根據(jù)Daratech 2004-2010的報告，地理信息產(chǎn)業(yè)年平均增長率為11%，雖然在2009年有著明顯的放緩趨勢。但是，報告顯示地理信息產(chǎn)業(yè)在2010年以10.3%的速度增長，呈現(xiàn)出了強勁的增長趨勢。更值得關注的是，根據(jù)Daratech公司的統(tǒng)計數(shù)字顯示(下圖)，地理空間數(shù)據(jù)的增長已經(jīng)超過了軟件和服務的增長，毫無疑問成為整個地理信息產(chǎn)業(yè)增長的一個主要貢獻者。
增長的核心在于地理空間數(shù)據(jù)的有效性。正如Daratech 公司CEO Charles Foundyller所說，GIS數(shù)據(jù)是今天地理信息產(chǎn)業(yè)增長最快的部分。GIS數(shù)據(jù)最近八年的年復合增長率達到15.5%，差不多兩倍于軟件和服務部分。地理空間數(shù)據(jù)是計算機和軟件所要處理的內(nèi)容，因此隨著更多位置相關數(shù)據(jù)的獲得變得可能，使用地理空間分析的范圍肯定會大幅增長。
對本文來說，地理空間數(shù)據(jù)是指任何與地理相關的信息。有多種類型的空間數(shù)據(jù)——地圖(矢量和柵格)、影像數(shù)據(jù)、派生數(shù)據(jù)、公眾數(shù)據(jù)、開源數(shù)據(jù)、標簽數(shù)據(jù)、元數(shù)據(jù)、分類和未分類數(shù)據(jù)、視頻和傳感器數(shù)據(jù)等。隨著越來越多的地理空間數(shù)據(jù)比專業(yè)的地理數(shù)據(jù)更容易獲得，其發(fā)布應用的范圍也越來越大。地理空間數(shù)據(jù)是不斷變化的，從普通數(shù)據(jù)到大眾定義的關于邏輯組織和更易獲得的結構和非結構化的電子信息數(shù)據(jù)。有兩個元素使我們的地理信息產(chǎn)業(yè)變得獨一無二：一個是地理空間數(shù)據(jù)或者稱之為地理空間參考內(nèi)容和其他包括理論和算法的提取、管理、處理分析和可視化空間數(shù)據(jù);另一個是空間分析部分，它在我們的產(chǎn)業(yè)中已經(jīng)成為最核心的技術，在GIS的歷史發(fā)展中起著中流砥柱的作用。
透視地理空間數(shù)據(jù)的歷史
地理空間數(shù)據(jù)的起源可以歸于紙質地圖的自動化。最早的“網(wǎng)格”地圖和屬性編碼來源于哈佛大學。哈佛教授Taylor Fisher在20世紀60年代中期開發(fā)了一個叫Synegraphic的制圖系統(tǒng)。盡管這一制圖系統(tǒng)和紙質地圖比起來是相當粗糙的(先撇開實際的地球表面不說)，圖層信息卻使基于計算機的紙質地圖變成了數(shù)字化形式。
然而，Taylor Fisher教授的重點是創(chuàng)造統(tǒng)計地圖而非數(shù)據(jù)的自動化處理。簡陋的數(shù)據(jù)自動化處理一直持續(xù)到計算機設備能夠支持圖形顯示，這就是自動化的操作對當時紙質地圖技術的一大飛躍。這種在計算機屏幕上看地圖的能力促進了地圖制圖自動化軟件的發(fā)展，并且創(chuàng)造了彩色終端顯示設備、數(shù)字化儀器和繪圖儀的市場。桌面數(shù)字化儀需要X和Y的坐標系統(tǒng)，這驅使計算機制圖軟件去處理一些從前并非如此重要的地理問題，像地圖投影，地圖比例尺和地圖精度等。反過來這又為創(chuàng)造新的GIS軟件、管理不同類型的數(shù)據(jù)提供必要的素材。
