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  • 大数据时代的地理信息系统发展

    千次阅读 2016-12-12 21:07:43
    大数据(Big Data)是将规模庞大、结构复杂、动态演变的数据进行采集、筛选、管理、搜索、分析、挖掘与表达的技术统称,是连通信息世界和知识世界的桥梁,也是数据科学(Data Science)的重要研究方向。大数据的...

    1、 大数据概述

    大数据(Big Data)是将规模庞大、结构复杂、动态演变的数据进行采集、筛选、管理、搜索、分析、挖掘与表达的技术统称,是连通信息世界和知识世界的桥梁,也是数据科学(Data Science)的重要研究方向。大数据的概念原本取自以谷歌为代表新一代IT公司利用数据密集型复杂挖掘技术处理海量数据,并创造惊人价值的现象,创立之初就颇有 “沙里取金”的夺人眼球的效果。美国政府年初宣布的“Big Data Initiative”更是将其变成在包括中国在内的全球各国炙手可热的新“掘金点”, MapReduce词汇迅速成为学术界、产业界被反复炒作渲染,甚至让人产生过度炒作的隐忧。

    “大数据”技术来自搜索、电子商务、科学计算等领域长期与海量数据打交道所积累下的经验积累,目前尚不存在公认的基础理论和解决方案,所以要真正理解大数据,用好大数据就必须跳出现有概念的窠臼,一方面从底层数据科学入手,提炼和解答出数据背后的科学问题,寻找数据真正的意义和基础规律,另一方面需要遵循“从实践中来,到实践中去”的原则,在实际应用中了解大数据,研究不同领域的数据情况,明确大数据理念可以创造的核心价值与实现难点。本文就简要介绍了地理信息产业的情况,应用基础,并展望了大数据时代的产业发展。

     

    2、 地理信息是天然的大数据

    60年代诞生之日起,海量数据问题一直是地理信息领域的“阿基里斯之踵”。究其原因,主要如下:

    a、            地理科学面对的是一个复杂巨系统。1986年钱学森院士在现代人类知识体系将地理科学归结为自然科学与社会科学之间的桥梁科学,研究整个地球表面同人类息息相关的大气对流层、岩石圈上部、水圈、生物圈和人类圈环境。所以上至卫星遥感数据、下至地震传感数据,以及我们常见的统计、环境、水利、资源、土地等领域数据都属于地理数据,所以地理信息技术需要处理的范围广,数据源多,数据类型多样,其数据量巨大是不言而喻的。

    b、            地球表面的信息量巨大,感知手段多样。以谷歌地图使用Landsat TM影像为例,其空间分辨率为30米,则单一时相全球完整覆盖其整体数据量约为2TB2012年底,我国已对成功发射天绘、天链、天拓、遥感、资源、气象、海洋等多系列卫星,建立起环境与灾害监测预报小卫星星座, “嫦娥一号对月观测也已取得良好效果,而整个十二五期间我国计划发射百余颗卫星。以今年发射成功的资源三号为例,其几何定位精度为30米,重访周期仅5天,则一年内的基础数据量就可达数百TB。当中国遥感未来迈入国际上快鸟(QuickBird)等高分辨率卫星已达到的1m分辨率的门槛后,则全球单次扫描的遥感影像结果数据量将至少超过1800TB,这对于目前的数据处理能力来说是不可想象的,更别说还要考虑多波段、多时相、多产品、历史数据、中间数据、重叠区、雷达、点云数据等问题。遥感数据之外,北斗定位系统的建立、移动互联网和物联网的快速发展也会导致包括来自车辆、风力、雨量、温度、湿度等各种传感器以及个人网络活动的高频空间关联信息的数据洪流涌入,并且要求快速处理响应。

     

    3、 庞大的地理信息数据蕴含巨大价值

    随着谷歌地球等互联网电子地图的普及,目前公众已逐渐接受并熟悉了位置服务(LBS)、地图浏览查询、车辆导航等地理信息服务,地理信息已经创造了巨大的价值,但是这只是诸多地理信息应用的冰山一角。无论是遥感数据、物联网传感器数据、地图数据还是个人网络活动数据都可以看作是地理自然与人文环境的采样与记录,只要使用合适的分析方法就可揭示其蕴含在背后的深刻而复杂的社会自然意义。

