当前位置： 地拉那 >> 地拉那地理 >> 王家耀院士人工智能是地理信息产业转型升级
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摘要：当前，地理信息产业的发展面临着转型升级的严峻挑战，同时也迎来了大好的发展机遇。“互联网＋”、大数据、云计算、人工智能等新兴信息技术的迅速发展为地理信息产业的转型升级提供了强有力的支撑。在这种情况下，人们要认真思考和探索地理信息产业转型升级的背景、目标、途径和方法、驱动力等一系列问题。
作者：王家耀、武芳（信息工程大学地理空间信息学院、河南省时空大数据产业技术研究院）
（王家耀院士）
地理信息产业与时空大数据产业
地理信息产业与时空大数据产业两者的内涵及其区别和联系是一个很难说清楚但是又应该说清楚的问题。
1.1地理信息与地理信息产业
地理信息，指人对地理现象的感知。其内容包括地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、相互联系和变化规律等，分为空间位置信息和属性特征信息两大类，在计算机中以数据的形式存储和处理。地理信息产业，指以全球导航卫星系统、遥感、地理信息系统及计算机通信网络技术为支撑，以地理信息“获取（传感网）→处理（生产）→应用（服务）”作为产业链的信息产业，属于信息服务产业，即地理信息服务产业，是信息产业的基础和重要组成部分。地理信息产业的发展取得了可喜的成绩，表现出了明显的发展趋势：
一是实现了模拟测绘产品生产到数字测绘产品的转变；
二是实现了延续多年的以基础测绘生产任务为主到基础测绘产品与深加工产品的转变；
三是实现了基础测绘向地理国情普查和监测的延伸和拓展；
四是正在经历从沿袭多年的计划经济体制机制到适应市场经济体制机制转变；
五是正在建立“基础地理信息＋”（跨界融合）的地理信息产业新理念和新思维；
六是正在思考和迎接当前迅速发展的云计算、大数据、人工智能等新兴信息技术给地理信息产业的转型发展带来的挑战和机遇。
1.2时空大数据与时空大数据产业
时空大数据：指基于统一时空基准活动或存在于时间和空间与位置直接或间接相关联的大数据。据此，时空大数据由时空框架数据和时空变化数据两大类数据组成。时空框架数据指基于统一时空基准的卫星导航定位数据（含连续运行参考站数据）、遥感影像数据、地图数据、地名数据等；时空变化数据包括社会经济人文数据、位置轨迹数据、与位置相关联的空间媒体数据、社交网络数据、搜索引擎数据、视频观测数据、生态环境监测数据等。时空变化数据聚合（关联）在时空框架数据上，就构成了时空大数据。时空大数据具有位置、属性、时间、尺度、分辨率、多样性、异构性、多维性、价值隐含性、快速性等特性。这样定义时空大数据的科学依据如下：其一，从哲学上讲，空间与时间一起构成运动着的物质存在的两种基本形式，两者相互联系且不可分割。
其二，从全球治理的角度讲，当今社会的一个重要特点是，随着全球化进程的加快，世界（区域、国家、城市）管理和治理对空间和时间的依赖程度越来越高，时空大数据正日益成为全球治理体系和治理能力现代化的核心驱动力。
其三，从作战指挥的角度看，时间和空间的使用任何时候都是至关重要的。作战指挥特别是一体化联合作战指挥，武器平台特别是远程精确打击武器等，需要精确的时间和空间协同。对于未来的非接触、非线性作战，需要天空地海一体实时动态的全球一致、陆海一体、无缝连续的时空大数据引领和支撑。
其四，从复杂世界的表达看，世界上变化着的万事万物只能通过时间维、空间维、属性维来表达多维特征信息、即在空间维上关联随时变化的各种属性信息。
其五，从大数据的本质看，大数据是包括人类活动在内的事物（现象）运动变化的产物，而且这种运动变化都是在确定的时间和空间中进行的，都具有时间参照和空间参照两个基本特征，所以，大数据本质上就是时空大数据。
时空大数据产业（简称大数据产业）：指以天空地海传感器网络为基础，以时空信息“获取（传感网）→处理（生产）→应用（服务）”为产业链，以人工智能等新兴信息技术为支撑，以数据密集型计算为特征的知识密集型信息产业，属于第四产业的范畴（从第三产业中分离出来）。
同地理信息产业相比较，时空大数据产业内涵要宽泛得多，规模要大得多，类型更具多维性和多样性，知识更密集，速度更快，产品更加多样化和个性化。与大数据相比较，时空大数据的概念提出较晚，但内涵外延都有了很大的丰富和扩展，时空大数据的应用领域更加广阔和有效，产业发展态势很好。
时空大数据发展的现状与趋势
2.1国外时空大数据发展态势
目前，时空大数据已进入从概念到推广应用的关键转折期。
１）时空大数据全球战略布局全面提升。
以美国为代表的发达国家期望通过大数据竞争优势巩固其在该领域的领先地位。美国最早实施国家大数据战略、年3月发布《大数据研究和发展倡议》，年5月出台《联邦大数据研究与开发战略计划》；欧盟继年发布《开放数据：创新、增长和透明治理的引擎》之后，又出台了《数据驱动经济战略》；