GIS初期發(fā)展在北美和西歐，在各國建立地理空間數(shù)據(jù)集的推動下，它已經(jīng)在世界很多地方發(fā)展起來。這種支持包括州、省以及地方政府對建立地理信息系統(tǒng)的基金資助。政策基金的作用在于創(chuàng)造了地理信息系統(tǒng)的需求和服務，反過來又創(chuàng)造了一個產(chǎn)業(yè)。最初，數(shù)據(jù)精度低，生產(chǎn)周期達數(shù)月，涉及成本高，但是現(xiàn)在，技術的發(fā)展使以更低的價格獲取到高精度數(shù)據(jù)產(chǎn)品成為可能。近年來，產(chǎn)業(yè)的擴張和增長在一定程度上是數(shù)據(jù)精度和及時性提高的結果。但這并不是說靜態(tài)的地理空間數(shù)據(jù)在行業(yè)增長上沒有起作用。
但正如下圖所示，在提高精度且縮短交貨時間后，數(shù)據(jù)的用戶也增多了。先進的數(shù)據(jù)采集技術給地理信息產(chǎn)業(yè)提供了相當大的增長動力。
最新的數(shù)據(jù)獲取技術
有很多先進的技術使數(shù)據(jù)的可獲得性以及成本有了很大的不同。這些數(shù)據(jù)都有一個共同的特點：它們以自己的方式記錄一切。這包括技術和傳輸平臺，像激光雷達技術，多光譜和高光譜傳感器、農(nóng)場的實時傳感器以及建筑施工工具。這些技術包括機載和陸基平臺兩部分。
地面雷達和視頻影像
一套美國GeoNav公司部署在農(nóng)村的系統(tǒng)就是一個很好的例子。該系統(tǒng)是由在標準的卡車上裝載的360度的全景數(shù)字視頻采集機器和一個地面激光雷達組成。在卡車行駛過程中，激光雷達和數(shù)字視頻捕捉其視野內(nèi)的所有景物。數(shù)字視頻機器和激光雷達結合的一個固有優(yōu)勢就是：允許用戶將雷達和影像視頻加載到GIS系統(tǒng)中，用戶可以坐在辦公室里進行處理、管理和維護。這些技術真正的優(yōu)勢在于同時采集多用途數(shù)據(jù)進行不同層面的應用。過去，GIS用戶僅僅通過加載矢量和柵格的數(shù)據(jù)來看他們想看的東西。俯視采集的數(shù)據(jù)排除了有價值的信息，影響到?jīng)Q策的質量。GeoNav集團銷售和市場部主任Jason Hooten說，最新的數(shù)據(jù)暴露了以前由于數(shù)據(jù)缺乏、數(shù)據(jù)質量不佳、或者數(shù)據(jù)被樹木等障礙物遮擋等造成的困難。
和標準的激光雷達數(shù)據(jù)的結合就能消除類似的問題。利用影像和激光雷達數(shù)據(jù)我們每天都能發(fā)現(xiàn)新的、有趣的使用方式。GeoNav集團首席技術官Casey Saxton認為這確實是GIS行業(yè)的瑞士軍刀。
很顯然地面雷達數(shù)據(jù)不是雷達數(shù)據(jù)的唯一來源。機載雷達已經(jīng)應用了好多年，并在最近五年內(nèi)頗為流行。類似于地面激光雷達，機載雷達和衛(wèi)星影像能夠給更多的用戶提供信息。
先進的衛(wèi)星和航空影像
另一項技術是衛(wèi)星和航空影像。正如在雷達上的應用，這項技術的優(yōu)點是在它們記錄掃描到的空間內(nèi)的一切信息。衛(wèi)星影像絕不是新的數(shù)據(jù)采集方式，但是作為傳感器它們擁有更高的精度，能夠獲得更多的數(shù)據(jù)，能為更多的用戶提供更多有價值的數(shù)據(jù)。
為了滿足不同層次的應用，衛(wèi)星影像更多的波段信息可以分類應用在不同的環(huán)境，例如在颶風過后的災害損失評估。由于多光譜和高光譜傳感器是一次性的收集所有數(shù)據(jù)，時間和空間位置是關聯(lián)一致的。用戶在不同時段內(nèi)能獲得同一區(qū)域的高質量有價值的信息，從中發(fā)現(xiàn)其變化。
