时空大数据发展与数据应用报告

时空大数据白皮书编委会编王家耀执行主编王凤肆副 主 编韩志刚刘春潘新民核心研究人员(按姓氏笔画排序)王凤肆王平凡王光霞王利军王家耀付世伟刘春刘琦许涛杨力张传定张建辰张奕孟蝶胡纪元秦奋袁蕊耿迅郭建忠韩志刚曾凌云参编人员(按姓氏笔画排序)于雪鸥王宇科王连群王金娜王振凯王厦牛一锋孔志娟代帅刘如意刘豪杰闫山林闫方彤孙海港李岩李晨阳杨宇波杨佩芳吴端取宋保光张帆张启帆张萌张惠怡张耀南陈良陈铭玉邵瑞江武慧智赵一宁赵阳赵佳男赵倩倩胡洁姜成桢贾方圆钱广军徐斌徐攀郭森黄洪磊崔刚康建芳蒋鹏飞韩立钦韩尚兵焦学军曾涛樊辉魏戈兵学术秘书袁蕊王平凡 主 时空大数据白皮书案例编写单位(排名不分先后)河南省时空大数据产业技术研究院中科光启空间信息技术有限公司黄河勘测规划设计研究院有限公司北京航天世景信息技术有限公司中移动信息技术有限公司北京易华录信息技术股份有限公司河南省城乡规划设计研究总院股份有限公司华东江苏大数据交易中心贵州数据宝网络科技有限公司河南君友数字科技有限公司浙江众合科技股份有限公司豫信电子科技集团有限公司河南省地质研究院国家冰川冻土沙漠科学数据中心三和数码测绘地理信息技术有限公司北京超图软件股份有限公司河南省地质局矿产资源勘查中心 主 编 简 介王家耀中国工程院院士ꎬ生于１９３６年ꎬ湖北武汉人ꎮ中国地图学家和地理信息工程专家ꎮ１９６１年毕业于原中国人民解放军测绘学院并留校任教ꎬ任教授、博士研究生导师ꎮ现任河南大学教授、河南省时空大数据产业技术研究院院长、智慧中原地理信息技术河南省协同创新中心主任、中国测绘学会常务理事兼中国测绘学会边海地图工作委员会主任委员、河南省测绘学会理事长、«测绘学报»编委等职ꎻ曾任河南省第九届政协委员、国务院学位委员会学科评议组(第四、五届)成员、中国测绘学会理事兼地图学与地理信息系统专业委员会(第四、五、六届)主任委员、河南省学位委员会副主任、测绘遥感工程国家重点实验室(武汉大学)学术委员会委员、全国高等院校测绘专业教学指导委员会委员、国务院中央军委军工产品定型委员会专家咨询委员会委员、全军综合电子信息系统顶层设计与推进工程专家咨询委员会委员等职ꎮ２０世纪７０年代ꎬ主持筹备并建立全国第一个计算机地图制图专业ꎬ８０年代中主持建立地图数据库及应用专业ꎬ９０年代中主持建立地理信息工程专业ꎬ使地图制图专业发展为地图制图学与地理信息工程专业ꎮ主持并完成国家及军队重点科研项目２０余项ꎬ研究领域涉及现代地图学理论、军事地图信息系统、军事地理信息栅格(网格) 、数字城市和智慧城市、时空大数据及其应用等领域ꎮ获国家科技进步奖二等奖１项、国家和军队级教学成果奖一等奖各１项ꎬ军队科技进步奖一等奖４项、国防科技奖二等奖１项ꎬ河南省自然科学奖(著作类)一等奖１项ꎻ荣立二等功１次、三等功３次ꎮ公开出版学术著作１６部ꎬ其中«数字地 图 自 动 制 图 综 合 原 理 与 方 法»(１９９８) 、(２００１) 、 «地图学原理与方法»(２００６)先后获国家高等院校测绘专业类优秀教１９９３年享受国务院特殊津贴ꎻ１９９８年被评为原总参谋部“人梯奖” ꎻ２００１被评为“全国优秀科技工作者” ꎬ２００２年获全军专业技术重大贡献奖ꎮ２０１９年１０月ꎬ中国测绘学会授予王家耀“杰出贡献奖” ꎻ２０２０第八届高校ＧＩＳ论坛ꎬ授予王家耀“中国ＧＩＳ教育终身成就奖” ꎻ２０２０年ꎬ中国地理学会授予王家耀“中国地理学会荣誉会士” ꎻ２０２１年ꎬ中国地理学会授予王家耀“２０２０－２０２１年度中 «空 间 信 息 系 统 原 理»材一等奖ꎮ 国地理学会科技终身成就奖”殊荣ꎻ２０２２年ꎬ先后荣获“２０２１年度河南省科学技术杰出贡献奖” 、“出彩河南人”感动中原人物、河南“最美科技工作者”称号ꎮ近年来ꎬ王家耀院士主要从事时空大数据理论、技术与方法研究ꎬ不断推进时空大数据平台建设ꎬ带领团队突破一系列关键技术ꎬ为实现平台跨层级、跨地域、跨系统、跨部门、跨业务的信息资源共享和协同工作提供理论和技术支撑ꎮ时空大数据理论与技术已经在智慧城市建设和乡村振兴战略中得到广泛应用ꎮ 