大數(shù)據(jù)時(shí)代地理信息測(cè)繪工作轉(zhuǎn)變研究

趙躍飛，楊德民

山東省地質(zhì)測(cè)繪院，山東濟(jì)南，250002

0 引言

地理信息測(cè)繪工作對(duì)城市規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)起到了決定性的影響，此項(xiàng)工作的復(fù)合性較高，隨著近幾年我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的不斷發(fā)展，此項(xiàng)工作涉及的專業(yè)內(nèi)容也越來越復(fù)雜。進(jìn)入21世紀(jì)以后，信息技術(shù)飛速崛起，加快了大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，人們將信息技術(shù)引入了各行各業(yè)，推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的提高，因此，地理信息測(cè)繪工作也應(yīng)順勢(shì)而為、乘風(fēng)而上，加快傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向數(shù)字化的轉(zhuǎn)型。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)地理信息測(cè)繪所形成的影響

1.1 地理信息測(cè)繪工作面臨的機(jī)遇

現(xiàn)階段，我國地理信息測(cè)繪工作中的高素質(zhì)復(fù)合型技術(shù)人才較少，阻礙了各類信息數(shù)據(jù)和工作成果的轉(zhuǎn)化速率，工作效率遲遲無法提升。而通過信息技術(shù)，能夠代替人力分析與處理作業(yè)，不僅可以提高測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)性，還能夠提高部門的工作質(zhì)量[1]。

第一，推動(dòng)地方智慧城市的落成。智慧城市是指通過物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、空間地理信息集成技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)城市的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)管理。當(dāng)前，如果在地理信息測(cè)繪工作中引入先進(jìn)的智能化技術(shù)，則便于打造新型的未來城市。

第二，拓展地理信息測(cè)繪工作的深度與范圍。我國在“十四五”規(guī)劃中提出了相關(guān)產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向數(shù)字化業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的指導(dǎo)思想，如果在地理信息測(cè)繪工作中能應(yīng)用大數(shù)據(jù)等技術(shù)，則會(huì)加快傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型，并為此項(xiàng)工作賦能，可以在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)架構(gòu)之上，延伸出多樣化的服務(wù)類型，提高其應(yīng)用價(jià)值。

1.2 地理信息測(cè)繪工作面臨的挑戰(zhàn)

第一，當(dāng)前可以應(yīng)用于地理信息測(cè)繪工作的技術(shù)較多，而如果將相關(guān)技術(shù)引入到實(shí)際工作中，則需要考慮技術(shù)通用性的問題。需要依照作業(yè)技術(shù)的實(shí)際需求，配置相應(yīng)的智能化操作設(shè)備，而各設(shè)備之間的接口不統(tǒng)一，就會(huì)使得數(shù)據(jù)信息難以兼容轉(zhuǎn)化，那么，工作人員就無法加快工作成果的落地，為此項(xiàng)工作帶來了不便性[2]。

第二，測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)難以明確。通過信息技術(shù)的引入，也使得此項(xiàng)工作的應(yīng)用范圍更廣，專業(yè)性不斷增加，而對(duì)于所獲得的綜合性數(shù)據(jù)信息而言，是否能對(duì)多層次的業(yè)務(wù)信息進(jìn)行指標(biāo)的統(tǒng)一制定，成了難點(diǎn)之一。如果不能統(tǒng)一作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，勢(shì)必會(huì)對(duì)主管部門和行業(yè)造成較大的負(fù)面影響，所生成的測(cè)繪結(jié)果質(zhì)量也會(huì)參差不齊。

第三，專業(yè)人員無法跟上技術(shù)的革新。當(dāng)信息技術(shù)引入后，由于部分新興技術(shù)沒有應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也導(dǎo)致了部分工作人員的專業(yè)素養(yǎng)無法跟上業(yè)務(wù)技術(shù)革新與發(fā)展，最終也會(huì)導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用效率過低或者傳統(tǒng)業(yè)務(wù)無法加快轉(zhuǎn)型的情況發(fā)生，不僅會(huì)浪費(fèi)建設(shè)資源，還會(huì)耽誤工作進(jìn)度。

2 大數(shù)據(jù)時(shí)代地理信息測(cè)繪工作的轉(zhuǎn)變路徑

2.1 提高人員對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的認(rèn)識(shí)