許多基于衛(wèi)星影像的創(chuàng)造性應用正在被開發(fā),由法國Spot公司生產(chǎn)的SPOTMonitoring產(chǎn)品就是一個很好的例子。該產(chǎn)品解決了許多衛(wèi)星影像用戶所面對的問題——獲取一小塊區(qū)域信息和影像數(shù)據(jù)。
SPOTMonitoring允許用戶識別一個地理區(qū)域，監(jiān)測該地區(qū)并特別提供包括原始影像和變化監(jiān)測等產(chǎn)品。這種類型的服務有可能為不具備相關技術的用戶或不懂IT的人來開辟新的市場，創(chuàng)建一個內(nèi)部解決方案。新的衛(wèi)星數(shù)量每年都在增長，正如 Prof Ian Dowman曾經(jīng)撰文的標題所說：“遙感：熱鬧非凡的活動(Remote Sensing: Bustling with activity)”。8波段的DG影像就是從這些新的衛(wèi)星上獲得的數(shù)據(jù)。正如Dowman教授指出的，這些對地觀測衛(wèi)星將會擁有更好的光譜分辨率能力。他還指出激光雷達的發(fā)展將會繼續(xù)成為未來地理信息的重要組成部分。Digital Globe和微軟公司共同建立了一個覆蓋全國的航空影像數(shù)據(jù)將會提供一個巨大的高分辨率和實時更新的商業(yè)影像數(shù)據(jù)庫軟件。
數(shù)據(jù)驅動技術和軟件的發(fā)展
最新數(shù)據(jù)采集技術的結果之一正如ERDAS軟件總裁所說——海量的數(shù)據(jù)。換言之，海量數(shù)據(jù)給技術公司和消費者都帶來了挑戰(zhàn)。例如，利用地面雷達和視頻記錄的每英里路面數(shù)據(jù)可以達到TB級別。這些海量數(shù)據(jù)必須加以管理、處理、存儲和顯示，所有這些都需要不同的技術。這些數(shù)據(jù)的一個重要特點是它比現(xiàn)有的數(shù)據(jù)都要精確。地理空間分析一直都采用層的實現(xiàn)方法來進行地理空間數(shù)據(jù)庫的存儲，這種做法是將現(xiàn)存的地圖分成圖層以方便將信息進行管理并更好地解釋地圖上或者地球表面上要素和圖層之間的空間關系。GIS數(shù)據(jù)的每個圖層根據(jù)空間位置的精確性和屬性都被單獨的采集。然而，在最近，面向對象的數(shù)據(jù)庫概念已經(jīng)開始實施。
獲取更精確的數(shù)據(jù)毫無疑問會推動GIS軟件公司為他們的用戶提供工具和方法來將這種新的數(shù)據(jù)整合入傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)庫。例如，北美的當?shù)卣谟酶呔鹊臄?shù)據(jù)來更新現(xiàn)有的地圖。地理信息產(chǎn)業(yè)數(shù)年來的一個挑戰(zhàn)就是將新的高精度的數(shù)據(jù)與原來的比較粗糙的低精度的地理空間數(shù)據(jù)進行融合?，F(xiàn)存的地圖數(shù)據(jù)可能將是許多來源不同的數(shù)據(jù)拼湊過來的。美國助理信息官Sam Wear說：所有的這些數(shù)據(jù)都是非常寶貴的，但是當?shù)卣腉IS管理者，走出了一條不錯的路線，這些新的數(shù)據(jù)源，可以整合企業(yè)的地理數(shù)據(jù)庫，大部分的GIS軟件已經(jīng)建立在大規(guī)模、高精度的地圖基礎上。不管數(shù)據(jù)的新舊和精度高低，地理空間數(shù)據(jù)將推動地理信息產(chǎn)業(yè)解決這些挑戰(zhàn)。
