云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息中的應用

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，部分信息資源被嚴重浪費。通過配合使用云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠進一步擴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 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

1.1 云計算技術(shù)

云計算技術(shù)是一種分布式計算手段，主要借助網(wǎng)絡云將巨大的數(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。在云計算技術(shù)早期發(fā)展階段，主要借助分布式計算完成任務發(fā)布、計算結(jié)果合并等內(nèi)容。通過有效使用云計算技術(shù)，能夠在極短的時間內(nèi)完成巨大數(shù)據(jù)體處理工作，為各領域生產(chǎn)經(jīng)營建設提供強大的網(wǎng)絡服務?，F(xiàn)階段，云計算已從原有的單一分布式計算手段轉(zhuǎn)變?yōu)榧植际接嬎恪⑿в糜嬎?、并行計算、網(wǎng)絡存儲以及虛擬化等功能于一體的管控模式，最大限度地擴大了計算空間，提高了計算結(jié)果的全面性與精準度[2]。

1.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)

現(xiàn)階段，大數(shù)據(jù)技術(shù)被廣泛應用在各領域生產(chǎn)經(jīng)營建設過程中。大數(shù)據(jù)的起始計量單位巨大，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?，F(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度進一步加快，內(nèi)部信息量巨大但價值密度持續(xù)下降，需要借助功能強大的機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，各領域應當著重提升數(shù)據(jù)管控水平，積極挖掘數(shù)據(jù)資源的應用空間與應用潛力[3-5]。

2 測繪地理信息技術(shù)種類

現(xiàn)階段，科學技術(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、擴大測繪覆蓋面、提升測繪結(jié)果精準度奠定了堅實的技術(shù)基礎。通過將云計算技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合在一起，能夠進一步提升測繪地理信息應用水平，確保測繪地理信息能夠在具體應用期間充分發(fā)揮出應有作用。

2.1 時空大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

當前各類規(guī)劃工作的任務量巨大，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)進行分類編碼，實現(xiàn)不同地理實體數(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進行自動檢索、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)絡與空天地一體化網(wǎng)絡體系，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各專題專項分析模型對網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)進行挖掘與分析，切實提高測繪水平，保障數(shù)據(jù)應用效果。時空大數(shù)據(jù)模型建設工作需要設計數(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、模擬與預警手段，對時空數(shù)據(jù)進行充分挖掘，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)劃審批階段應用時空大數(shù)據(jù)分析技術(shù)時，應當構(gòu)建空間指標審查模型，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、數(shù)據(jù)分析、精細化管控等環(huán)節(jié)，可服務于各項規(guī)劃項目。通過在多維動態(tài)可視系統(tǒng)設計期間配合使用移動網(wǎng)絡客戶端，也可以將測繪結(jié)果及時向公眾公開共享，進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)能夠切實保障測繪結(jié)果的精準性與可靠度，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定位及圖像控制點測量。RS技術(shù)的探測范圍更大，成圖速度更快，能夠在距離目標較遠或不接觸測量目標的情況下收集更加直觀實時的高精度遙感圖像?，F(xiàn)階段RS技術(shù)也陸續(xù)與數(shù)據(jù)處理4D產(chǎn)品有機結(jié)合在一起，被應用在規(guī)劃地圖與專項圖制作過程中，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、運算等要求，輔助國土資源規(guī)劃工作人員做出更加科學合理的決策。

3 云計算技術(shù)在測繪地理信息中的應用

現(xiàn)階段，測繪地理云計算系統(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，可布設在企業(yè)系統(tǒng)以及應急備用設備上；二是共用云，不同機構(gòu)共享云端，可以完成共同任務或特殊執(zhí)行任務，借助機構(gòu)開展管理工作或利用第三方平臺進行數(shù)據(jù)管理，主要應用在企業(yè)管理與應急備用設備中；三是公用云，借助云服務產(chǎn)業(yè)提供云端服務，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)及應用移動標準化、專業(yè)化處理要求，共同運行兩種或兩種以上的云端系統(tǒng)。

借助云計算技術(shù)，能夠為數(shù)據(jù)儲備中心提供更加安全可靠的數(shù)據(jù)存儲服務，避免測繪數(shù)據(jù)在采集與后期運用期間出現(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)難以使用單臺計算機處理，需要借助分布式計算架構(gòu)和云計算分布式處理技術(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。通過分析云計算技術(shù)的可行性，發(fā)現(xiàn)云計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，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源共享目標，從根本上提升測繪信息的應用價值。通過分析云計算技術(shù)管理效果，發(fā)現(xiàn)行業(yè)云內(nèi)部設備資源需要有專業(yè)團隊維護，確保系統(tǒng)始終處于安全可靠的運行狀態(tài)。現(xiàn)有測繪地理信息服務工作的特征更為鮮明，應當借助云計算技術(shù)實現(xiàn)地理空間大數(shù)據(jù)共享目標，有序推動地理信息服務行業(yè)智能化、現(xiàn)代化發(fā)展進程[10]。

4 大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息中的應用

大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)?shù)據(jù)進行高效存儲、管理、計算以及分析，從根本上提升了原有信息的利用率。當前，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，應著重建立起大數(shù)據(jù)處理平臺對數(shù)據(jù)進行有效存儲與管理。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，實現(xiàn)集群節(jié)點協(xié)同作業(yè)目標。分布式文件系統(tǒng)內(nèi)部計算機集群規(guī)模可以按照地理測繪信息服務工作實際開展要求進行靈活調(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)冗余副本機制，可以在提高地理測繪數(shù)據(jù)安全性的基礎上，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)管控中心運行故障的情況下，副本文件及節(jié)點仍能為各行業(yè)提供正常的測繪地理信息服務。

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 云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息中的應用管控

為充分發(fā)揮云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息行業(yè)中的應用優(yōu)勢，相關管控部門需要做好云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)的標準化工作，切實提升數(shù)據(jù)整體管控水平?，F(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，以切實提升大數(shù)據(jù)處理水平，保障大數(shù)據(jù)技術(shù)應用效果。在大數(shù)據(jù)技術(shù)標準化管理工作開展時，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)應用情況進行全面研討，及時發(fā)現(xiàn)并解決大數(shù)據(jù)技術(shù)應用期間的各類問題，制定具備較強可操作性與靈活性的專題計劃，實現(xiàn)信息公開共享目標。在云計算技術(shù)應用期間，應制定統(tǒng)一地理空間信息應用標準，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。目前與云計算工作有關的應用標準日漸成熟，例如傳感器觀測標準、網(wǎng)絡要素服務標準、網(wǎng)絡地圖服務標準等。

6 結(jié) 論

現(xiàn)階段，云計算與大數(shù)據(jù)技術(shù)在測繪地理信息管理工作中的應用效果較為顯著。通過在測繪地理信息中應用云計算與大數(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，實現(xiàn)智慧測繪目標，為促進國民經(jīng)濟發(fā)展奠定堅實的技術(shù)基礎。