第一，建立智慧地球與智慧城市工作理念。首先，智慧地球是在數(shù)字地球基礎(chǔ)框架之上所建立起來的，可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界相融合，幫助工作人員感知測(cè)量過程中的人、地、物變化，再結(jié)合云計(jì)算處理中心的應(yīng)用，將海量復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算與控制，便于推動(dòng)工作成果的轉(zhuǎn)化，符合現(xiàn)代化地理信息測(cè)繪工作要求。其基本的表達(dá)式為：智慧地球=數(shù)字地球+物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算；智慧城市=數(shù)字城市+物聯(lián)網(wǎng)+云計(jì)算。

第二，加大對(duì)工作人員理論與實(shí)踐能力的培訓(xùn)。以智慧地球與智慧城市為主線，以先進(jìn)的智能化設(shè)備為抓手，提高工作人員的理論與實(shí)踐能力，以便將各類技術(shù)靈活應(yīng)用于日常工作之中，提升地理信息測(cè)繪工作的效率。例如：了解遠(yuǎn)程控制技術(shù)，學(xué)會(huì)利用智能技術(shù)進(jìn)行指揮調(diào)度，加大對(duì)各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的采集，以便為后期測(cè)繪結(jié)果的分析與處理打下良好的基礎(chǔ)[3]。

2.2 將位置云技術(shù)引入日常工作中

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的測(cè)繪地理信息學(xué)已經(jīng)從3維時(shí)空基準(zhǔn)逐步轉(zhuǎn)向了4維，可以將基礎(chǔ)空間分析轉(zhuǎn)化為時(shí)空分析，能提高該項(xiàng)工作的覆蓋面，而其中離不開位置云技術(shù)的加持。因此，若想實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向數(shù)字化業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)型，則要加強(qiáng)位置云技術(shù)的應(yīng)用。

首先，位置云可以與移動(dòng)客戶端相聯(lián)系，工作人員在作業(yè)時(shí)，可以利用手機(jī)等移動(dòng)智能設(shè)備，接收導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)與其他定位相關(guān)傳感信息，最終系統(tǒng)所收集到的信息數(shù)據(jù)會(huì)傳送到云計(jì)算中心，通過實(shí)時(shí)結(jié)算的方式，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外高精度移動(dòng)設(shè)備連續(xù)位置定位與實(shí)時(shí)導(dǎo)航。此項(xiàng)技術(shù)適用于國情監(jiān)測(cè)員、地質(zhì)勘測(cè)員、土地調(diào)查員等相關(guān)工作人員的日常作業(yè)。

其次，由于結(jié)合了衛(wèi)星定位、無線信號(hào)定位、傳感器定位等混合定位功能，移動(dòng)設(shè)備在室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集時(shí)，通過陀螺儀和里程表的加持，可以使得攝像頭不會(huì)受到無線信號(hào)的干擾，所形成的方向誤差為±2.3°，里程誤差在1%以內(nèi)。而在室外可以通過GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位，提高數(shù)據(jù)信息采集的精準(zhǔn)性。

最后，在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一上，可以打造一個(gè)基于云公共服務(wù)的平臺(tái)，如當(dāng)前我國的北斗位置云公共服務(wù)平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)地理信息測(cè)繪工作的資源管理與調(diào)度、應(yīng)用開發(fā)與部署、數(shù)據(jù)融合與分析。其中還兼并了一些附加功能，如三維導(dǎo)航、智能城市城管服務(wù)、災(zāi)害檢測(cè)應(yīng)急救援、高精度定位服務(wù)、車輛管理等，可以加快地理信息測(cè)繪工作的成果轉(zhuǎn)化。

2.3 在日常工作中應(yīng)用遙感云技術(shù)

遙感云技術(shù)在現(xiàn)代化地理信息測(cè)繪工作中也發(fā)揮了重要的作用，在傳統(tǒng)測(cè)繪工作中會(huì)生成海量的數(shù)據(jù)信息資源，而對(duì)這些數(shù)據(jù)信息的分析與處理和價(jià)值深挖也成了難點(diǎn)。而通過遙感云技術(shù)，可以在遠(yuǎn)程云計(jì)算平臺(tái)中，設(shè)置一個(gè)合理處理遙感信息的方法，通過云計(jì)算平臺(tái)的彈性計(jì)算能力，使工作人員在運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)時(shí)，無需搭建專用的環(huán)境，在選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和算法以后，便可獲得最終的數(shù)據(jù)結(jié)果。

