传统地理信息系统已建立了成熟的基础理论、应用平台和相关标准,但随着空间信息应用领域、应用模式、信息内容、分析方法、展现方式等的发展,已越来越难满足人类认知客观世界的需要。
移动互联、大数据和云计算等新一代IT科学技术的发展,使得当代社会进入了大数据时代,大数据挖掘与知识发现成为现代科学技术的前沿发展方向。因此,地理信息系统的发展面临新的战略机遇和挑战。
随着现代移动通信、移动定位、移动互联网的发展,人、事、物紧密地联系在一起,形成了一个“人·机·物”协同的三元世界。地理信息系统需要分析与表达“人·机·物”协同的三元世界,需要关注人类80%时间所依存的各种小型室内空间,需要建立室内空间表达的数据模型,发展各种面向室内空间问题的分析方法,构建面向室内精细物件管理的软件系统,并实现与室外地理信息系统的互联互通。因此,室内GIS(Indoor GIS)或微空间GIS应成为现代地理信息系统发展的重要方向。比如当前中国不动资产的登记和管理就对Indoor GIS提出了巨大需求。
在室内GIS发展的基础上,我们可以进一步拓展到对地下空间、水下空间的管理。地下空间分为开放型地下空间(如地下商场、地铁通道)与密闭型地下空间(如成矿体、储油体)。现代城市的快速发展,对地下空间的利用提出了巨大需求,而地下设施安全管理与防范等,相对地面空间要难得多。因此,面向地下空间管理的GIS研究和发展具有重大的现实意义。水下空间的基本特征是密闭、流动的水介质。随着中国对海洋资源开发利用需求的提高,海洋经济和海防安全等对发展海洋GIS提出了战略需求,水下空间管理则是其发展的基石。
GIS拓展的领域从地球空间到宇宙空间,从室外空间到室内空间,从宏观空间到微观空间,从小数据到大数据。
周成虎院士提出了全空间信息系统的概念,将地理信息系统的空间尺度扩展到了微观和宏观空间,将空间数据扩展到了时空大数据,提出了构建无所不在的空间信息系统世界的构想。我国在传统GIS领域已经赶上了国际先进水平,而研究解决全空间信息系统理论与技术问题,则是引领空间信息系统发展方向的重要契机。
全空间信息系统是将传统的狭义GIS扩展为全空间的广义GIS,需要在时间、空间、属性、关系、行为、认知等方面对传统GIS进行扩展。突破传统GIS以地图为模板的间接建模方法,以多粒度时空对象来直接描述从微观到宏观的现实世界,建立基于多粒度时空对象模型的全空间信息系统平台和应用示范系统。
利用全空间信息系统技术,可以将地球上每一栋建筑、每一所房子联系起来,实现对室内空间的精细管理。例如,为了保障公共安全,我们需要对医院、大型商场与超市、能源基地与核电厂等重点场所实现管理,通过和建筑信息管理系统(BIM)的融合,实现对各种物件的管理。
通过系统的空间拓扑模型,可以实现对各种室内空间的关联处理;通过模型嵌入,实现对室内空间安全管理、应急处置方案等分析模拟。又如,面向商业服务,将室内定位与室内GIS集成,通过地理围栏技术,可以将商场的商品信息与穿行的人流关联起来,实现商品的促销和精准营销。将每一栋楼和每一个房间管理起来,将是一项艰巨而重要的任务。
伴随着2012年中国科学院地理信息与文化科技产业基地成立,作为国家卫星定位系统工程技术研究中心在苏州的分中心,中科蓝迪具有庞大的优质资源和扶持政策的优势,致力于地理信息数据及地理信息软件的开发等业务。中科蓝迪与多家著名高等学府合作,以全空间信息系统平台开发与系统集成、时空大数据处理分析、物联网集成应用等领域研发为驱动,推动地理信息产业的发展。
2016年,中科蓝迪参与的国家重点研发项目获批,投入开展“全空间信息系统平台”和“智能设施管理示范应用”的研制。目前项目中期的重要进展主要为两方面,一是实现了多粒度时空对象建模理论的创建和落地,为全空间信息系统的实现奠定了理论和方法基础;二是全空间信息系统核心关键技术的突破和平台原型系统的建立与试验,验证了基于全空间信息系统技术路线的先进性和可行性。
1. 全空间信息系统集成开发框架
集成开发框架研究集成课题成果的技术方法,集成数据库及数据库引擎、可视化框架及引擎,为全空间信息系统项目组提供能支持数据存储和访问、可视化等能力的集成框架系统。集成开发框架包括模块注册与管理、事件处理模块、命令注册与管理模块、日志模块、插件管理模块、操作界面模块、界面管理模块等功能模块。
2. 多粒度时空对象可视化建模工具初步完成
多粒度时空对象可视化建模工具软件,包括类模板设计工具、时空对象编辑工具、时空对象过程建模工具(行为过程建模)、时空对象出入库工具、对象数据质检工具、原有数据对象化处理工具等。
3.全空间信息协同处理和全流程实时管控系统
系统包括用户、订单、工艺、工序、团队、角色、数据类型等功能模块,信息协同处理和全流程实时管控工具集由全空间信息资源管理系统提供。全空间信息协同处理和全流程实时管控系统实现了流程管控和机器人任务调度。
此系统目前衍生为中科蓝迪为空间信息数据生产企业提供服务的板块,以生产管控平台”黑蚁数据工坊“的形式正在进行市场推广。
4. 全空间信息资源管理系统
全空间信息系统资源管理系统V1.0和V2.0发布,具备全空间资源管理和项目宣传交流能力。
5. 智能定制与动态构建工具技术设计
智能定制与动态构建工具子系统提供面向云+端的应用系统定制和工具构建框架。用户通过可视交互界面录入应用需求,系统解析用户需求,并根据应用需求特征与资源的依赖关系实现应用系统的自动、半自动定制,满足个性化应用的需求。