地理信息行业计算机技术的发展现状及前景.doc

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1、中国新技术新产品 2 01 8 N O .1 （下） 信 息 技 术 地理信息行业计算机技术的发展现状及前景 何 沐 （武汉市育才高级中学， 湖北 武汉 4320000） 摘 要 ：随 着经济社会的高 速发展，现代地理 信息行业发生了 巨大的变化。一方 面，随着计算机技 术尤其是 GPU，大数据处理，机器学习、深度学习、虚拟 现实 (VR) 等技术的发展极大的带动了现代地理信息行业的发 展 ；另一 方面，随着人们 生活质量的提 高，人们对地理 信息行业所提 供的服务需求越 来越多样化且 要求越来 越高，因 此现代地理信 息行业变得越 来越复杂，面临 的挑战也越来 越大。本文将对地 理信息行业以

2、 及地理信 息行业 所使用的计算 机技术进行讨论， 并对地理信息 行业当前使用的 主要计算机技术 未来的发展趋 势进行简 要分析。 关键词 ：地理信息行业 ；计算机技术 ； GIS 中图分类号 ： P208 文献标志码 ： A DOI:10.13612/tp.2018.02.016 地理信息行业的介绍 地理信息行业相关计算机技术介绍 地理信息行业是地理测绘技术、航空航天技术、计算 地理信息产业在数据获取阶段所采集到的数据资源 机技术等相互渗透、交叉和融合发展的产物 , 它不仅包括 是数据量最大的信息源之一，为从大量的数据中挖掘出有 地理信息系统 (GIS， Geographic Informa

3、tion System) 产业、 用的信息，需要对初始数据进行数据挖掘，这将利用到大 卫星导航与定位产业、遥感产业、航空航天产业，也包括 数据处理、机器学习、深度学习等先进的计算机技术。由 地理信息服务、基于位置服务 (LBS,Location Based Service) 于地理信息基本上都是三维的，而传统的二维数据处理 等。它的基础知识是地理和测绘，计算机技术作为它的技 技术在对数据进行运算分析后的表现和展示不够直观，因 术支撑为他进行数据处理与分析，它的应用领域大致有地 此难以 满足广大用户的需求，虚拟现实技术的出现恰好使 理、管理等许多相关行业和部门。地理信息行业是当前全 数据的展现更

4、加符合客观实际。地理信息行业的数据计 球一个非常热门的高新技术产业，它在国家与社会的发展 算量大且计算复杂，对单纯靠 CPU 来计算是远远不够的， 和人们的日常生活中正在发挥愈来愈重要的作用，地理信 CPU+GPU 的硬件框架更加符合实际需求。 这种海量数据流的计算机技术，它通常包括云计算技术、 获取数据的方式大致分为地面平台和远地平台采集。 分布式处理技术、分布式存储技术等。云计算是 一种虚拟 地面平台主要包括一些遥感设备，用于测量近距物体影 的计算机资源提供模式，云计算技术可以自动地管理和动 像；远地平台主要指各类飞行器、人造卫星等。近些年来， 态的分配、部署、配置、以及回收资源 ；分布式

5、处理是将 卫星功能越来越强大，其数据应用也越来越广泛，卫星获 分散在不同地方的若干台计算机利用网络连接起来，通过 取数据所占的比重越来越大。 一定的计算机程序协调完成大规模数据处理的计算机系 信息行业应用的需要，需要进行加工处理。因此将在数据 获取阶段采集到的相关数据后进行处理是应用前的必要 机器学习是通过从数据里提取规则或模式来把数据 环节。如对航空航天图片进行镶嵌和数字微分纠正，按 转换成信息，数据首先被预处理，形成特征，然后根据特 照一定图幅范围裁剪 congress 输出数字正射影像图 DOM、 征创建某种模型，机器学习算法分析收集到的数据，分配 标识地面上的建筑物、桥梁和花草树木等的

6、高度从而生 权重、阈值和其他参数达到学习目的。机器学习其实就是 成数字表面模型 DSM、用一组有序数值阵列生成标识地 通过学习以及积 累经验来产生解决问题的程序，其应用主 面高程的实体地面模型 DEM。此外，通过数据处理，也 要有人工智能，推荐系统等。 运行机制来解释给定的数据，如图像、文本以及声音等。 - 26 - 息行业已经在诸如政府进行公共事业管理、环保部门进行 大数据处理技术 环境监控、军队进行军事指挥、电信运营商进行资源管理 近年来，越来越多的应用都需要处理大量的流式数 等多方面得到充分的应用。 据，这些应用的实例包括 ：地理信息数据、网络应用、视 地理信息产业的活动是对地理信息资

7、源进行采集、处 频监控等。在这种数据流模型中，数据以大量、快速、时 理与应用的过程。其主要阶段如下： 变的数据流持续到达，大数据处理技术就是一种用来处理 数据获取 统 ；分布式存储是将大量的数据分散存储到不同的计算机 数据处理 节点上以降低单个计算机的存储负载。 一般而言，最初采集到的数据还不能直接满足地理 机器学习技术 可将不同方式的数据采集结果进行融合，从而消除来自 深度学习技术 不同数据源的数据之 间可能存在的冗余和歧义，从而改 深度学习是机器学习的一个延伸，其目的在于模拟 善影像数据的精确度、提高可靠性以及使用率，以达到 人脑对事物进行分析学习的神经网络，它通过模仿人脑的 目标描述清晰

