地理空间信息基础平台研究进展及应用地理空间GIS讲座ppt课件

,4/2/2021,#,地理空间信息基础平台研究进展及应用地理空间GIS讲座ppt课件,1,1,0,PART,ONE,地理空间信息基础平台研究现状及,进,展,10PART ONE地理空间信息基础平台研究现状及进展,2,GIS,I,T新技术,推动,GIS,发展,A,rt,i,fic,i,al,I,nt,el,l,i,g,ence,人工智能,B,ig,Data,大数据,C,loud,Computing,云计算,行业应用,拉动,GIS,发展,智慧城市 智慧国土 空间规划 智慧地质 智慧交通 智慧医疗 智慧气象,地理空间信息基础平台研究现状及,进,展,IT,新技术推,动GIS,技术,的,进,步,，GIS,技,术融,合,IT,新,技,术，,不,断推,陈,出新,。,同时,，,诸如,智,慧城,市,、智,慧,国,土、空间规划、智慧地,质,等新,一,代行,业,应用,也,在拉,动GIS,技,术,的发,展,。,GISIT新技术推动GIS发展ArtificialInte,3,地理空间信息基础平台研究现状及,进,展,全空间关键技术创新,打通与地理信息紧密结合的遥感、无人机、点云、倾斜摄影,、,BI,M,、,VR/A,R等技,术环节，实现从地下到地上，从室外空间到室内空间、从现实世界到虚拟场景、,从静态空间数据到动态时空数据的多维全空间关键技术创新,地理大数据关键技术突破,将GI,S,与大数据技术结合，基于,Hado,o,p,、,S,p,ark等分布式计算框架，实现地理大 数据的高效存储、分析与可视化表达,智能,GIS,关键技术探索,GI,S,与深度学习结合，实现地理特征智能提取、变化检测和关联分析与预测，科学 解决复杂空间问题,地理空间信息基础平台研究现状及进展全空间关键技术创新地理大数,4,现实,空间,数字 空间,认知 空间,观测,传感,模拟,认知,智能 感知,全空间关键技术创新,地,上,地,表,地,下,辅助 决策,数字化,现实数字 空间认知 空间观测模拟智能 感知全空间关键技术创新,5,全空间关键技术创新,全空间三维一体化展示,分,析,地上,地,下一,体,化展,示,分析,集成融合地上地下空间三维场景，依靠透明地表、地面开挖、动态剖切、爆管分析等工具来实现地上下一体化的城市 管理与智慧运行,一体化查询,动态卷帘,透明地下,地面开挖,爆管分析,连通分析,全空间关键技术创新全空间三维一体化展示分析地上地下一体化,6,全空间关键技术创新,全空间一体化展示分析,室,外,室内,一,体化,展,示分析,基于,BI,M,数据自身的特性，实现专业的的射线分析、动态剖切、属性查询等功能，促,进,BI,M,与GI,S,的深度融合，辅助,BIM,模型全生命周期精细化管理。,动态模拟,动态剖切生成矢量,CAD,图,动态剖切,横截面输出矢量图件,从三维到二维,内部属性查询,X-,射线分析,全空间关键技术创新全空间一体化展示分析室外室内一体化展示,7,全空间关键技术创新,全空间一体化展示分析,现,实,虚拟,一,体化,展,示分析,利用虚拟现实，实现地理环境的计算机仿真与沉浸式体验；利用增强现实技术，实现真实世界和虚拟空间信息的集成 和实时交互，让GIS世界更加丰富绚丽。,点选查询属性,点击地面执行开挖,VR交互分析,VR漫游体验,AR实景导航,全空间关键技术创新全空间一体化展示分析现实虚拟一体化展示,8,全空间关键技术创新,全空间一体化展示分析,静,态,实时,一,体化,展,示分析,集成多种实施传感器数据，实时数据与地理空间无缝集成，实现全空间场景从静态到动态的跨越,手机信令轨迹,城市摄像头监控数据,卫星轨迹,交通压力分析,全空间关键技术创新全空间一体化展示分析静态实时一体化展示,9,数字空间,认知空间,智能,GI,S,探索与实践,黑盒认知,深度学习,地理实体提取和变化监测,众源地理空间数据质量评价,知识,GIS,与深,度学,习结合,，,实,现,地理特,征,智,能,提取、,变,化,检,测和关,联,分,析,与预测,，,科,学,解决复,杂,空,间,问题。