算中心，通過(guò)實(shí)時(shí)解算，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外高精度的手機(jī)連續(xù)位置定位和實(shí)時(shí)導(dǎo)航。北斗位置云平臺(tái)的應(yīng)用領(lǐng)域見(jiàn)圖2，而地理國(guó)情監(jiān)測(cè)員、災(zāi)情報(bào)告員、森林調(diào)查員、地質(zhì)勘測(cè)隊(duì)員、土地調(diào)查員、城管員、公安交警人員等國(guó)家公務(wù)員和車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶是位置云服務(wù)的主要用戶。

圖2 北斗位置云公共服務(wù)平臺(tái)

2012年12月27日，北斗系統(tǒng)對(duì)中國(guó)及周邊地區(qū)正式提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)，定位精度達(dá)到水平方向10m、垂直方向10m，測(cè)速精度大于 0.2 m/s。2013年11月，中國(guó)在泰國(guó)春武里府建成首個(gè)北斗衛(wèi)星海外連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS）示范站。北斗在泰國(guó)等低緯度東盟地區(qū)的精度與性能優(yōu)于GPS，可用于智慧交通中車(chē)輛控制和智能駕駛，三站測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 北斗在泰國(guó)三站測(cè)試結(jié)果

四、時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘

基于數(shù)據(jù)表達(dá)、信息組織與知識(shí)發(fā)現(xiàn)等不同層次的數(shù)據(jù)挖掘方法，實(shí)現(xiàn)時(shí)空大數(shù)據(jù)挖掘，是時(shí)空大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。例如，可基于遙感大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)夜光遙感影像支持下的全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)方式調(diào)查全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要依賴于統(tǒng)計(jì)部門(mén)、國(guó)際組織以及各國(guó)媒體。一般而言，傳統(tǒng)調(diào)查方式獲得全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的時(shí)效性較差。特別對(duì)于統(tǒng)計(jì)力量薄弱或政局不穩(wěn)定的國(guó)家而言，獲取社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息較為困難并且可信度較低。夜間燈光（夜光）遙感為監(jiān)測(cè)全球社會(huì)經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)提供了一條新的途徑。大量的統(tǒng)計(jì)分析表明，世界各國(guó)生產(chǎn)總值的空間分布與夜間燈光存在較強(qiáng)的相關(guān)性[1-2]。

對(duì)于GDP估算而言，由于夜光能夠客觀的反映區(qū)域的繁榮程度，因此能夠克服統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的誤差以及空間信息量不足等問(wèn)題?；谟?jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，結(jié)合GDP統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和夜光影像，可以修正不同區(qū)域GDP以及GDP增長(zhǎng)率[3-4]。例如，國(guó)際社會(huì)對(duì)緬甸1992-2002年的GDP年均增長(zhǎng)率的估算值為8.6%，而通過(guò)夜光數(shù)據(jù)修正后的年均增長(zhǎng)率為4.3%[3]。此外，GDP的統(tǒng)計(jì)單元一般為行政區(qū)劃，因此缺乏較為準(zhǔn)確的空間信息。通過(guò)夜光影像、人口密度、土地覆蓋等數(shù)據(jù)，建立GDP空間分配模型，從而獲得全球GDP格網(wǎng)圖[5]。夜光的長(zhǎng)期變化能夠較好的反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期走勢(shì)，而夜光的短期劇烈變化能夠反映區(qū)域武裝沖突以及對(duì)應(yīng)的人道主義災(zāi)難。通過(guò)對(duì)夜光影像的長(zhǎng)時(shí)間序列分析，發(fā)現(xiàn)夜光影像能夠較好的評(píng)估不同區(qū)域受到武裝沖突的影響程度[6-8]。加州大學(xué)洛杉磯分校的Agnew等人通過(guò)對(duì)比不同時(shí)期伊拉克的夜光影像，發(fā)現(xiàn)了駐伊美軍在2007年開(kāi)展的軍事行動(dòng)未能扭轉(zhuǎn)巴格達(dá)的安全局勢(shì)，質(zhì)疑了小布什政府的伊拉克政策[6]?？屏_拉多州立大學(xué)的Witmer等人利用了夜光影像對(duì)車(chē)臣戰(zhàn)爭(zhēng)和格魯吉亞的武裝沖突進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)夜光影像能夠較好的反映居民遷徙和油井燃燒的現(xiàn)象，從而證明了夜光影像對(duì)于評(píng)估區(qū)域武裝沖突的可行性[7]。武漢大學(xué)李熙等人對(duì)全球169個(gè)國(guó)家的1992-2010年的夜光影像進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)了戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)往往導(dǎo)致夜光減少，夜光的波動(dòng)較大的國(guó)家發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)的幾率較高等現(xiàn)象[8]。