以該種技術(shù)為核心，所設(shè)置的一體化控制與管理平臺(tái)有OpenRS-Cloud等。該平臺(tái)可以劃分為兩大部分：第一部分為算法調(diào)用，其中包含濾波算法插件、分配算法插件等，會(huì)通過核心插件系統(tǒng)與調(diào)用器，方便工作人員的使用；第二部分是任務(wù)管理，其中包括分布式數(shù)據(jù)交流系統(tǒng)、任務(wù)狀態(tài)監(jiān)控、任務(wù)分解與合并等，會(huì)通過MapReduce并行框架，便于工作人員的操作。

2.4 工作中合理應(yīng)用GIS集成技術(shù)

當(dāng)前我國的地理信息測(cè)繪工作的服務(wù)范圍較廣，因此，各類集成技術(shù)的使用也不可忽視，如果將其應(yīng)用于地理信息測(cè)繪工作的日常業(yè)務(wù)處理中，不僅能夠加快智慧城市的構(gòu)建，還能提高對(duì)各用戶需求的響應(yīng)速度。

第一，視頻與GIS集成技術(shù)。例如：我國武漢市就將城市中的25萬多個(gè)視頻傳感器與GIS平臺(tái)進(jìn)行了充分融合，這樣地理信息測(cè)繪工作的相關(guān)人員，在監(jiān)控中心就可以對(duì)所要測(cè)繪的區(qū)域進(jìn)行視頻查看與巡視，同時(shí)能夠通過視頻傳感器捕捉到當(dāng)前區(qū)域的實(shí)時(shí)更新狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)靜態(tài)數(shù)據(jù)向動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。這也成為地方公安等部門案件偵查與監(jiān)控的重要途徑[4]。

第二，天、地、空一體化傳感網(wǎng)與GIS集成技術(shù)。通過該種技術(shù)的應(yīng)用可以將傳統(tǒng)地理信息測(cè)繪工作中被動(dòng)地接收數(shù)據(jù)信息，變?yōu)橹鲃?dòng)獲取所需信息。其基本的轉(zhuǎn)換方式為：對(duì)被動(dòng)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分析→應(yīng)用于用戶需求→系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)觀測(cè)平臺(tái)及參數(shù)→主動(dòng)觀測(cè)所獲取的信息→依照用戶需求制定衛(wèi)星軌道及觀測(cè)角度→快速響應(yīng)用戶需求。除此之外，利用該項(xiàng)技術(shù)能夠進(jìn)一步為地理信息測(cè)繪工作賦能，例如：事件的感知能力更強(qiáng)，如及時(shí)發(fā)現(xiàn)水體污染等情況；能夠?qū)崿F(xiàn)各類信息的協(xié)同觀測(cè)，如天、地、空一體化觀測(cè)數(shù)據(jù)獲取；高效進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的提取與建模；聚焦服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能決策支持等[5]。

2.5 掌握空間信息網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)理論

首先，需要建立多學(xué)科協(xié)同研究的工作理念，并掌握大數(shù)據(jù)時(shí)代下地理信息測(cè)繪工作的變化機(jī)理。例如：所要協(xié)同研究的內(nèi)容有數(shù)學(xué)宇航通信科學(xué)、通信數(shù)學(xué)物理科學(xué)、遙感信息計(jì)算機(jī)科學(xué)等。

其次，數(shù)字宇航通信科學(xué)要了解空間動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的基本知識(shí)，如空間網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與容量等，掌握變時(shí)空尺度下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型和網(wǎng)絡(luò)理論、可拓展異質(zhì)異構(gòu)組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)、空間信息安全機(jī)制與協(xié)議。在通信數(shù)學(xué)物理科學(xué)中要了解網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)幕局R(shí)，如動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)高速傳輸?shù)睦碚撆c方法，其中包括動(dòng)態(tài)時(shí)變網(wǎng)絡(luò)信息理論、高動(dòng)態(tài)時(shí)變網(wǎng)絡(luò)高速信息傳輸、智能天線與多點(diǎn)協(xié)同信息傳輸?shù)取Ｔ谶b感信息計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，要掌握實(shí)時(shí)感知處理技術(shù)，加大對(duì)空間信息稀疏表征與融合處理的分析，并了解空間多傳感器的時(shí)空基準(zhǔn)與系統(tǒng)感知機(jī)理、網(wǎng)絡(luò)化信息共享模型和統(tǒng)一表征、多源信息時(shí)空同化與融合處理、網(wǎng)絡(luò)化信息快速提取與知識(shí)發(fā)現(xiàn)等。