,语义、规则,白盒认知,图文数据语义关联匹配,多源数据智能化分析与预测,数字空间认知空间智能GIS探索与实践黑盒认知深度学习地理实体,10,图文数据语义关联匹配,智能,GI,S,探索与实践,地理实体有多种不同的描述方式，包括地图空,间数据、文本描述数据、图片数据等,针对同一个地理实体的不同描述数据隔离存储、 管理和应用，难以满足关联分析与挖掘的需要,对文本进行向量化处理，通过计算文本向量之 间的距离，实现文本的相似度计算,图文数据语义关联匹配智能GIS探索与实践地理实体有多种不同的,11,图文数据语义关联匹配,创新性：采用双层带注意力机制的连体网络模型，实现图文数据语义相似度计算，解决富文本型空间实体与外部描述 文本的关联匹配问题,利用20226档数据集对模型进行训练,和,测试,，,查全,率,和查,准,率,比,doc2vec方法,有,较大,提,升,0.621,0.715,0.675,0.767,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0,0.7,0.8,0.9,doc2vec,Our,Model,Ac,cu,racy,M,RR,MapGIS,Model,智能,GI,S,探索与实践,图文数据语义关联匹配利用20226档数据集对模型进行训练和测,12,地理实体提取和变化监测,基于深度学习技术，融合,R,e,s,Net、,F,as,t,e,r,-,R,CN,N,、Deeplab、,FC,N等多种神经网络图像分割算法，实现多种地理实体 的高精度提取和变化监测。,植被,水体,道路,待识别数据集,神经网络模型,建筑物,识 别 结 果,智能,GI,S,探索与实践,地理实体提取和变化监测植被水体道路待识别数据集神经网络模型建,13,地理实体提取和变化监测,创新性：提出了一种基于深度残差网络的图像分割神经网络模型，支持像素级地理实体的提取。利用引导滤波器对分 类结果进行优化，去除噪声，达到最优的提取效果,（a）原始遥感图像,（b）样本标签,（c）深度学习预测结果,（d）,滤波优化结果,利,用162,000,张256*256图像进行模型训练，38880,张,验证,数,据集,进,行验,证,，对,建,筑物,识,别率,最,高可,达到,98.5%。,智能,GI,S,探索与实践,地理实体提取和变化监测（a）原始遥感图像 （b）样本标签 （,14,多源数据智能化分析与,预,测,基于海量时空大数据，运用多元统计和机器学习方法，提供数据关联与融合、空间分析与预测等智能化服务，实现态 势感知与预警、个人画像描绘与行为推断、群体运动模式与异常识别等大数据分析。,安全态势实时感知与预警：分析历史数据，根据以往野外 地质调查事故发生情况，结合实时态势数据，利用时空自 回归、地理时空加权回归等多元模型，实时感知野外调查 人员安全态势，对事故风险进行预测,个人画像描绘与行为推断：基于个人出行轨迹（手机信令、浮动,车）、场所属性信息等多源数据，开展时空行为序列模式挖掘， 分析频繁出现的场所，关联场所语义特征，推断个人爱好和生活 习惯等，对个人画像进行描绘，对行为模式进行推断，应用于公 共安全领域，基于个人画像结果，对案发特定时间段和特定空间,范围内的人群进行分类筛选，辅助发现重点可疑人员,智能,GI,S,探索与实践,多源数据智能化分析与预测个人画像描绘与行为推断：基于个人出行,15,智能,GI,S,探索与实践,多源数据融合与智能分析,基于海量时空大数据，运用多元统计和机器学习方法，提供数据关联与融合、空间分析与预测等智能化服务，实现态 势感知与预警、个人画像描绘与行为推断、群体运动模式与异常识别等大数据分析。,群体运动模式与异常行为判别：利用手机信令、浮动车等 多源数据，对群体时空轨迹运动模式进行挖掘，分析群体,运动时空聚集特征，用于发现群体运动规律、群体运动趋,势，应用于公共安全领域，辅助发现大规模人群聚集行 为，提前研判预警群体事件,可视分析与智能研判：通过接入传感器数据，进 行实时统计分析，可以实现人员分布、资源布 局、宏观态势等多维度信息实时动态多视角展 示。应用于公共安全领域，对治安事件的高发时 间、高发地区、高发场所和高发类型，以不同的 颜色进行动态展现，辅助警情深度研判,智能GIS探索与实践多源数据融合与智能分析可视分析与智能研判,16,地理大数据关键技术突破,地理,大数据,地理大数据 分布式存储,地理大数据 分布式计算,地理大数据 高性能服务,地理大数据 可视化,将,GIS,与大数据技术结合,，,基于,Hadoop,、,Spark,等,分布,式,计算,框,架，,实,现各,类,空间,、,非空,间,地理,大,数 据的一体化高效存储和,管,理，,提,供矢,量,大数,据,、实,时,大数,据,、影,像,大数,据,、文,本,大数,据,分析,服,务，提 供高性能的地图服务，,支,持在,线,多源,异,构服,务,聚合,，,集成,多,种可,视,化技,术,实现,地,理大,数,据的,多,样式表 