Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ １９９０ｓ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｖｅｎｔ ｏｆ ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎｅｔ，ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ｈａｖｅ ａｌｓｏ ｃｏｍｅ ｏｆ ａｇｅ，ｗｈｉｃｈ ｐｕｓｈｅｄ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ Ｅａｒｔｈ ａｎｄ ｃｙｂｅｒ ｃｉｔｙ．Ａｓ ｗｅ ｅｎｔｅｒｅｄ ｔｈｅ ２１ｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｌｏｂａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ ａｎｄ ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｃａｍｅ ｉｎｔｏ ｂｅｉｎｇ，ｈｕｍａｎ ｓｏｃｉｅｔｙ ｅｎｔｅｒｓ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｒａ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｃｏｖｅｒｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ（ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ，ｍｕｌｔｉ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ，ｉｎｔｅｒｎｅｔ＋ ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ，ｆｕｌｌ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ，ｆｒｏｍ ｓｅｎｓｉｎｇ ｔｏ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ｃｒｏｗｄｓｏｕｒｃｉｎｇ ａｎｄ ＶＧＩ，ａｎｄ ｓｅｒｖｉｃｅ－ ｏｒｉｅｎｔｅｄ）ｏｆ ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｒａ ａｎｄ ａｄｄｒｅｓｓｅｓ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｓｓｕｅｓ（ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ ｆｏｕｒ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｅａｒｔｈ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｒａｍｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｓｐａｃｅ ｂａｓｅｄ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＧＮＳＳ，ｓｐａｃｅ－ａｉｒ ａｎｄ ｌａｎｄ ｕｎｉｆｉｅｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｏｎ ｂｏａｒｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ－ｓｏｕｒｃｅｓ ｉｍａｇｅ ｄａｔａ，ｓｍａｒｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ－ｂｏｒｎｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｓｐａｃｅ ｂａｓｅｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｏｆ ａ ｐａｙｌｏａｄｓ ｂａｓｅｄ ｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｐｌａｔｆｏｒｍ）．Ｔｈａｔ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｂｅ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｎｅｗ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｒａ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｆｉｎａｌｌｙ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ （ｇｅｏｍａｔｉｃｓ），ｉ．ｅ．Ｇｅｏｍａｔｉｃｓ ｉｓ ａ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｈｉｃｈ，ｕｓｉｎｇ ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈ，ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ａｌｌ ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｆｏｒ ｓｐａｔｉｏ－ｔｅｍｐｏｒａｌ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ，ｎｅｔｗｏｒｋｅｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｉｎｇ，ｓｐａｔｉａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｓｅｒｖｉｃｅｓ ｏｆ ａｎｙ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｏｂｊｅｃｔｓ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｓｔａｒｔｉｎｇ ｆｒｏｍ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ｗｉｌｌ ｇｅｔ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｃｈａｎｃｅｓ ａｎｄ ｆｉｎｄ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｔａｓｋｓ ｉｎ ｂｉｇ ｄａｔａ ｅｒａ ｆｏｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｍａｒｔ ｅａｒｔｈ ａｎｄ ｓｍａｒｔ ｃｉｔｙ ．Ｏｕｒ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎ ｗｉｌｌ ｍａｋｅ ｇｒｅａｔ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ ｈｕｍａｎ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ！ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｉｇ ｄａｔａ；ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅ；ｃｌｏｕｄ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ；ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ ｔｈｉｎｇｓ；ｓｐａｔｉａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；ｓｍａｒｔ ｅａｒｔｈ