這些數(shù)據(jù)同樣也推動了在自動特征提取技術領域的技術發(fā)展，像激光雷達和高清晰航空衛(wèi)星影像這類技術體現(xiàn)了對自動特征提取方法的迫切性。原始數(shù)據(jù)是非常有用的，但隨著更多數(shù)據(jù)的獲得，對更好的自動特征提取技術的需求會逐漸增長。為了支撐像數(shù)據(jù)即服務(Data as a Service)這類新的概念，地理信息產(chǎn)業(yè)必須為用戶提供隨時可用的數(shù)據(jù)集。大多數(shù)用戶并不需要原始的激光雷達數(shù)據(jù)，他們只需要其中一些特定的數(shù)據(jù)，比如電線桿數(shù)據(jù)和經(jīng)過GIS系統(tǒng)比較反映出的植被侵蝕分布的數(shù)據(jù)。
即插即用型GIS系統(tǒng)
GIS空間數(shù)據(jù)促進政府和組織創(chuàng)新他們向用戶傳遞數(shù)據(jù)的方式。美國Polk縣縣長奧蘭多安德森解釋說他們的網(wǎng)絡服務能夠允許他們的用戶訪問由私人公司如google提供的數(shù)據(jù)。通過網(wǎng)絡制圖系統(tǒng)向公眾提供大量的谷歌應用程序套件。通過他們的系統(tǒng)連接到google的街景服務。政府利用整合內(nèi)外部的數(shù)據(jù)資源和地理空間數(shù)據(jù)和技術來滿足用戶并反過來為地理信息服務創(chuàng)造更多的需求。
對開源系統(tǒng)開發(fā)的積極性直接關系到地理空間數(shù)據(jù)的獲得。開源應用在拓展地理信息產(chǎn)業(yè)市場上發(fā)揮著越來越大的作用，它使數(shù)據(jù)和應用程序都更加方便。在應用方面，OpenStreetMap越來越受歡迎，雖然目前如果讓多源數(shù)據(jù)在一般的地圖底圖上有編輯和添加信息的功能還面臨著多方面的挑戰(zhàn)，但是OpenStreetMap和大眾外包等新概念是當前地理信息促使新的應用和滿足用戶新需求的極好例子，是數(shù)十年里所從來沒有想到過的。這一概念的適用性是無止境的，收集實時的地理空間數(shù)據(jù)在很多領域包括道路維修的開源地圖上都會有應用。人們只要在網(wǎng)上查找相關的內(nèi)容，服務和應用程序就會很快提供給用戶。眾多例子中的一個就是由用戶上傳數(shù)據(jù)，帶有地理坐標的照片就會在google中呈現(xiàn)。每個人順便提供的那些帶有地理坐標的數(shù)據(jù)都有可能成為商業(yè)的地理信息應用。例如，在帶有空間坐標的照片中，每個人都可以來一次虛擬的旅行。
Staircase 3公司是美國一家專注于建立精準的手機信號強度地圖的公司，這家公司將實時的地理空間數(shù)據(jù)和OpenStreetMap結合了起來。Charlie White 在一篇文章中寫道，“如果 Staircase 3能夠把其數(shù)據(jù)驅動方式與用戶在諸如SignalMap這樣的網(wǎng)站上產(chǎn)生的手機信號數(shù)據(jù)結合，就能創(chuàng)造出一個綜合的大眾外包信號強度測量裝置。最后，大家就可以擁有來源于現(xiàn)實世界的信息源，減少無線運營商提供的存在問題的地圖服務的影響。
還有許多由高精度、詳細的數(shù)據(jù)推動地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的例子。這其中包括數(shù)據(jù)管理、三維可視化和云計算。例如，創(chuàng)建表面地形模型和數(shù)字地形模型是昂貴和困難的，但是激光雷達數(shù)據(jù)能顯著地降低成本，尤其是在大規(guī)模的地理信息研究或者小一些的高精度項目中。
地理數(shù)據(jù)驅動下的地理信息市場
從規(guī)劃到實施
從過去地理信息的發(fā)展來看，基于地理空間數(shù)據(jù)的應用程序主要集中在規(guī)劃管理和一般的研究性項目中。但對于更多的行業(yè)應用來說，大部分的數(shù)據(jù)仍然需要外業(yè)驗證，這對企業(yè)是不劃算的。但對于大多數(shù)企業(yè)提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務，投資回報率和日常的工作效率關系最大，實際上這才是商業(yè)中的真實成本。