    地理信息系统擅长于进行空间分析及与其他领域模型的关联分析,例如利用遥感数据再分类可用于、特征识别与提取技术可快速提取地表的水域、农田、城区、建筑等,对农业估产、城市规划等应用有重要作用;城市传感器数据的建模、分析可用于了解区域温度、PM2.5等指标真实分布,辅助政府市民进行出行活动决策;将政区与耕地数据集进行叠加,通过格网分析即可快速统计行政区域内的耕地面积,这对于土地红线控制具有重要参考作用;空间关系分析针对当前互联网中产生的大量签到信息进行商区聚类分析,从而帮助商业选址、广告优化;网络分析则更是应用广泛,从现代物流仓储选址、配货调度,到公路网,铁路网、电力网、市政管网等设施的优化管理调度,再有水系分析,管理、应急、导航路径分析、交通规则处理等等都是网络分析的用武之地;而时空分析则可用于区域环境变化监测,快速发现土地、建筑、气温、环境、水文的变化,从而积极响应。

    目前国内地理信息产业建立了从数据生产、软件平台、应用服务的全产业链,上游有四维图新等专业图商,中游有超图软件等地理信息软件平台商;下游有天地图、百度地体、超图云服务等服务商。地理信息技术不仅已成功应用于水利环保、能源矿产、气象环保、国土房产等行业中,而且成为国家数字城市与智慧城市建设的核心平台。

    大数据时代下,地理信息产业挑战与机遇并存。大数据不仅需要地理信息系统海量数据采集、筛选、存储、分析与显示技术的升级,而且要彻底扭转传统地理信息系统重视数据管理与显示,轻视数据分析的状况。大数据的意义只有在将地理信息产业的核心关注转移到用户价值上之后才能得到体现,否则大数据不如小数据,因为实现同样的价值前提下前者成本只会更高。但是如果在大数据浪潮下,地理信息产业可以完成一次升级,那么就不仅意味着产业链上下游的完全重构,而且可以在物联网、移动互联网、国土、环保、水利领域分析挖掘其纷繁数据的空间意义,产生巨大的社会经济价值。

     

    4、 总结

    “问渠那得清如许,为有源头活水来”,地理信息动态庞大的数据流代表着一个巨大的价值宝藏,基于地理信息技术从多源大数据中获取对自然与人文环境的知识,从而提高政治商业与个人生活效率的美好未来并不遥远。“前途是美好的,道路是曲折的”,要达到这一目标,当前几个亟待解决的问题是:

    1、研究地理信息适用的大数据技术,目前流行的MapReduce等技术只能看做是大数据技术示范,相比起传统分布式计算、并行计算技术其适用的范围较窄,难以提高GIS中大部分运算效率,需要要处理地理信息大数据必须要建立自身的大数据技术体系。

    2、解放沉睡的数据。大数据产业需要各个领域的数据融合才能更真实的对世界建模分析。美国政府已依照Government 2.0建设理念也发布了Data.gov 网站,截止201211月已提供了来自联邦政府各部门的392,590个数据与工具,其中包含空间数据服务386429个,欧洲也已相应提出Inspire计划。虽然中国目前也推出了北京市政府数据资源网,推动包括地理信息数据在内政府数据资源的对外服务,但是各个部门行业数据被闲置、堆积、浪费而不共享的情况仍然非常严重,严重制约了行业与应用的发展。

    3、产学研结合,跨领域合作。大数据产业要成功,就必须完成从数据到知识再到价值的整个加工流程,这就必须充分融合企业和科研院所的各自优势。此外大数据分析是一个多领域知识结构化集成的结果,所以必须要提倡跨领域合作。


    转载自http://blog.sina.com.cn/s/blog_6207dfb101015gfr.html

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  • 互联网时代发展历程-破局

    千次阅读 2019-06-13 12:12:34
    随着5G的逐渐普及,信息传递速度倍增,... 互联网发展经历从传统的PC时代发展到现今的移动互联网时代,并伴随着5G的普及即将进入智能互联时代。逐渐扩展到其他之前觉得不可能的领域的发展,过去受到思想和意识的...

