• 二是，从可视化角度讲，所有大数据只有当其 与地理时空数据集成后，才能直观地为人们提 供大数据的空间概念。
3地理时空大数据——大地图
• 地理信息系统是大地理的灵魂。
• 基于面向对象技术的数据或数字建模乃至软件 建模是地理信息系统的基础，基于对象、场、 关系、属性、规则、行为、事件和消息等基本 要素构建地理系统的数字模型，实现地理系统 到地理信息系统的数字映射。
• 简单地说，地理学就是研究人与地理环境 关系的学科。
5
1大地理学的应用模式
1大地理学的应用模式
• 地理建模的目的是帮助人们认识地理世界 • 地理建模主要是建立地理系统（或现实世 界）的数字模型，通过数据的结构化将地 理系统影射到地理信息系统中，建立数学 模型，分析、模拟、预测地理要素的相互 关系和变化过程。
3地理时空大数据——大地图
• 在从水平方向上，或从地理空间的角度， 地理系统可以按照空间范围或地理边界划 分为空间子系统，如城市和地域。空间子 系统是相对独立和完整的系统，可以独立 存在，各个空间子系统之间的集成表现地 理系统的水平集成，以构成更大规模的地 理系统，如京津冀一体化及京津冀断头路 的连接，就是一个地理系统水平集成的。
• 量化的属性可作为变量用于数学建模，通过数 学建模反映要素属性之间的相关关系和数学规 律，为系统模拟、仿真和预测奠定基础。
3地理时空大数据——大地图
• 就像测绘是为城市或工程提供规划和设计 底图的，测绘和遥感是为地理分析提供地 理信息的，所以也是地理时空大数据的来 源。
• 研究GIS理论与技术的学科称为地理信息科 学。地球表面上的各种地理实体和地理现 象的信息就是地理信息科学研究的对象。 地理信息科学是为地理科学服务的。
3地理时空大数据——大地图
3地理时空大数据——大地图
• 地理时空数据反映地理世界（时空）各要素 （现象）的数量和质量特征、空间结构和空 间关系及其随时间的变化，是人类认知地理 世界的基础。
• 时空数据是共享、交换大数据的时空框架， 是各部门行业信息共享、交换的平台，是一 切大数据聚合的平台。所以，大地理有利于 从基本框架（时空框架）、因果关系和机理 上解决大数据存在的“盲人摸象”和“海底 捞针”问题。
3地理时空大数据——大地图
• “地理系统把地理环境看作是一个运动着 的发生和发展中的世界。包括人类赖以生 存和生活并强加影响的整个自然环境和社 会经济环境”
• 大地理的本质是现实世界及相关知识的数 字化和可计算（毕达哥拉斯说“万物皆为 数”，因此，包括知识也可以数字化和可 计算）。
• 地理时空大数据就是数字化的地理系统
• 测量专业要求多余观测，一是为了检核，避免错误，二是为了改进 ，Байду номын сангаас高精度。
• 其它工作要求反复讨论，也是同理。一是为了踏实，避免漏洞，二 是为了提高，改进方案。
• 遥感技术中有“同谱异物”和“同物异谱”说明遥感信息的复杂性，它 也告诉我们社会的复杂性——“现象相同，本质相反”。
• 测量中的“精确性”和“准确性”之间的关系，说明努力方向与努力结 果的关系。
4地理信息科学发展趋势
• （2）人们对地理模型的需求已逐步从二维模型转向三维模型，而且三维地理 模型正在向实体化和结构化方向发展。
• 地理空间有二维模型（即地图）和三维模型，前者强调抽象性，后者强调仿 真性。
2测绘学的应用模式
大地测量学 控制测量学 地形测量学
测量平差 GPS 测量
空间数据库
确定地球形状大小，确定参考椭球面，布设一二等国家控制网 地方控制网，工程控制网，城市控制网 数字化测图，摄影测量学，遥感影像解译 数字模型，数学模型
地图制图学
地理信息可视化——可视化模型即图形模型
空间分析
各种地形计算，缓冲区分析，叠加分析，最佳路径分析等
4地理信息科学发展趋势
• 例如在数字化城市管理中，它要求把地面 上所有的城市部件无论大小都要反映到地 图上；另外对地理实体的属性信息的要求 也越来越多了，不仅要求区分部件的基本 属性，还要求将城市部件的权属、材质等 其他各种属性信息都要表达出来。这是精 致化规划管理、精细化服务管理和精准化 调控治理的需要，总之，地理空间大数据 必然是全面和细致的！
3地理时空大数据——大地图
• 传统的纸质地图受负载空间的限制，总是表达 一些主要的地理信息，即主要地理实体或地理 现象的基本特征，过去我们只能按一定比例尺 缩小（所以只能概略地）表达地理世界。
• 数字地图或GIS的诞生，尤其是计算机储存设备 的进步，为地图表达所有的地理信息提供了条 件。数字时代我们可以1：1甚至放大的方式 （即详尽地）表达地理世界，把人们所需要的 历史地、现实地全部地理信息都可以表达出来， 所以地理时空大数据实际上就是一个“大地 图”。这个“大地图”里反映了人们需要的所 有与地理位置相关的信息。
1大地理学的应用模式