河南省时空大数据产业技术研究院(以下简称“研究院”) ꎬ是河南省发改委根据国家大数据综合试验区建设需要ꎬ于２０１７年５月批复成立的首批河南省大数据领域创新平台之一ꎬ是全国唯一以“时空大数据”命名的大数据研究院ꎮ研究院２０２１年成功申报并获批“河南省时空大数据技术创新中心” ꎮ根据重大国家战略研究需求ꎬ分别在北京和深圳成立“河南大学全球人文与建筑信息时空大数据研究中心” ꎬ在郑州成立“河南大学黄河研究院”河南省时空大数据产业技术研究院简介ꎮ研究院院长由著名时空大数据专家、中国工程院院士、中国地图学和地理信息工程专家王家耀教授担任ꎮ研究院研究团队由１００多名教授、博士为骨干成员组成ꎬ成立了由１０多位院士、 ３０多位长江学者与国家杰青等专家、教授组成的专家咨询委员会ꎮ研究院是以科学技术研究为主的研究型机构ꎬ承担时空大数据理论、技术、产品和应用体系研发ꎬ以及高层次人才培养任务ꎮ坚持“政、产、学、研、用”相结合ꎬ为数字中国、数字河南和新型智慧城市建设提供时空大数据解决方案ꎬ为黄河流域生态保护和高质量发展等重大国家战略提供时空大数据理论、技术、平台和应用支撑ꎬ助推国家和省市大数据产业发展ꎮ研究院以地理科学、计算机科学与技术、测绘科学与技术等一级学科为依托ꎬ以地理学博士点、测绘科学与技术和计算机科学与技术等两个一级学科硕士学位授权点为支撑ꎬ开展理论技术研究和人才培养工作ꎮ研究院以“共用时空大数据平台＋”应用模式ꎬ服务于国家经济社会和军民融合事业发展ꎬ为国家和省市大数据发展战略研究提供高端智库和战略咨询服务ꎮ研究院设有时空大数据平台研发、时空大数据分析与挖掘、时空大数据产品设计与应用、北斗导航与位置服务、遥感影像处理、大数据发展战略研究等６个研究方向ꎮ学术带头人主要有:中国工程院院士、地图学与地理信息工程专家、博士生导师王家耀教授ꎬ地理信息科学领域专家、博士生导师秦奋教授、韩志刚教授ꎬ地图学领域专家、博士生导师王光霞教授ꎬ地理信息工程领域专家、博生导师郭建忠教授ꎬ北斗导航与位置服务领域专家、博士生导师杨力教授ꎬ地球重力领域专家、博士生导师张传定教授ꎬ教育管理信息化领域专家王凤肆教授等ꎮ 研究院先后与南京速度时空信息科技有限公司、广东青云计算机科技有限公司、浙江众合科技股份有限公司、安徽七天科技有限公司ꎬ以及陆军研究院、战略支援部队战场环境保障研究所等企事业单位签订了战略合作协议ꎬ形成了在时空大数据领域深度合作的制度机制ꎮ与河南省测绘学会联合承办中国测绘学会年会暨装备和科研成果展览会ꎮ建立了地理信息工程国家重点实验室河南大学合作部ꎬ作为理事长单位牵头成立黄河流域科学数据共享服务联盟、河南省大数据产业技术联盟、粤港大湾区时空大数据产业技术联盟ꎮ先后举办了４届全国时空大数据高峰论坛ꎮ研究院的部分研究成果已由相关单位应用并产生良好的经济和社会效益ꎮ研究院成立以来ꎬ先后承担国家军民融合重大专项、高分国家重大专项、区域联合自然科学基金(重点) 、中国工程院战略咨询等重大项目１０余项ꎮ获得包括国家科技进步奖二等奖等国家级和省部(厅)级多项奖励ꎬ出版专著７部、教材４部ꎬ发表学术论文１００余篇ꎬ其中ＳＣＩ、 ＥＩ期刊论文６０余篇ꎮ 郑州数据交易中心是河南省人民政府批准、河南省工业和信息化厅推动组建的数据交易场所，也是河南省唯一一家持有权益类交易牌照的数据交易场所，承担数据要素市场培育和繁荣重要使命。郑州数据交易中心聚焦“全域数据汇聚地、数据要素市场综合服务商、数据要素市场推动者、数据经济试验田”四个功能定位，立足河南、服务中原、辐射全国，打造“1+12+N”国内领先的数据要素综合服务平台，向千行百业的亿万主体提供数据流通基础服务、交易增值服务、资产金融服务和产权交易服务等政策允许的权益类交易服务。实践中，郑州数据交易中心探索出了数据要素市场培育的“河南模式”，为数据要素统一大市场建郑州数据交易中心简介设贡献“河南方案”。