达和高性能渲染,地理大数据关键技术突破地理地理大数据 分布式存储地理大数据,17,地理大数据关键技术突破,地理大数据分布式存储,基于,PostgreSQL,分布式关系,数,据库,管理单表过亿矢量数据 提供完整的,SQ,L,查询能力 适合存储海量矢量数据,基于MongoDB瓦片数,据,库,能够管理百亿级瓦片数据 适合存储切片和缓存数据,高并发，响应时间秒级,基于,E,l,a,s,t,i,c,S,e,a,r,ch时空数据库,分布式存储和检索数据库 实时大数据高效存储,强大的分布式和高可用部署能力,基于,HDFS,分布式文件系统,低成本，高吞吐，高容错性,能够处理T,B,，,P,B级别的数据,适合分布式计算的数据存储,地理大数据关键技术突破地理大数据分布式存储基于Postgre,18,地理大数据关键技术突破,地理大数据分布式计算,基于,Spark,框架的矢量大数据,计,算技术,与,Spark,计算框架深度,融,合，,提,供海,量,矢量,数,据的,分,布式,计,算服务,基于,Spark,Streaming,的实时大数据计,算,技术,与,Spark,Streaming,实时流计算框架深,度,融合,，,提供,实,时大,数,据的,接,收、 处理与分析服务,基于镶嵌数据集的影像大数据分析,技,术,基于镶嵌数据集，提供,大,规模,影,像的,分,布式,存,储、,管,理、,分,析与,共,享服务,文本大数据分析与挖掘技术,通过本体特征与空间信,息,提取,，,建立,空,间数,据,与非,空,间数,据,的语,义,关 联，提供多源数据的整,合,分析,服,务，,实,现文,本,大数,据,挖掘,地理大数据关键技术突破地理大数据分布式计算基于Spark S,19,地理大数据关键技术突破,地理大数据高性能服务,高性能矢量地图服务,采用多级索引和动态渲染等技术，,实,现海,量,矢量,数,据不,切,片实 时发布与秒级浏览,高性能服务聚合,将不同主体提供的各种地图服务有,机,结合,在,一起,，,提供,一,种新,的服务模式，从而满足用户对地图,服,务的,一,体化,和,泛在,化,需求,并行渲染,硬件加速,异步绘制,内存缓存,数据处理,坐标处理,裁剪处理,化简处理,静态缓存,动态缓存,索引,图幅索引,R树索引,缓存索引,数据分块,GIS服务集群,要素服务,地图服务,场景服务,实时服务,空间分析,网络分析,地址匹配,服务聚合,服务选择,服务发现,服务注册,地理大数据关键技术突破地理大数据高性能服务高性能服务聚合并行,20,千万点数据渲染,百万线数据渲染,百万区数据渲染,地理大数据可视化,大数据,分,级渲,染,技术,基于大数据实时分级计算，采用渐进式传输机制，通过可视域分级调度策略和异步绘制，实现大规模海量数据的高性 能客户端表达,微博点签到数据渲染全球航线数据渲染行政区数据渲染,地理大数据关键技术突破,千万点数据渲染百万线数据渲染百万区数据渲染地理大数据可视化,21,热力图方格聚类蜂窝密度,单值图,交互聚类,时空立方体,分色统计图,蜂窝聚类,地理大数据关键技术突破,地理大数据可视化,大数据,多,样式,表,达技术,集成EchartGL/MapV/d3等主流可视化技术进行地理大数据可视化渲染,热力图方格聚类蜂窝密度单值图交互聚类时空立方体分色统计图,22,2,0,PART,TWO,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,20PART TWO地理空间信息基础平台典型应用与实践,23,典型案例：国家自然资,源,和地,理,空间,基,础信,息,库云,服,务平台,国家自然资源和地理空间基础信息库是国家电子政务,规,划建设四个,基,础信息库之,一,，,是国家空,间,信息基础实施,建,设的核心工程，是我国第一个跨部门、,军民结合大型,国,家基础信息,库,，,初步形成,了,跨部,门,、,跨,地,区的自然资源,和,地理空间信息共享组织协调机制，满足了国民经济快,速,发展和电子,政,务业务对地,理,空间信息的,需,求,，建设成果总,计数量达705.6TB,。,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：国家自然资源和地理空间基础信息库云服务平台地理空间,24,主中心云计算中心,增值应用,数据,信息化企业,政府机构 行业用户 科研院所 社会公众,用户,决策需求,服务,数据分中心 省数据中心,办公 电脑,政务外网,个人 电脑,互联网 移动,终端,政务部门,资源服务（数据、 产品、计算、存 储）,数据分析 挖掘,主动服务,个性化定,制,典型案例：国家自然资,源,和地,理,空间,基,础信,息,库云,服,务平台,提供全业务、全流程的时空基础设施建设与应用服务。