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GIS新未来,改变地理信息领域的三大技术趋势
作者: 来源: 点击数: 更新时间:2016-12-24

GIS新未来,改变地理信息领域的三大技术趋势

2016-12-23 慧天地

如果把整个地理信息产业比作一个大舞台,那么GIS平台就是公认的主角。甚至有人说,广义的GIS涉及的由GIS系统软硬件、厂商、用户、市场等元素构成的环境实际上就代表了整个地理信息产业的发展环境。而狭义的GIS指的就是GIS平台本身,是地理信息产业中具体产品的重要类别之一。所以,GIS平台的演进与地理信息产业的发展息息相关。 

近几年,GIS平台在各个领域的应用范围正变得越来越广,应用拓展的数量也越来越多,并继续迅速、深入地发展。在国内,学术界正积极把GIS推荐给智慧城市、安防安全、供热管网、文物管理等多个领域;政府机构致力于进一步加快制订地理信息产业发展政策,积极完善资质管理、地理信息使用、地图审核等制度;越来越多的地理信息企业则在积极争取测绘资质、地图牌照等实现行业准入;国外厂商也不甘心在中国市场丢失份额,仍对诸多中国厂商占据优势份额的领域虎视眈眈。 

总之,GIS平台已引领整个地理信息产业从最初的概念与知识的理解期过渡到用户与市场的教育期,再过渡到更广泛的行业深度应用转折期。 

如今,地理信息产业的应用不再只是地理信息数据获取、测绘技术服务等这些底层的应用,而是在尝试与互联网、大数据等新兴技术相结合后,如何创造出更多的新型商业模式和服务模式,为企业和社会带来更大的价值。在“互联网+”新形态来临、新兴技术崛起、社会发展对地理信息资源和技术需求快速增长、信息安全面临新形势等背景下,GIS将如何巩固其在整个地理信息产业链中的地位,如何实现与各个领域的跨界融合,如何开辟新的市场空间,面向新的未来。 

  

 

借势“互联网+” 

在2015年“两会”后,“互联网+”成为了热词。GIS平台的发展同样也受到了“互联网+”的影响,其中最大的变化是,从前高高在上的一些GIS高端技术正逐渐“走下神坛”,转换为能为大众所接受的各种应用,并能直接为社会生产、生活提供“看得见、摸得着”的服务。 

“互联网+”实际上指的是一种新的社会形态,即充分发挥互联网在社会资源配置中的优化和集成作用,将互联网的创新成果深度融合于经济、社会各领域之中,提升全社会的创新力和生产力,形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。 

在“互联网+”新形态下,GIS平台的发展需要从以下几个层面进行深度优化,包括:需要支持更多的终端设备,尤其是移动终端,并能与移动互联网技术相结合实现深层、同步的协同;GIS平台产品要能随时、随地、随需地为用户服务,并能及时与用户沟通,对用户提出的新想法、新发现、新分享做到及时反馈;引入智能技术协助甚至替代原来人工承担的工作模块。虽然业内对于“下一代GIS”未有一个统一的、标准的定义,但以上层面基本能够体现出新一代GIS在满足进一步提升地理信息利用效率、释放地理信息价值需求时预计可行的发展趋势。 

实际上,如何正确、有效地利用互联网,是地理信息产业一直在思考的问题。 

“互联网+”是互联网思维进一步实践的成果。同样,互联网思维也可以为GIS平台的发展起到一定的指导作用,助力GIS发展打破传统思维。比如,一家互联网公司,会因为提供了本属于其他行业领域的产品而成功地被打上某个行业的标签。这种运营模式或者说思维模式,能够帮助GIS厂商快速突破现有商业模式局限、固化的运营思维,以及行业壁垒。 

倾斜摄影成三维GIS转折点 

在地理信息产业里,三维GIS已经不是什么新鲜玩意儿了,但却一直是炙手可热的话题。不新鲜,是因为三维GIS的诞生至少有六七年了。而炙手可热,是因为三维GIS无论对于厂商、用户来说想象空间都极大。如今,我们也可以在很多展会、论坛等路演活动中看到一些三维GIS产品,包括国产的、进口的、单机版的、能支持云的等,这些三维GIS产品都拥有一个共同的特征,那就是都用“体”来代替原来点、线、面去抽象现实世界。但热归热,一直以来,业内对于三维GIS产品的实际应用始终存有争议。 