郑州数据交易中心依托省市共建一体模式，引领要素市场培育方面探索出“12345+N”的河南模式，全国首推独有的“1+1+18”“一园多体”产业运营模式，在郑州、安阳、商丘等省内城市布局运营中心，在河北、甘肃等地设立服务基地，全链条全方位培育壮大数据要素产业力量；构建了全国首个数据流通交易“一朵云”、全国领先的“1+12+N”数据要素综合服务平台，实现数据交易全流程闭环管理；汇聚广域数据资源，开通郑州、开封等省内区域数据专区以及移动数据、新型电力系统、遥感、水利、三农等行业数据专区；加速创新驱动多线业务探索，开展农村产权交易、数字消费、数据资产入表等，并取得显著成果。 在时空大数据领域，交易中心将协同时空大数据领域生态伙伴及相关高校科研机构，共同开展时空大数据理论与关键技术研究，推动应用场景创新、示范应用与创新产品流通交易。 前言随着信息技术的迅猛发展和数字化转型的加速推进ꎬ时空大数据正成为推动社会经济发展的重要引擎ꎮ作为一种全新的资源和生产要素ꎬ时空大数据不仅在规模上呈现爆发式增长ꎬ更是在种类和价值上呈现多样化和巨大潜力ꎮ为贯彻落实党和国家大数据发展战略ꎬ使时空大数据更好服务于数据要素交易等应用场景ꎬ郑州数据交易中心联合河南省时空大数据产业技术研究院王家耀院士团队组织编写了«时空大数据白皮书———时空大数据发展与数据应用报告»(以下简称“白皮书”) ꎬ对时空大数据理论、技术与创新应用进行了详细的阐述ꎬ从时空大数据的视角ꎬ对数据类型和数据分类进行梳理ꎬ分析了数据价值及典型应用ꎮ第一部分ꎬ大数据发展与应用现状ꎮ对国内外大数据的发展与应用态势进行了详细研究ꎬ分析了当前大数据发展与应用中的主要任务及其存在的主要问题ꎮ第二部分ꎬ时空大数据理论与技术ꎮ从“哲学的时空观”这一根本观点出发ꎬ探讨“时空大数据”的理论依据ꎻ从时空大数据的内涵(什么是时空大数据) 、时空大数据的类型与构成、时空大数据的特性、时空大数据的融合处理、时空大数据分析挖掘及其可视化等五个方面进行研究ꎬ构成了时空大数据的基础理论体系ꎻ从时空大数据的获取、存储、处理、分析挖掘、可视化、通用平台构建等方面阐述了主流的技术和算法ꎮ第三部分ꎬ时空大数据的分类与应用ꎮ时空大数据由基础地理时空数据和专题时空数据融合而成ꎮ将空间基准数据和时间基准数据、 ＧＮＳＳ及ＣＯＲＳ数据、空间大地测量与物理测量数据、遥感数据、地图数据、海洋测绘和海图数据、地名数据划分为基础地理时空数据ꎻ将位置轨迹数据、用户活动数据、空间媒体数据、行业专题大数据划分为专题时空数据ꎮ本部分分别对各种类型数据的定义、来源、分类和应用场景等进行介绍ꎬ以便更好的服务于数据要素交易等应用场第四部分ꎬ典型应用案例ꎮ从农业、水利、电力、政务、交通、通信、地质等几大类型的时空大数据应用中选取了具有代表性的应用案例ꎬ并分别从数据来源、数据类型与数据价值以及创新应用实践等几个方面进行介绍ꎮ 本书主要内容包括:景ꎮ—１— 第五部分ꎬ时空大数据发展建议ꎮ结合当前时空大数据领域面临的机遇与挑战ꎬ为促进时空大数据产业化发展ꎬ从发展理念、管理机制、产业链条、理论技术、产业转型、人才培养等六个方面提出了发展建议和建设思路ꎮ第六部分ꎬ时空大数据发展大事记ꎮ对时空大数据的发展历程作了一个梳理ꎬ从时空大数据概念的提出、发展、成熟ꎬ以及时空大数据的实际应用等关键节点具有重要意义的活动进行了简要记录ꎮ白皮书的顺利成稿离不开众多参与单位和专家学者的鼎力支持ꎬ特别是提供时空大数据精彩应用案例的单位ꎬ借此机会一并表示衷心感谢!— ２ — 目录第一部分时空大数据发展与应用现状(一)国外大数据发展与应用态势(二)国内大数据发展与应用态势二、时空大数据发展与应用态势第二部分时空大数据理论与技术(二)社会管理治理的时空观(三)作战指挥和军事行动的时空观(四)地理世界表达的时空观二、时空大数据的基础理论体系(二)时空大数据的类型与构成(五)时空大数据分析与挖掘及其可视化理论(四)时空大数据分析与挖掘技术(五)时空大数据可视化技术(一)时空大数