精度更高、價格更便宜的地理空間數(shù)據(jù)允許企業(yè)或組織在運用創(chuàng)新方法來減少成本的同時提供更好的產(chǎn)品和服務。例如，在公共事業(yè)上，可以應用客戶特定的基礎設施地圖來分層管理和可視化商業(yè)性的數(shù)據(jù)。當大多數(shù)基礎設施地圖被自動繪制時，就已經(jīng)存在了這些機會，但精確的商業(yè)數(shù)據(jù)在粗糙的基礎設施地圖上或者基礎設施地圖不適合應用軟件的處理時，就會限制應用軟件的功能和降低用戶的滿意度。對于保險、銀行和電信等成長中的市場來說，這些都是事實。
最后，我們看看如Esri，谷歌，微軟，ERDAS等公司在企業(yè)授權許可上的發(fā)展狀況。地理信息產(chǎn)業(yè)，像數(shù)據(jù)庫，一旦數(shù)據(jù)庫在一個部門里和許多用戶關聯(lián)起來時，就需要通過這個組織部門使用更有效的方式來提供數(shù)據(jù)。這些企業(yè)許可證是地理信息產(chǎn)業(yè)增長和擴大新用戶的關鍵。企業(yè)許可證的次要影響是大部分企業(yè)和政府組織能夠將地理空間數(shù)據(jù)和應用軟件的成本轉換為業(yè)務預算而不是資本預算。這種趨勢已經(jīng)在政府和行業(yè)地理信息應用的互相合作中產(chǎn)生重大影響。企業(yè)或組織的地理信息中心不需要每年申請或多年申請資本開支來開展他們的業(yè)務活動。資本開支已經(jīng)變?yōu)樗_展業(yè)務方面的費用。這種模式的轉變影響了GIS產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，多年以來已經(jīng)被Esri公司深刻的理解，這也成為他們統(tǒng)治全球GIS界的關鍵。這種趨勢也影響了地理空間數(shù)據(jù)的采集，許多企業(yè)組織視實時的數(shù)據(jù)采集為一項長期的開支費用，對他們的決策至關重要。
企業(yè)數(shù)據(jù)的許可證類似于企業(yè)軟件的授權許可證。像Pictometry，Navteq，Tele Atlas和其他公司創(chuàng)造性地實施了他們的地理空間數(shù)據(jù)許可證和年度許可證。此授權許可證使企業(yè)或部門組織將地理空間數(shù)據(jù)成本轉換為業(yè)務預算而不是資本預算。這反過來又促進了地理空間業(yè)務的增長，并使地理信息系統(tǒng)成為成功的企業(yè)和組織都接受的技術組成部分。再次，精準和及時的空間數(shù)據(jù)是企業(yè)許可證制度成功的關鍵與核心。如Daratech所說，沒有數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)什么都做不了。因此，隨著更多與位置相關的數(shù)據(jù)變得更易獲得，地理空間分析的應用范圍必將獲得大幅增長。
新興市場
更及時和精準的數(shù)據(jù)擴大了地理空間數(shù)據(jù)的行業(yè)應用，如農(nóng)業(yè)。過去，在大多數(shù)農(nóng)業(yè)應用中的地理空間數(shù)據(jù)都涉及到了大范圍的研究，如世界范圍內(nèi)的作物產(chǎn)量估算，土壤狀況，作物損失等。如同其他行業(yè)，真正的地理空間數(shù)據(jù)的應用直接關系到解決農(nóng)業(yè)日常問題。這些農(nóng)業(yè)日常的操作引進了包括高精度GPS，農(nóng)業(yè)設備中的傳感器和相應的地理信息系統(tǒng)軟件。