首先是成本高昂。长期以来,厂商在打造三维GIS产品时一直在使用3DMax、MAYA之类的三维建模软件进行手工方式的三维场景制作,一需要精通并熟练三维建模软件操作的人员,二需要现场拍摄纹理图片,三需要后期的美工处理与设计,这都导致了生产成本一直居高不下。 

其次是生产周期长。与机械化自动生产相比,人工制作的周期是一个重大局限。比如,一个10人左右的建模团队完成50~80平方公里的城区的三维场景建模约需要三个月的生产周期,还只能实现临街楼体的精细建模,如此漫长的生产周期严重影响了手工建模三维场景的更新速度。 

再次是精确度难以保障。以楼体为例,手工建模生产过程中楼体的高度是估算出来的,比如要量一栋楼的高度,先是数一下这个楼有多少层,再按每层的高度乘以层数来估算,所以手工建模三维场景的精确度是难以保障的。 

最后是不真实。手工建模的成果来源于建模人员的肉眼观察并重现,受限于视角,所建模型往往与实际场景有较大出入,尤其是高层及楼顶。 

而倾斜摄影技术的出现为测绘领域带来了颠覆性的变化,并使得三维建模的成本大幅降低。 

倾斜摄影技术是近年来发展起来的一项新测绘技术,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,可以同时从多个角度采集影像。利用该技术可通过无人机在低空以45度角对地面进行摄影测量,可以获得近地高分辨率航测影像。它克服了正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,可获得5个或更多角度的倾斜摄影影像,大大提升了数据采集的速度和效率。 

更重要的是,倾斜摄影也能够有力推动三维GIS厂商实现数据采集自动化、数据处理多元化、数据应用移动化,实现三维GIS在更多行业应用

助力不动产登记 

我国《不动产登记暂行条例》自2015年3月1日起正式实施,自此不动产登记进入实质推进阶段。 

在不动产登记所涉及的数据中,土地和房产数据是占比较重的部分。据业内人士介绍,整个过程中要实现从原有房地数据记录中抽取房地各自的数据,比对不动产数据库建库标准,再统一登记,逐一分析,构建楼幢信息与土地登记信息之间、房屋登记信息与楼盘信息之间、房地数据之间的关联,实现房地关联后的不动产数据库。 

所以简单总结就是,不动产登记在实际执行的过程中,关键在“统一”而非登记过程。 

要构建不动产登记信息管理平台,会涉及国家、省、市、县四级,覆盖了土地、房屋、草原、林地、海域五大不动产领域,更要实现土地、房屋、草原、林地、海域海岛等审批、交易和登记信息实时互通共享,做到实现统一登记交易、统一交易签证、统一信息发布、统一收费标准、统一监督管理、统一平台建设。通过一站式服务,方便群众申请登记和相关部门的管理监督,切实保证不动产交易安全,为监管不动产登记信息动态、产权变动情况、交易情况和有关价格数据提供信息支持,而GIS恰能为这些基本的需求提供保障。 

 

改变地理信息领域的三大技术趋势 

1.物联网延展地理信息触角 

物联网对数据获取的影响以传感器为主,不仅体现在信息获取手段上,还体现在获取信息种类的丰富程度方面。传统意义上的地理信息数据获取手段,主要是航空航天遥感技术,如数字航摄仪、航空数码相机、机载雷达系统、低空无人飞行器航空摄影系统等。在物联网飞速发展的今天,各种类别的传感器和带定位功能的智能终端越来越普及,地理信息的采集变得更加便捷。在移动环境中,卫星导航、运营商基站等都能实现高精度定位,丰富了位置信息获取手段。现代信息技术的发展不仅丰富了地理信息数据获取手段,还带动了各类传感器技术的发展,如遥感传感器等。信息技术和传感器技术的飞速发展使遥感数据源极大丰富起来,每天都有海量的不同分辨率的遥感信息从各种传感器上接收下来。可编程的遥感传感器不仅可以按设定的方式进行扫描,而且可以根据具体要求由地面进行控制编程,使用户可以获得多角度、时间间隔短的数据。随着物联网的应用推广,各种类型的传感器被大量铺设,包括温度、湿度、热敏、重力、压力、位移传感器等。这些传感器都具有位置信息,它们获取的数据如果跟位置信息相结合,将大大延展地理信息的触角。当物的位置信息以点状存在时,它只能表现一个单点位置,而如果位置信息随大量的传感器被采集,呈现网状时,就能对相同空间范围内各种物之间的内在关系进行发掘和分析,得到更多其他信息。物联网对地理信息产生的更重要作用就在于让位置与位置之间因网络发生更多关系。 

