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自然资源部时代,时空大数据引领供给侧改革 | 专栏

李振宇 明升88网2019-01-14 09:38:39

摘要: 自然资源部的成立,将为时空大数据的真正落地带来绝好的历史机遇,遥感将成为主要的数据源,大数据辅助决策将成为主要应用方向,也是实现地信行业转型、供给侧改革的外在动力。

  自然资源部的成立,将为时空大数据的真正落地带来绝好的历史机遇,遥感将成为主要的数据源,大数据辅助决策将成为主要应用方向,也是实现地信行业转型、供给侧改革的外在动力。

  自然资源部的成立,打开了时空大数据落地之门

  自然资源部的职能,是负责全部国土空间的统一登记、管理和监测,实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理,从职能上即离不开“时空”,也更依赖“大数据”,但一定不是原来的“时空大数据”,也一定不能用传统的技术方法和构建方式。

  原测绘地理信息局于2017年启动“智慧城市时空大数据与云平台”建设,立意和目标足够“高大上”,但方案设计和建设实践中,既未体现出“时空”的丰富内涵,也没能实现“大数据”所应有的支撑能力,而仅把更多类型的测绘成果,堆砌到更加强大的IT基础设施之上。

  测绘和地理信息本质上是确立和记录事物空间关系的一种手段,被依赖的久了,逐渐异化为目的。借助手段,意味着某种通向自由之路,执着于手段,就会被手段所奴役,形成作茧自缚的尴尬。测绘地理信息局的撤销和自然资源部的设立,让测绘和地理信息回归于手段的定位,也将坦露出时空大数据的真实业务需求,激发出更有价值的实施方法。

  时空大数据借遥感落地,国土空间统一管理的可信源

  时空大数据中,最具价值的数据源之一是遥感,因其具有真实性和时效性,成为可信赖的客观依据;而人工勾画的图斑,由于掺入了各自领域和地域的主观意愿,在可信度方面饱受质疑。

  整合后的自然资源部体系,坐拥高分和资源系列的十几颗卫星,且拥有从航空摄影到无人机的全系列获取和处理队伍,获取能力超级强大。但是,应用能力的不足使遥感在业务中扮演的角色,与其隐藏的价值和巨额投入难成比例,既有原体制的原因,更多的是技术能力无法支撑。

  据笔者耳闻,陆昊部长不止一次的提过:为什么谷歌地球上都可以看到的数据,业务系统还不能提供?面对部长的质疑,确实存在一些技术困境需要突破:

  第一,全部数据统一在线。

  阿里云创始人王坚博士曾表示:“大数据叫错了,数据不是因为大而有价值,而是因为在线,流动产生价值。”自然资源部治下的各个业务单元,均处理和存储着大量的遥感数据,在自然资源部体系内尚无法形成共享和流动,数据在线是必由之路。数据在线化是一项巨大的技术挑战,依靠切片方法不仅耗时费力,且生成了一套无光谱信息的新数据,深度应用无法支撑。

  第二,按时空组织数据,而非“一张图”模式。

  谷歌地球的价值,是能够呈现多时相历史数据;Planet Labs的“鸽子卫星”,虽然从遥感角度乏善可陈,但每天覆盖全球一次的能力使其价值倍增。从监测的角度看,时间分辨率比空间精度更为重要。而“一张图”模式下,将不同时相的数据融合成为一体,不仅准确的时相无法判断,且无法实现历史回溯和变化发现,应用价值大打折扣。时相明确的单景数据服务必将成为今后的应用主流(类似谷歌)。

  有了时间,时空大数据才有生命;也只有遥感,具备满足时效性的持续获取能力。

  第三,提高自动化处理和分析能力。

  准实时的对地观测将很快到来,如果没有自动化的处理和分析能力,任何人工参与的环节都将成为瓶颈。目前环节割裂的遥感应用,每个阶段均需不同专业的人士操刀,限制了遥感的业务化应用。将跨界专家的高端能力,转换为后台自动运行的在线服务,提供类似于在线导航的便捷应用模式,才能实现遥感的广泛普及和时空大数据切实落地。用户只需使用“所得即所需”遥感服务,而无须拥有遥感数据和遥感算法。