澳大利亚先后于年5月和年8月发布了《国家数字经济战略报告》和《公共服务大数据战略》；英国于年10月发布了《英国数据能力发展战略规划》；日本于年、年先后发布了《面向年和ICTS综合战略》和《新IT战略——创建最顶尖IT国家宣言》；韩国于年提出《大数据中心战略》，年又宣布建设首个面向社会公共开放的“全行业数据中心”计划；等等。
２）时空大数据已成为战略性资源，判断大数据的核心价值成为核心。
据有关统计分析资料，年前，全球数据量将保持40％以上的指数增长速度，大约每年翻一番，到年人类将拥有40ZB（1ZB＝GB）的数据量，相当于地球上的每个人产生GB数据，数据将成为核心生产资料。数据总量的爆炸式增长也给数据存储、分析和使用带来巨大挑战，对大数据的分析和挖掘能力提出了更高的要求，判断大数据的价值成为核心问题，这就要求加大对大数据处理和分析挖掘技术研究的投入力量，以实现“数据隐含价值→计算发现价值→应用实现价值”的目标。
３）跨境数据流驱动全球商品流、服务贸易流、资本流，标志着全球化进入了新的发展阶段。
根据麦卡锡全球研究院发布的《数字全球化：新时代的全球性流动》，-年，全球数据流从4.7TB增长到．3TB，增长了43倍，与之相对应的，全球商品流从10.6万亿美元增长到19万亿美元，全球服务贸易流从2.5万亿美元增长到4.9万亿美元，全球资本流（外商直接投资）从1.39万亿美元增长到1.63万亿美元。这就是大数据的力量。
时空大数据产业保持快速增长。时空大数据产业较之一般大数据产业更加宽泛和丰富。仅就一般大数据产业而言，据有关文献对-年全球大数据市场规模分析，年全球大数据产业规模同比增长24.2％，预计－年全球大数据产业规模的复合增长率为21.8％。
2.2中国时空大数据发展态势
中国政府高度重视大数据作为一种前瞻领域的战略意义，正在加快推进相关政策的制定和实施，启动促进大数据发展的数据强国计划。
１）国家大数据战略体系基本形成。
年，中国首次将大数据战略写入《政府工作报告》；年8月，国务院发布了《促进大数据发展行动纲要》；同年10月，中共十八届五中全会将大数据写入会议公报并升级为国家战略；
年3月公布的《国家“十三五”规划纲要》中，明确提出“大数据战略及行动计划”；年１月，正式发布《大数据产业发展规划（－）》，为大数据产业的持续健康发展确立了目标与路径。国家大数据战略体系基本形成。
２）地区大数据发展格局初步形成。
在国务院年发布《促进大数据发展行动纲要》之前，广东（年12月）、上海（年7月）、贵州（年2月）等省（市）率先开展大数据地方政策的先行先试；
在《促进大数据发展行动纲要》发布之后，各地政府加快跟进，截至年2月，全国已有28个省份出台与大数据相关的政策文件；特别是两批国家大数据综合试验区的获批启动，对中国大数据发展起到了重要辐射带动作用。
３）数据开放取得初步成效。
面对开放数据所能带来的经济发展的巨大潜能，中国政府正在推动全国范围的数据开放工作。年发布的《促进大数据发展行动纲要》明确提出，要在年底前形成跨部门数据资源共享共用格局，年底以前建成国家政府数据统一开放平台，到年逐步实现交通、医疗、卫生、环境、气象、企业登记监管等领域的数据向社会开放。
从实际执行情况来看，中央各部门间的数据共享与开放已取得一定进展，同时辐射带动了各省、市、县下设的十余万个单位；以上海、北京为代表的十多个地方政府自年便陆续启动了自己的数据开放计划。
４）大数据产业规模快速增长。
据有关文献，中国大数据产业规模到年将超过亿元人民币，－年的复合增长率将达到47％，是全球大数据产业复合增长率的2.2倍，年以后的两年，大数据核心产业将有40％左右的高增长空间。年发布的《大数据产业发展规划（－）》提出，年大数据产业将突破1万亿元人民币的规模，年复合增长率将达到30％。
2.3国内外时空大数据发展水平和存在的问题
从世界范围看，美国是大数据的策源地和创新引领者。可以说，美国多年的发展史也是一部围绕美国人口普查的数据科学和数据文化形成的发展史。
多年前的美国第一次人口普查拉开了这个新生国家初数时代的序幕，数据在内战时期的成功应用成为年终结奴隶制的灯塔，从年内战结束到年“镀金时代的三重崛起”（思维变革、组织变革和技术创新）影响了其后整整一个世纪，20世纪30年代对选举结果的预测研究催生了统计科学的一次重大变革——科学抽样，年电子计算机走出“象牙塔”到20世纪80年代互联网的普及促成了开放时代的到来，与数据总量急骤增加相适应的摩尔定律、社交网络、数据挖掘成为“改变世界的三股力量”，标志着大数据时代的到来，万物皆联网、无处不计算的普适计算即计算型社会时代正在到来。
美国多年来数据科学和数据文化的形成与发展，使得美国在大数据理论和技术方面走在了世界各国的前面。
尽管如此，目前大数据领域仍然存在许多问题。例如，
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