•地理设计是改变地理系统整体或局部 状态或状况的计划，就是地理空间规 划。 •这就要求GIS应用能支持地理设计，而 且需要综合地理分析的理论与技术以 及虚拟未来的建模和可视化表达技术。
1大地理学的应用模式
• 地理监测是确保地理信息系统中的数字模 型准确地动态反映地理系统变化过程的技 术手段，使地理信息系统的数据动态化和 实时化。
1大地理学的应用模式
• 地理建模的发展方向是参数化的数学建模，它将 颠覆传统的地图模型即瞬间的景观模型，参数化 数学方法建立的地理模型将是实时动态地反映地 理世界的实时状况，它不仅反映地理世界的实时 景观，而且还能反映正在变化的天气、温度、河 流、植被等动态地理要素实时的变化状况。
• 大地理对地理模型的系统化和整体化要求，有可 能会颠覆传统的测绘、水文、气象、环保、交通 监测、统计等诸多数据采集、获取行业，大数据 局的建立初现端倪。
2测绘学的应用模式
• 测绘就干两件事情： • 一是把地面上的地物和地形测绘到地图上，帮助人们认
识世界；（首先是测量即数据采集尤其是空间数据的采 集，然后是绘图即数据表达尤其是三维表达。全野外测 量、摄影测量和遥感解译都属于信息采集，相当于采集 食材，而制图或建库相当于对信息的处理表达以便供人 们使用，相当于加工食材供人们食用。） • 二是把地图上人们设计的地物和地形放样到地面上，帮 助人们改造（或利用）世界。 • 测绘地图——地理分析——国土规划——工程设计——施 工放样——竣工检查
4地理信息科学发展趋势
• 本人认为地理信息科学正在发生以下7个方面的变
化：
智慧城市地理空间数据可视化技术探讨 2017.08
测绘通报
• （1）受比例尺或地图空间的约束，传统地图通常 都是概括和抽象地表达地理信息的，在地物方面 主要是表达较大和较重要的地物。随着电子地图 的普及和人类对地理信息需求的增长，由于电子 地图不受比例尺和图面空间的限制，人们对地理 信息的需求已从原来概括性较强的地图向越来越 详细（全面、细致、精确、直观且美观，抽象和 综合程度低）的方向发展，即地图的比例尺越来 越大，地理实体的属性信息越来越详细。
3地理时空大数据——大地图
• 我们透过数据（即地理时空大数据也包括大数 据）所做的一切工作，都是在试图理解我们的 世界——我们周边的地理系统的整体或局部。
• 大数据也许是“海底捞针”、“盲人摸象”， 但获得的成果在一定的时间、空间范围内是真 实的。所有的数据、信息都可基于时间和空间 框架进行镶嵌、拼接和融合，还原一个真实的 地理世界或其某一个侧面。
地球内部 系统
地理系统 （开放的复杂巨系统）
天体系统
自然环境系统
人工设施系统
社会经济系统
地貌、土壤、气候、土地 利用、水文、生物、海洋…
基础设施、公用设施、工业与民 用建筑、农业设施、交通设施…
人口、商业、贸易、科学、教 育、卫生、体育、金融、财政…
人地关系系统
3地理时空大数据——大地图
• 在垂直方向上，地理系统可以按照组成要素 特征划分为不同的专题子系统，如自然的地 形、地貌、地质、土壤、水文、植被等子系 统，人工的交通、管线、建筑等子系统，人 文的行政、经济与社会等子系统。专题子系 统不能独立存在，专题子系统的集成表现为 地理系统的垂直集成，以构成完整的地理系 统。如城市可以看成一个地理系统，由自然 资源与环境、基础设施和经济社会等专题子 系统构成。
空间规划
土地利用规划、城市规划、工程规划、各种专题规划
工程测量学
施工放样、变形监测
2测绘学的应用模式
• 做好测绘地理信息工作就能做好其它工作
• 测量工作遵循的原则：先整体后局部，先控制后碎部。也是做事应 该遵循的原则，先搞清楚工作的整体要求和工作程序以及工作成果 ，然后再仔细按顺序研究工作方法和要求。
大数据时代的 地图制图学与地理信息工程
杨永崇 2018年9月10日
为什么要攻读硕士学位
• 理论、技术、工程 • 学历（文凭）、能力（职称）、业绩（贡献） • 知识、能力、毅力 • 智商、情商、悟商
主要内容
• 1大地理学的应用模式 • 2测绘学的应用模式 • 3地理时空大数据——大地图 • 4地理信息科学发展趋势 • 5我对研究生培养的看法
• 如果一个人掌握了他的学科的基本原理， 并学会了如何独立地思考和工作，他肯定 会找到属于他的道路。——爱因斯坦
1大地理学的应用模式
• 地球是人类的家，人类一直都十分关心自 己赖以生存和发展的地球表面的状况。
• 地球表面上有哪些地理实体和地理现象， 它们具有怎样的特征和规律，正是地理学 所研究的，研究的目的是为了更好的开发 和保护地球表面的自然资源，协调自然与 人类的关系。
3地理时空大数据——大地图
• 地理时空数据是指以地球为对象，基于统一 时空基准，与位置相关联的地理要素（或现 象）信息的数据。具有时间维（T）、空间维 （S）和属性维（D）等特征（王家耀， 2016）。