            随着5G的逐渐普及,信息传递速度倍增,过去传统的IO数据交互必然遭遇瓶颈,改变过去常规的信息交互方式,以适应5G高速的信息交互需要。从概念上要改变过去软件开发和应用的格局,适应时代需要,不断尝试和改变。

            互联网发展经历从传统的PC时代,发展到现今的移动互联网时代,并伴随着5G的普及即将进入智能互联时代。逐渐扩展到其他之前觉得不可能的领域的发展,过去受到思想和意识的局限,或者技术的瓶颈,不能关联发展。IT最基础的就是信息处理、计算、传输、交互,依赖于通信发展,也依赖于电子硬件技术,最终回归于信息技术本身。

            在web1.0时代,主要的通信设备还是PC电脑,依赖的是电子信息技术最基础的硬件、通信方式、数据处理流程,包括操作系统、编程语言、通信频率、通信速度、数据结构、运算方式、运算能力、基础算法、网络工程等。主要使用的是大型或者偏大型电子设备,电子设备的元器件和集成电路主板比较大,随着材料技术与集成电路工艺技术的发展,电子设备微型化、精细化、个性化适应了时代的需要。电脑从大胖子越变越小,性能越变越高,便捷性和通用性更高。

           这期间(大概从1990年到2011年期间),网上冲浪开始流行起来,即时聊天通信工具也引爆互联网。国内的微博、QQ、门户网站、淘宝开始影响年轻一代的生活,并不断吸引更多人加入。虽然经历互联网寒冬的冲击,并没有导致互联网死掉,相反促进了互联网朝着健康的路径发展。这时期的互联网应用主要是基于TCP/IP通信传输的PC网站、搜索引擎、桌面软件等等,处理的主要是文字、图片等数据量比较小的IO数据流。这期间的视频(电影或者电视剧)需要通过第三方下载工具下载,比如国内的迅雷、百度或者其他下载软件进行下载,要么就是等到上网的人比较少、网速快的时候在线观看。web1.0时代受限于带宽速率,移动设备很少,大部分互联网操作只能在电脑上完成。

           随着移动电话与PC电脑的完美结合,智能手机问世,智能设备风靡的时代,迎来了web2.0时代(2011年以后)。通信传输速度的不断提升,触发了市场的大爆炸,苹果率先开启智能时代的大门,随后Google开发出移动操作系统安卓系统,更是在短短十年间引导了无数行业发生翻天覆地变化,同时促进新的技术变革,包括通信技术、软件架构技术体系等等。

            APP是移动互联网的行业细分产品,安卓或者IOS是则是整合资源应用平台,相继也产生了很多的移动应用概念。过去在PC上活跃的软件或者应用服务,也都转移到了移动互联网上,并不断的引申出更多的应用和服务,包括移动支付、人脸识别、生物识别、小程序、公众号、外卖、智能物流、智能出行、智慧交通等等。也引导了人工智能革命,促使金融服务变革,促进政府效能提升,加快了社会发展和文明积累与进步,同时大幅度激发了经济活力。

           这期间,当下比较火的就是移动视频、短视频的应用和服务,包括即时聊天工具、电子商务购物平台都引入了短视频或者视频渠道。可视化应用得到了更大的提升,广告的发布多样化,线上线下结合更加紧密,促发了更多行业的无缝结合。包括共享经济的问世,区块链技术的诞生,人工智能的风靡等等。

           随着通信速度的剧增,人工智能的应用也将延伸到各行各业,大数据的应用将深入到更多领域,进入web3.0时代。5G时代将开启智能互联的深度融合,接下来也会引爆很多行业的快速转型,催生更多的新技术和新应用,社会智能化程度将大幅提升,科技体验更加普及。对未知领域的研究将有更多的突破,生命的奥秘和宇宙的奥秘将逐渐揭开神秘的面纱。

           特别是空间理念和太空探索的技术将突飞猛进,超算应用将会在很多领域普及,量子计算将辅助人们对更多未知领域研究突破。5G时代会有很多有悖伦理道德的危险,需要更加完善的法律和人文规范。比如毁灭性基因编辑、威胁人类生存的仿生生命技术、两性伦理等等。

     

    互联网发展历程导图

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  • 当前,以物联网、大数据和云计算为代表的新一代信息技术发展迅猛,目前正在由IT时代转向DT时代。物联网技术正在通过与其它新技术的不断融合,加速向智能医疗、新能源、材料等领域渗透。“大数据”已经成为当今人们生产...