2011-2014年，敘利亞內(nèi)戰(zhàn)已導(dǎo)致至少10萬(wàn)人喪生。然而，絕大部分關(guān)于敘利亞的報(bào)道無(wú)法反映敘利亞內(nèi)戰(zhàn)的全貌，而夜光遙感影像為評(píng)估敘利亞局勢(shì)提供了一條途徑。圖3表明，敘利亞內(nèi)戰(zhàn)已導(dǎo)致敘利亞全境夜光顯著降低。

另外，基于全球中低高分辨率遙感數(shù)據(jù)，包括MODIS、HJ-1A/B、Landsat TM/OLI、GF-1、SPOT、RapidEye等，綜合多源遙感影像中不同作物在影像上呈現(xiàn)不同的光譜、紋理特征，以及作物具有的季相節(jié)律性和物候變化的規(guī)律性等特點(diǎn),進(jìn)行作物分類識(shí)別和產(chǎn)量估算。圖4是利用遙感影像監(jiān)測(cè)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)的示例，圖5是利用遙感大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)東南亞棕櫚油月產(chǎn)量估計(jì)的示例。利用遙感大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)遙感監(jiān)測(cè)，基于遙感大數(shù)據(jù)提取農(nóng)作物信息作為農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)或產(chǎn)量估算的模型參數(shù)，進(jìn)一步進(jìn)行農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析。禾訊科技就是目前國(guó)內(nèi)最領(lǐng)先的衛(wèi)星大數(shù)據(jù)應(yīng)用企業(yè)，其基于遙感大數(shù)據(jù)得到的最有覆蓋度的農(nóng)產(chǎn)品基本面信息已經(jīng)獲得金融市場(chǎng)發(fā)布機(jī)構(gòu)的認(rèn)可。遙感大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取的第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，還將在能源、國(guó)際貿(mào)易、保險(xiǎn)、漁業(yè)、城市動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)勘探等領(lǐng)域中提供重要的信息。

圖3 敘利亞及周邊夜光遙感數(shù)據(jù)對(duì)比圖

圖4 全球作物長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)

圖5 東南亞棕櫚油月產(chǎn)量估計(jì)

五、結(jié)論與展望

大數(shù)據(jù)研究蘊(yùn)含著巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科研價(jià)值，已引起各國(guó)的高度重視。近幾年，《Nature》和《Science》等國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)刊物相繼出版專刊探討對(duì)大數(shù)據(jù)的研究。大數(shù)據(jù)也已經(jīng)成為科技界和企業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。時(shí)空大數(shù)據(jù)一方面具有一般大數(shù)據(jù)的大規(guī)模、多樣性、快變性和價(jià)值性的特點(diǎn)，另一方面還具有與對(duì)象行為對(duì)應(yīng)的多源異構(gòu)和復(fù)雜性、與事件對(duì)應(yīng)的時(shí)/空/尺度/對(duì)象動(dòng)態(tài)演化、對(duì)事件的感知和預(yù)測(cè)特性。目前來(lái)看，國(guó)際上的時(shí)空大數(shù)據(jù)科學(xué)的研究仍處于起步階段，需要面向具體應(yīng)用開(kāi)展深入研究。例如在國(guó)防領(lǐng)域，整體態(tài)勢(shì)感知是現(xiàn)代化國(guó)防的關(guān)鍵，具有整體獲取特性的遙感大數(shù)據(jù)在國(guó)防上意義重大；在氣象領(lǐng)域，空間信息是氣象預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)，能融合時(shí)空大數(shù)據(jù)的氣象大數(shù)據(jù)將為大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)災(zāi)害監(jiān)測(cè)提供強(qiáng)有力的支撐；在交通領(lǐng)域，融合了地理位置信息、空間信息的時(shí)空大數(shù)據(jù)將是應(yīng)急處置的重要決策依據(jù)，可以提高應(yīng)急交通指揮決策的科學(xué)性。因此，進(jìn)一步研究時(shí)空大數(shù)據(jù)表示、度量和理解的基本理論和方法，揭示時(shí)空大數(shù)據(jù)與現(xiàn)實(shí)世界對(duì)象、行為、事件間的對(duì)應(yīng)規(guī)律，將大有可為。

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國(guó)家重大設(shè)備專項(xiàng)(No.2012YQ16018505)；科技支撐計(jì)劃(No.2013BAH42F03)；教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才資助計(jì)劃(NCET-12-0426)；湖北省自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目（No.2013CFA024）和武漢大學(xué)創(chuàng)新人才項(xiàng)目（No.2042014kf0212）