8、、完整和准确的目的。 信 息 技 术 20 18 N O. 1（ 下） 中国新技术新产品 Google 公司已经成功的利用深度学 习技术编写了一个可自 主识别照片位置的程序。 虚拟现实技术（） 虚拟现实技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计 算机仿真系统，它利用计算机生成一种模拟环境，是一种 多源信息融合的、交互式的三维动态视景和实体行为的系 统仿真使用户沉浸到该环境中。当前，在地理信息行业虚 拟现实技术的应用并不少见，比如百度地图提供的街景功 能使得用户可以在其观察点放大缩小其眼前的人或物并 且可以改变视角等。 框架 CPU 即中央处理器是计算机的控制核心和运算核心， 它负责处理、运算计算机内

9、部的所 有数据。 GPU 即图形处 理器，它拥有一个由数以千计的更小、更高效的核心组成 的大规模并行计算架构， GPU 可以进行几乎全部与计算机 图形有关的数据运算。将 CPU 与 GPU 相结合，使 CPU 主 要实现控制功能， GPU 实现计算功能，可以极大地提高这 个系统的性能。如在地理信息行业中有一种非常重要的技 术 地图切片技术。切片技术按照不同的比例尺将整个 地图切成片并将不同比例的切片构成树状结构，我们在查 看地图时并不直接加载整个地图，当选择放大时便加载该 切片的下级切片，因此，地图切片的速度也就直接影 响到 了 webgis 的速度，而我们可以利用 CPU+GPU 搭建集群环

10、 境并行切片可极大的提高切片处理效率。 地理信息行业计算机技术的发展趋势 当前，地理信息行业在全球发展态势迅猛，随着人们 生活方式的变化以及信息技术的发展，越来越多的大型 IT 公司涌入地理信息相关的应用市场，为广大用户提供网络 地理信息服务，最通用的应用模式是将 web 地图作为信息 检索的入口来提供定位和导航功能，通过定位出来的地点 推荐景点、商铺、休闲娱乐、网络社交等相关信息。地理 信息行业呈现出数据信息量增长快、数据种类越 来越多样 化、应用方向越来越多等特点，推动着计算机技术去适应 新需求，计算机技术的发展将体现在以下几个方面 ： 高效存储与时效性 目前，地理信息行业的数据正呈现出爆

11、炸性增长趋 势，大致有以下几个方面 ： 一是卫星数据、轨迹和地图数据等各种类型的数据 量都在不断增长，各种不同的信息采集设备在不停地采 集各种数据。 二是随着现代测绘技术的发展，各类测绘设备性能 的提升，地理信息处理效率的增加，各类数据增长的速 度在逐年加快。 三是随着平板电脑、智能手表等智能终端的普及以 及基于 web 地图的应用增加， 基于位置服务的数据量越 来越多以及数据种类越来越多样化。 这种变化趋势使当前的分布式存储技术面临很大的 挑战，更高效的分布式存储技术使得用较少的存储节点 来存储量更大、种类更多的数据是未来的一个研究方向。 同时，由于当前的数据处理是都是基于历史数据进行的，

12、所以处理结果会存在一定的滞后性，实时数据处理是大 数据处理技术发展的必然趋势。 数据集成与智能化 地理信息数据不同于其他行业的数据，它不但包括诸 如拓扑结构、距离、方向等空间信息，还具有空间的自相 关性，一旦它与其他各行各业的数据进行集成，可以 分析 得到更多具有价值的信息。除了直接与空间位置相关的旅 游出行、市政规划等应用，间接相关的比如基于空间位置 的店铺地点选择、客户轨迹行为分析等领域，必然会得到 快速发展。这些都需要利用更加快速、更加精确的机器学 习和深度学习的算法进行处理，根据给定地理数据智能识 别以及自动化推荐将是机器学习以及深度学习在地理信 息行业中应用的主要方向。 虚拟化 地理

13、信息除了采集生成数据以外，另外一个主要用 途就是使地理信息更加方便直接地展现在用户面前并且 可以更好地模拟用户在自然环境下听、看、走等行为，从 以前的 二维矢量到二维图像再到三维地图，一直到现在 的倾斜摄影 3D 建模，都是对地理信息更加真实呈现的应 用需求。将地理信息和虚拟现实等新技术进行深度融合 可以得到更加逼真的沉浸感。当前，虚拟现实技术主要 集中在虚拟城市中使用而且都是基于历史地理信息数据 进行处理、显示的。如何将虚拟现实的应用普及到生活 的方方面面以及如何在不降低图形的质量以及复杂程度 的基础上，提高刷新频率以实现快速三维图形生成和显 示将是虚拟现实技术今后的发展方向。 结语 近些年

14、来，遥感技术、计算机技术的同步发展和相互 促进成为世界地理信息行 业发展和技术发展的主要特征。 尤其是互联网和智能终端的迅速普及，使得地理信息行业 所用计算机技术在深度和广度上发生了明显的变化。通过 先进的计算机技术地理信息行业的应用将更加广泛，地理 信息行业的潜力也将得到充分挖掘。 参考文献 1 龚健雅 . 当代地理信息系统进展综述 J. 测绘与空间地 理信息， 2004， 27（ 1）： 5-11. 2 张平 . 数字正射影像的制作技术及问题探讨 J. 测绘通 报， 2003（ 10）： 28-30. 3 刘龙 . 云计算环境下自动资源配置技术研究 J. 软 件导 刊， 2015（ 3）：

15、 11-13. 4Santhakumar R,Megha Tandur;,E R Rajkumar.Machine learni ng algorithm for retinal image analysisJ.IEEE Region 10 Confere nce， 2016 ； 1236-1240. 5.Aki Jrvinen.Virtual reality as trend contextualising an emergi ng consumer technology into trend analysisJ.Future Technologies Conference ,2016:1065-1070. 6 赵霞 . 虚 拟现实技术 应用和发展 趋势 J. 光盘技 术， 2009(11):10-12. - 27 -