第 ４５ 卷 第 ４ 期 ２０１６ 年 ４ 月
测 绘 学 报 Ａｃｔａ Ｇｅｏｄａｅｔｉｃａ ｅｔ Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ
Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．４ Ａｐｒｉｌ，２０１６
Hale Waihona Puke 引 文 格 式 ：李 德 仁 ．展 望 大 数 据 时 代 的 地 球 空 间 信 息 学 ［Ｊ］．测 绘 学 报 ，２０１６，４５（４）：３７９－３８４．ＤＯＩ：１０．１１９４７／ｊ．ＡＧＣＳ．２０１６．２０１６００５７． ＬＩ Ｄｅｒｅｎ．Ｔｏｗａｒｄｓ Ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ Ｂｉｇ Ｄａｔａ Ｅｒａ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｇｅｏｄａｅｔｉｃａ ｅｔ Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，４５（４）： ３７９－３８４．ＤＯＩ：１０．１１９４７／ｊ．ＡＧＣＳ．２０１６．２０１６００５７．
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Ａｐｒｉｌ ２０１６Ｖｏｌ．４５Ｎｏ．４ＡＧＣＳ
ｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍ
发现、空间感知认知和智能位置服务的一门多学科交叉的科学和技术。从这个新定义出发，地球空间信息学 将在构建智慧地球和智慧城市的大数据时代面临更多的发展机遇和艰巨的任务，必将为人类社会的进步和可 持续发展作出更大的贡献。 关键词：大数据；地球空间信息学；云计算；物联网；空间感知与认知；智慧地球 中图分类号：Ｐ２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－１５９５（２０１６）０４－０３７９－０６
展望大数据时代的地球空间信息学
李 德 仁１，２
１．武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北 武汉 ４３００７９；２．地球空间信息技术协同创新中 心，湖北 武汉 ４３００７９
Ｔｏｗａｒｄｓ Ｇｅｏ－ｓｐａｔｉａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｉｎ Ｂｉｇ Ｄａｔａ Ｅｒａ
ＬＩ Ｄｅｒｅｎ１，２
１ 人类进入大数据时代
１９９３年９月，美国启动“信息高速公路”计划，即 国家信息基础设施（ＮＩＩ），引发了席卷全球的信息化 革命［１］。１９９４ 年，美 国 启 动 了 国 家 空 间 数 据 基 础 设施（ＮＳＤＩ）的建 设，得 到 了 包 括 我 国 在 内 的 各 国 的积极响 应。１９９５ 年，中 国 启 动 了 推 动 全 国 信 息 化的“八 金”工 程，标 志 着 我 国 信 息 化 建 设 开 始 起 步。利用基于全球地心坐标系的卫星导航定位技 术 、卫 星 遥 感 技 术 、网 络 地 理 信 息 技 术 和 计 算 机 虚 拟现实技术，大量 的 表 述 地 球 自 然 形 态 和 人 类 活 动的几何与社会 属 性 数 据 和 信 息 被 送 入 电 脑，并 在互 联 网 上 流 通，形 成 虚 拟 的 网 络 空 间 （ｃｙｂｅｒ ｓｐａｃｅ）。
１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｉｎ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ，Ｍａｐｐｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７９，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｇｅｏｓｐａｔｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７９，Ｃｈｉｎａ
１９９８年，美国副总统戈尔 提 出 “数 字 地 球”概 念，标志着全球开 始 步 入 数 字 地 球 和 数 字 城 市 建 设新阶段 。 ［１－２］ 目前，我国已建成数字中国 基 础 框 架，已 有 ６００ 多 个 城 市 初 步 建 成 数 字 城 市 基 础 框 架 ，国 家 测 绘 地 理 信 息 局 发 布 在 互 联 网 上 的 “天 地 图”［３］成了数字中国和数字城市的载体，已有 数 亿 网民使用。
到大数据将是挖掘信息和知识的一个宝藏。而随 着智慧地球和智 慧 城 市 的 建 设 和 应 用，无 所 不 在 的亿万个各类传 感 器 将 产 生 越 来 越 多 的 数 据，数 据量级将 从 现 在 的 ＧＢ（ｇｉｇａ ｂｙｔｅ）级 和 ＴＢ（ｔｅｒａ ｂｙｔｅ）级 逐 步 增 长 到 ＰＢ（ｐｅｔａ ｂｙｔｅ）级、ＥＢ（ｅｘａ ｂｙｔｅ）级甚至 ＺＢ（ｚｅｔｔａ ｂｙｔｅ）级。若能透彻分析这 些结构复杂、数 量 庞 大 的 数 据［６－７］，以 云 端 运 算 整 合 分 析 ，便 能 快 速 地 将 之 转 化 成 有 价 值 的 信 息 ，从 中探索和挖掘自 然 和 社 会 的 变 化 规 律，人 们 的 生 活及行为，社会 的 潮 流、思 维 和 舆 论 趋 向［８］，推 断 市场对产品、服 务 甚 至 政 策 等 各 方 面 的 反 应。 利 用大规模有效数 据 分 析 预 测 建 模、可 视 化 和 发 现 新规 律 的 时 代 就 要 到 来 。 ［９－１０］ 大 数 据 具 有 以 下 ５大特征。
Ｎａｔｕｒｅ和 Ｓｃｉｅｎｃｅ分 别 于２００８ 年 、２０１１ 年 出 版了《Ｂｉｇ Ｄａｔａ》、《Ｄｅａｌｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄａｔａ》专 辑，指 出 大数据时 代 已 到 来［４－５］；２０１２ 年 ３ 月，美 国 奥 巴 马 政府宣布正式发布 “大 数 据 研 究 和 发 展 倡 议”，并 正 式 启 动 该 计 划 ，该 计 划 的 意 义 堪 比 ２０ 世 纪 的 信 息高速公路 计 划。 从 科 学 界 到 政 界，都 逐 渐 意 识