科羅拉多州的農(nóng)場展覽說明，一年一度的貿(mào)易展最顯著的進步是大部分農(nóng)場都裝備了GPS導航、測量產(chǎn)品和產(chǎn)量監(jiān)測設備。另一個地理信息市場增長的例子是Trimble，在2010年第四季度現(xiàn)場解決問題的收益為7480萬美元，這是因為農(nóng)業(yè)方面的需求和去年同期相比增長了31%。
地理空間數(shù)據(jù)和應用系統(tǒng)的收入相互依存，在過去幾年出現(xiàn)的另一個趨勢表明，非傳統(tǒng)的GIS公司正積極地采用地理空間數(shù)據(jù)和應用系統(tǒng)來擴大他們傳統(tǒng)的市場。正如Esri總裁 Jack Dangermond曾經(jīng)在采訪中指出的：“我們能夠看到這種情況也發(fā)生在IBM、微軟、SAP和甲骨文這樣的核心企業(yè)。”首席分析師Louella Fernandes也曾指出了地理空間數(shù)據(jù)所蘊藏的商務智能的預見，80%以上的數(shù)據(jù)包含了位置信息。當我們在地圖上看到數(shù)據(jù)的可視化而不是在電子表格中枯燥的數(shù)據(jù)時，我們更容易識別和看清數(shù)字中所隱含的趨勢。
賦于地理信息系統(tǒng)作用的核心就是數(shù)據(jù)。例如，為已經(jīng)存在的商業(yè)信息加入人口信息，地圖在具有給定位置用戶相關聯(lián)的數(shù)據(jù)信息的情況下，能夠讓商業(yè)組織進行深入研究，地圖就成為了這樣一種相互研究的媒介。當規(guī)劃新的商店位置時，這些資料是非常寶貴的。商務智能市場在云計算實施的情況下已經(jīng)開始成熟。這類市場能夠充分利用Esri的ArcGIS Online制圖系統(tǒng)和Alteryx服務，包括平臺服務、數(shù)據(jù)服務，就像一個利用地理空間數(shù)據(jù)服務于商業(yè)智能這樣的技術。
地理空間數(shù)據(jù)是基于位置服務的主要增長和流行的驅動力。這個是由Jiwire公司進行的一項有關移動設備使用的調查，來印證“2010年第四季度Jiware移動用戶”的研究報告。報告說，從2010年的第一到第四季度，與位置相關的廣告增加了11%，并且有近半的人看了基于位置服務的廣告后作出了相應反應。和那些發(fā)送、接收文本廣告信息(37%)的相比有了顯著的提高，幾乎是那些在網(wǎng)站上看到廣告(28%)的人的兩倍。這些研究支持這樣一種觀點——基于位置的市場服務在有更好和更先進的移動終端和位置數(shù)據(jù)的情況下會繼續(xù)增長。這個新市場將帶動更多的最新和最精確的(足以精確表達商業(yè)區(qū)、街道)地理空間數(shù)據(jù)的需求。
結論
地理空間數(shù)據(jù)僅僅是地理信息產(chǎn)業(yè)的一個組成部分，這將很容易被認為軟件和地理空間數(shù)據(jù)對于我們的地理信息產(chǎn)業(yè)同樣重要。但是肯定會發(fā)現(xiàn)許多成熟的地理信息系統(tǒng)局限于沒有恰當?shù)牡乩砜臻g數(shù)據(jù)來滿足現(xiàn)有和新興的市場需求。當GIS的SaaS，PaaS，DaaS的技術應用有價值的地理空間數(shù)據(jù)時才會變的流行和盈利。隨著地理信息產(chǎn)業(yè)的成熟，對于更好和更高精度數(shù)據(jù)的需求會增加，整個地理信息產(chǎn)業(yè)也會增長。暫且不管隱私數(shù)據(jù)和公眾利益問題，高精度的和及時的數(shù)據(jù)會推動更多的技術，軟件的進步，獲得更多的用戶。(編譯 王前進)
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