2.6 加強(qiáng)空間與視頻數(shù)據(jù)價(jià)值的挖掘

為能夠進(jìn)一步發(fā)揮信息化、智能化、數(shù)字化技術(shù)的效能，并加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)信息價(jià)值的深度挖掘，則可以通過空間數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)相融合發(fā)掘的方式，將傳統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)變?yōu)橹鲃?dòng)挖掘信息數(shù)據(jù)價(jià)值。

例如：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，許多城市中都安設(shè)了視頻傳感器，而這些數(shù)量規(guī)模龐大的視頻傳感器，能夠生成海量實(shí)時(shí)影像信息與視頻信息，方便相關(guān)工作人員對(duì)核心測(cè)繪區(qū)域數(shù)據(jù)的收集。因此，可以依照工作的實(shí)際需求，在重點(diǎn)區(qū)域，設(shè)置實(shí)時(shí)預(yù)警機(jī)制，加大對(duì)區(qū)域隱私的保護(hù)，提高安防等級(jí)，以便獲取更多的空間與視頻數(shù)據(jù)。

除此之外，還要將智能識(shí)別系統(tǒng)大范圍地引入到地理信息測(cè)繪工作之中，通過計(jì)算機(jī)視覺、圖像分析、智能視頻技術(shù)等，提高數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性，并推動(dòng)該項(xiàng)工作朝著自動(dòng)化的方向發(fā)展。

為進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)信息挖掘的能力，還需要引入人工智能等技術(shù)，對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行有效處理，以便提升系統(tǒng)理解數(shù)字圖像與視頻的能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、分離、跟蹤，減少人為處理對(duì)結(jié)果所造成的干擾，盡早實(shí)現(xiàn)各目標(biāo)的有效與高效識(shí)別。

2.7 地理信息測(cè)繪工作的展望

基于時(shí)代發(fā)展的需求，當(dāng)前我國的地理測(cè)繪工作必須加快邁向大數(shù)據(jù)時(shí)代，并要不斷利用先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)為其賦能。但當(dāng)前，測(cè)繪信息的快速增長(zhǎng)也使其存儲(chǔ)規(guī)模較大和所投入的成本資金較多，這也成為制約地理信息測(cè)繪工作發(fā)展的重要因素。因此，在未來如何使用更少的投資，來實(shí)現(xiàn)地理信息測(cè)繪工作的效益最大化，便成為了重難點(diǎn)。

同時(shí)，通過在地理信息測(cè)繪工作中引入大數(shù)據(jù)時(shí)代意識(shí)和智慧地球、城市理念，通過物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算技術(shù)，提高現(xiàn)實(shí)世界與數(shù)字世界的融合度，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類人與物的感知，方便為后期管理和智能服務(wù)提供支撐，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生。

除此之外，還要完善信息基礎(chǔ)設(shè)施，只有這樣才能保證測(cè)繪地理信息工作向智慧測(cè)繪地理信息工作的快速轉(zhuǎn)型，為各項(xiàng)工作的推進(jìn)提供良好保障。

3 結(jié)語

綜上所述，在大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，地理信息測(cè)繪工作應(yīng)將信息化、智能化、數(shù)字化技術(shù)引入日常工作之中，以便實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)的加快轉(zhuǎn)型，推動(dòng)我國城市規(guī)劃與環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，由于現(xiàn)階段我國的信息技術(shù)高速發(fā)展，也導(dǎo)致了地理信息測(cè)繪技術(shù)更新?lián)Q代較快，因此，相關(guān)人員作為工作的主體，應(yīng)加大對(duì)信息技術(shù)的學(xué)習(xí)力度，以便能夠滿足時(shí)代和業(yè)務(wù)改革的實(shí)際需求。