    注:本文由音序为GD的童鞋原创,在此代为发表
    摘要:

    当前,以物联网、大数据和云计算为代表的新一代信息技术发展迅猛,目前正在由IT时代转向DT时代。物联网技术正在通过与其它新技术的不断融合,加速向智能医疗、新能源、材料等领域渗透。“大数据”已经成为当今人们生产和生活的热点词汇。手机通信、网站访问、微博留言、视频上传、产品生成、科学实验…无处不在的社会和商业活动源源不断地产生各种数据。对于大数据的研究价值是巨大的,尤其是当大数据和当今的物联网相融合时。本文探讨大数据时代下物联网技术的发展趋势和挑战,以及在工业界的应用前景等。

    关键词:大数据,物联网,智能终端

    0 引言

     物联网技术是一项新兴发展的技术,物联网可以理解为是互联网的一个延伸。传统互联网作用于以PC为主的终端机。后来,随着智能手机的普及和芯片技术等相关技术的飞速发展,手机成为了可以在很多场景下替换PC机的一种智能设备,即称为移动互联网。随着,移动互联网的退潮,又一个新兴的领域作为互联网的延伸,即为物联网。
     其将“物与物”接入互联网,从而实现在远端与物联网终端的通信,从而实现对物的控制以及信息共享等。
     伴随着物联网技术的兴起,逐步增加的物联网终端设备将会产生越来越多的信息,这些信息可以广泛用作数据分析,模型训练等,而处理这些巨量的信息,需要大数据技术的支撑。

    大数据技术概况

     笔者认为,所谓的大数据技术其实是一种工程实践上的方法论。随着时代的发展,技术的更新换代速度也越来越快,伴随着技术的飞速发展,这个社会所产生的可以捕捉到的信息也越来越多。
     随着获取到的数据越来越大,常规数据处理手段已经不足以满足如此大规模数据的存储,处理与分析,伴随而来的是当前以Hadoop生态为主的大数据处理手段。
     大数据处理的核心方法论即为高速度地处理高容量、多类型数据的3V问题(以下简称3V问题).

    物联网数据特点

     物联网的概念虽然在上世纪九十年代就已经提出,但是囿于技术的瓶颈,并没有形成产业化和生态链,其真正快速地发展是近10年开始的。
    物联网发展的基础是在互联网的基础上进行了延伸和扩展,它的最终发展目标是实现全面感知、可靠传输和智能处理。
     物联网技术的协议与传统互联网的协议有所不同。传统互联网是基于TCP/IP协议建立起来的,而在一个物联网网络里可以是M2M协议或基于Zigbee协议等来实现物联网节点间数据的传输。该数据传输具有近距离,数据量小但是节点密度高等特点。
     多数的物联网系统架构并不是所有的物联网节点都要接入以太网,往往是有部分作为代理节点来完成类似于网关一样的功能,将节点内的非TCP/IP协议转换为TCP/IP协议并传输给远端的服务器。
    远程服务器需要对来自物联网的数据进行暂存,ETL,持久化和分析等。由于物联网单节点信息量小,但是节点密度普遍比较高,需要代理节点对数据的转发能力较好,具有高可靠性,以便远端服务器能够及时、完整地接受到来自物联网节点的数据。
     对于智能医疗场景,每一个物联网节点可能都是一个数据的发送节点,也可能通过蓝牙将数据传给智能手机,然后智能手机再将数据转发给服务器。这就要求服务器能够高可靠地接受到来自智能终端的数据,并对来自每一个节点的数据进行合理标定,杜绝不同用户的数据发生混淆。虽然物联网节点的单次发送数据量可能并不太高,但是,并发数量确可能会比较高,这可能是一个高并发的系统,需要数据处理服务器做高并发的架构。

    物联网技术发展前景

     物联网技术的数据源往往是嵌入式设备。在未来物联网市场占据极大比重的一端一定是芯片生产厂商。各大芯片制造厂商也都有专门针对物联网等场景的嵌入式芯片,譬如ARM的cotex-M系列,而且他的芯片巨头如高通、英特尔、台积电等也都布局物联网嵌入式芯片解决方案。适应未来主流方向的物联网芯片应具有低功耗,可靠性等特点,而在处理速度上的需求可能并不像前者一样成为刚需。
     未来物联网节点之间的通信方式也将伴随着5G技术的落地而形成产业变化,通信速度的提高,通信可靠性的提升将是物联网技术的一大主流发展方向。
     物联网全面云化也是未来的发展方向。比较著名的有国内的华为提出的OceanConnect战略,基于统一的IoT联接管理平台,通过开放API和系列化Agent实现与上下游产品能力的无缝联接,给用户提供端到端的高价值行业应用,比如智慧家庭、车联网、智能抄表、智能停车、平安城市等。除此之外还有国内百度云的天工系列,国外的AWS等也都在布局物联网云产品。