  在旧有的体系下,遥感通常作为一种测绘产品存在,几何精度和视觉效果被当做核心指标,经过繁琐的数据处理,宝贵的光谱信息被丢弃,用途也仅限于做系统背景和参照系。更遗憾的是,由于采用测绘级控制点校正,本来可以自由流通的遥感数据,变成了保密数据。如何规避不必要的保密处理,也是需要特殊国情下发挥智慧去解决。

  我对时空大数据借助遥感落地充满信心,当我们在某大型机构实现了海量数据免切片发布、动态处理和时空搜索的全在线应用后,能感受到用户的兴奋和对应用场景的丰富想象。新近成立的自然资源部,在处理若干起土地违法案件中,均高度依赖遥感;受过严格训练的地信专家,在自然资源部时代必将更具价值。同时,自然资源部体系的遥感应用模式,将很快传递到水利、环保、农业等众多领域。

  多源信息融合支撑决策,才是大数据的终极价值

  时空大数据借助遥感落地,解决了“时空数据”的问题;而大数据方法的本质,是融合多源信息辅助决策。将“数据”和“信息”做个区分,数据专指来自于传感器的原始数据(比如遥感和物联网),而信息是按照某种用途和规则的认知结果,表现在业务上,就各个维度和尺度GIS数据。

  过去二十年,自然资源领域的信息化建设以数据建库和电子政务为主,建设了若干数据库和信息系统,满足事务性工作需要(现状调查、地籍管理、土地变更、耕地保护等)。大数据时代中的成立的自然资源部,大数据方法支撑决策将成为重中之重。

  所谓决策,表现在土地集约化利用、多规合一、建设用地选址、土地智能评价、趋势研判、地质灾害预测预警等,特点是需要融合不同业务系统的多维度信息,通过分析挖掘进行综合判断。

  在所有大数据应用中,数据融合都占据80%的工作量;在自然资源大数据应用中,必须(也只能)是基于时空的融合。基于时空框架的多源信息融合支撑决策,才是“时空大数据”的真正内涵和存在价值。那么,“时空框架”究竟是什么?仅有时空基准显然不够,需要一个适应计算机管理的结构化框架,这个框架就是多级时空网格体系。

  在多级网格体系中,可解决很多传统方法难以解决的瓶颈,例如:

  在“多规合一”中,将多尺度和多维度规划数据进行统一组织并发现冲突是一项极其痛苦的工程。利用网格体系,可将不同尺度的规划,转化为不同层次的网格,实现多尺度规划的统一管理;将不同维度的规划信息,填入统一规则的网格当中,通过网格数据条件筛选即可快速发现冲突网格,从而进行合理调整。

  在建设用地选址中,需要参考社会经济、多项规划、土地储备、土地利用现状、征地补偿等多项因素,多维数据统一网格化后多条件组合筛选,即可快速筛选出全域范围内的满足条件的用地网格,实现“先计算后供地”。

  在地质灾害预警预测场景中,将与地质灾害有关的多维数据网格化后,利用大数据分析软件进行关联统计,当有足够多的维度和样本点,有望挖掘出地质灾害多要素之间的未知关联,实现精准预测预警,挽救生命财产损失。

  以上场景均在实践验证当中,还有更多的应用场景需要深度挖掘,可以说,这种模式是真正的“时空大数据”——时空框架内融合多源信息,通过数据挖掘发现未知关联,支撑时空决策。

  春天将至,请准备行囊

  在原国家测绘地理信息局推出的《智慧城市时空大数据与云平台建设技术大纲(2017版)》中,明确:“时空基础设施作为智慧城市的重要组成,既是智慧城市不可或缺的、基础性的信息资源,又是其他信息交换共享与协同应用的载体,为其他信息在三维空间和时间交织构成的四维环境中提供时空基础,实现基于统一时空基础下的规划、布局、分析和决策。”

  将上述描述中的“智慧城市”替换为“智慧自然资源”,就是自然资源部时代,时空大数据的发展目标。真正的时空大数据,是自然资源部业务中不可或缺的核心支撑,时空大数据的春天将至,请准备好行囊,走向诗和远方!

  只是,沿着旧有道路,期待中的远方,将永远无法到达……

(李振宇,空间信息领域从业20年,曾在中地、ESRI中国和高德担任不同职务,现为中科院西光所大数据应用工程中心时空大数据实验室主任,北京云游九州空间科技有限公司创始人。)

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[责任编辑:张强]
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