2.大数据提升数据分析能力

大数据(Big data)是非结构化和半结构化的数据,大数据与普通数据有两个明显区别,一是海量,二是响应速度。大数据利用传统工具往往需要数月时间才能完成分析,而应用大数据工具后,几秒钟就可以获取同样结果。在地理信息领域,随着高分辨率遥感卫星、雷达航测技术等的应用不断深入,会产生大量的影像数据和分析处理数据。一方面,海量的地理信息数据给数据的存储、管理、分析和应用带来困难;另一方面,大数据本身所提供的各类信息与地理信息相融合,可挖掘出更多有价值的信息。由于地理信息融汇于许多关联业务应用中,大数据时代的地理信息分析将是一个巨大的挑战。近年来,地理信息数据量呈现出了指数级的增长,不管是数据量还是数据的种类都跟以前不可同日而语但这些数据的利用率却并不高。地理信息的存储平台需要大容量、高扩展性、强兼容性,且能够同时管理结构化和非结构化的数据,提供高效的检索索引。大数据时代必将驱动数据的深度挖掘与分析,而信息之间往往具有位置关联性,地理信息系统承载与关联的数据,来自不同渠道,有互联网上的社交数据,有政府部门的社会管理数据,还有自然气象数据等,只有把一种数据与其他相关数据结合在一起进行深度挖掘,才更有价值。这些数据叠加于一个固定的位置点上时,综合价值就显现出来了。例如,将天气状况的数据加入到客户数据中,并结合客户位置信息和商场地理信息,进一步分析发现不同的天气状况,客户的采购模式及活动区间是怎样变化的。 

3.互联网拓展地理信息应用范围

随着互联网的不断普及,地理信息数据已从纸面上发展到互联网和个人手持设备里。由于个人及商家对与位置相关信息的需求增加,基于互联网的网络地图、网络地理信息系统及地理信息服务随之产生。 

互联网地图即基于互联网的电子地图,主要是指登载在互联网上或者通过互联网发送的基于服务器地理信息数据库形成的具有实时生成、交互控制、数据搜索、属性标注等特性的电子地图。随着地理信息产业的发展,互联网地图拥有了诸多新颖的表现形式,如:卫星地图、空中航拍、街景呈现、全景显示、3D固定视角等。互联网地图将极大方便用户对感兴趣地点进行搜索,快速检索相关信息,并获得优异的用户体验。网络地理信息系统利用InternetWeb上发布和出版空间数据,为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能,其具有面向对象、分布式和互操作等特征。无论何时何地,Internet用户都可以浏览互联网地理信息系统站点中的空间数据、制作专题图,以及进行各种空间检索和空间分析。除传统地理信息系统功能之外,网络地理信息系统还避免了在本地计算机上安装GIS软件的麻烦。因此互联网地理信息系统必将成为地理信息产业未来重要的发展方向。互联网地理信息服务提供方根据用户地理信息需求,通过自动搜索、人工查询、在线交流等方式为公众提供浏览、搜索、导航、定位等服务,主要包括服务运营商提供的商业性的地图搜索和本地服务,政府机构和公交公司提供的公益性电子地图查询服务,移动运营商提供的手机地图搜索和本地信息服务等。随着互联网地理信息的深入应用,各种基于互联网地理信息的行业信息集成服务和增值服务相继涌现,拓宽了地理信息应用领域,将有力促进地理信息产业发展。  

(注:原文原刊载于中国计算机报/2015/6/29/006版特别关注专栏,本文有删减。) 

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