    物联网技术应用分析

     物联网技术的应用非常广泛,包括当前非常流行的共享单车所用到的核心技术就包括物联网技术,每一个车辆的密码锁都具有定位功能,而且根据用户在手机上的操作来决定是否开锁等。
     传统的医疗产业也将由物联网技术焕发出新的生机,基于物联网技术的实时监护设备可以实现7*24h全方位监护,尤其对于孤巢老人等特殊人群的监护作用尤其重要。基于该监护设备,可以实现隐匿疾病提前诊断,健康状况实时了解,远程医疗等等服务。
     车联网技术是物联网应用与传统汽车制造业上的产业创新,基于物联网技术的车联网技术可以实现车辆的自动定位,车辆的远程控制等功能。
     智能家居也及时基于物联网技术所带来的生活上的改变,除了日常生活中比较常见的智能家居之外,现有的许多小区也已经升级为物联网安防系统,基于这样的一种物联网安防系统,可以极大地降低小区夜间保安成本,提高小区安防系数。

    物联网产业化的困境

     物联网技术虽然是能够具体改善人们生活质量的一种技术,但是物联网技术的发展空间存在显而易见的瓶颈,未来的物联网技术的核心技术将由芯片制造商,云解决方案供应商,通信标准定制机构等所掌控,其核心技术发展仍然是一种嵌入式技术的发展,并不会因为物联网概念的提出而开辟一个专门的学术领域,而基于大数据的物联网产品本质上是为了解决来自物联网数据的存储于处理困难性问题,本质上是一种工程实践方法,技术上的研究深度存在瓶颈。
     物联网产业虽然能够带来巨大的现金流,但是商机特别分散,很难创造出下一个类似互联网和移动互联网一样的风口,也很难造就类似百度,腾讯,阿里巴巴这样的互联网公司,和滴滴打车,今日头条,美团点评这样的移动互联网公司。

    结论

     本文介绍了物联网和大数据技术的概况,探讨了基于大数据技术处理物联网数据的方法论和物联网数据的特点,同时也探讨了物联网技术的发展前景和未来的技术方向,得出了物联网技术虽然是当前和未来的一个主流的工程领域,但是缺乏具体的商机,很难创造出纯粹基于物联网的著名企业。

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  • 计算机网络在信息时代的作用

    千次阅读 2016-02-05 13:59:58
    计算机网络在信息时代的作用 1 信息时代的重要特征 21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。 网络是指“三网”,即电信网络、有线电视网络、和计算机网络。发展最快的...

    计算机网络在信息时代的作用

    1 信息时代的重要特征

    • 21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化,它是一个以网络为核心的信息时代。
    • 网络是指“三网”,即电信网络、有线电视网络、和计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。

    2. 计算机网络的概念

    • 计算机网络:指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。

    3. 计算机网络的主要功能

    3.1 数据通信

    • 数据通信:是计算机网络基本的功能,可实现不同地理位置的计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输。

    3.2 资源共享

    • 资源共享:包括网络中硬件资源、软件资源、数据资源、信道资源等,是计算机网络最主要和最有吸引力的功能。

    3.3 集中管理

    • 集中管理:计算机在没有联网的条件下,每台计算机都是一个“信息孤岛”。在管理这些计算机时,必须分别管理。而计算机联网后,可以在某个中心位置实现对整个网络的管理。如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军事指挥系统等。

    3.4 分布式处理

    • 分布式处理:把要处理的任务分散到各个计算机上运行,而不是集中在一台大型计算机上。这样,不仅可以降低软件设计的复杂性,而且还可以大大提高工作效率和降低成本。

    3.5 均衡负荷

    • 均衡负荷:当网络中某台计算机的任务负荷太重时,通过网络和应用程序的控制和管理,将作业分散到网络中的其它计算机中由多台计算机共同完成。

    3.6 可靠性高。

    3.7 综合信息服务。

    注:计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个:(1)连通性、(2)共享。

    4. 连通性(connectivity)

    • 连通性(connectivity):就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息,好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。

    5. 共享,就是资源共享

    5.1 硬件资源

    • 硬件资源:包括各种类型的计算机、大容量存储设备、计算机外部设备,如彩色打印机、静电绘图仪等。

    5.2 软件资源

    • 软件资源:包括各种应用软件、工具软件、系统开发所用的支撑软件、语言处理程序、数据库管理系统等。

    5.3 数据资源

    • 数据资源:包括数据库文件、数据库、办公文档资料、企业生产报表等。

    5.4 信道资源

    • 信道资源:通信信道可以理解为电信号的传输介质。通信信道的共享是计算机网络中最重要的共享资源之一。

    参考文献:
    [1]《计算机网络(第5版)》谢希仁——第一章 1.1
    [2] 百度搜索关键字:计算机网络的主要功能

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空空如也

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