,开放式云开发环境：在线需求发布,、,在线,应,用开,发,、在,线,服务,响,应,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,主中心云计算中心增值应用数据信息化企业政府机构 行业用户 科,25,典型案例：国家自然资,源,和地,理,空间,基,础信,息,库云,服,务平台,在线地,图,数据资源/模型资源,工作空间,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：国家自然资源和地理空间基础信息库云服务平台工作空间,26,典型案例：国家地质大,数,据支,撑,服务,系,统（,地,质云）,“地质云”建设遵循,了,“大平台、大数据、大系统、,大,集,成,”的理,念,，,采用混合,云,技术架,构,，,构,建了分布式节,点,体系，集成了现有的基础设施层、数据层、,平台层与,应,用层的资源,与,能,力,，,实现,了,中国地质调,查,局各直属单位,数,据共享及服务系统集成，实现了云架构下的“大系统,、,大平,台,、,大,数,据,、大集成,”,，,破除了各,单,位间数据鸿,沟,，,集成了各单位各类地质信息服,务,，,形成统,一,、有序、规,模,、权威的统一信息服务平台,。,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：国家地质大数据支撑服务系统（地质云）地理空间信息基,27,典型案例：国家地质大,数,据支,撑,服务,系,统（,地,质云）,地质云是一个规模化、一站式的资源共享平台,地质云汇聚了地质数据、地学产品、基础设施、,应用,服,务四大类资,源,，,面向局内,部,和社会集中,服,务,，开启了我国,地质信息资源一站式云端共享服务的全新局面。,资源类别,主要成果,数据资源,整合了,75,个数据库，,10,大类，互联互通，,369,个图层及服务,地学产品,8,大类,42,小,类,2386,个地质信息产品,基础设施,10-30,MB宽带的保密网、业务网、互联网,的网络体系和由主节点（,1,个）、备份节点（,2,个）、区域节点与专业节点（,6+12,）构成的节点 体系而形成了统一的云管理平台,应用服务,面向公共用户和业务用户,2,大类用户提供信息服务、大型仪器，相关软 件的共享、提供国家重大战略的地质信息产品、用户需求的产品定制、 项目以及安全等相关管理信息查询统计、办公自动化等功能,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：国家地质大数据支撑服务系统（地质云）资源类别主要成,28,督办管理,典型案例：国家地质大,数,据支,撑,服务,系,统（,地,质云）,地质云是一个大集中、跨地域的协同工作平台,数据实时汇聚、在线工作部署、地质调查业务决策,指挥调度,地质调查 生产实时,信息屏,决算管理,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,督办管理典型案例：国家地质大数据支撑服务系统（地质云）决算管,29,典型案例：国家地质大,数,据支,撑,服务,系,统（,地,质云）,地质云是一个多终端、可视化的智能分析平台,接入、分析日志管理系统产生的数据，实现热点分,析,、行为分析和风险预测分析,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：国家地质大数据支撑服务系统（地质云）地理空间信息基,30,典型案例：湖南省三维,可,视化,城,市地,质,资料,信,息服,务,与管,理,系统,结合长株潭城市群发展和“数字湖南”,建设对城市地,质,信息的需,求,，,构建了长株,潭,城市群海,量,、,精准、权威的城 市地质资料数据中心，形成了以数据、软件、,技术三,大,类为核心的,成,果体,系,。项,目,整体达到国,内,领先水平，在三,维建模精度控制方面达到国际先进水平，项目荣获2018年中国地理信息产业优秀工程金,奖,。,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：湖南省三维可视化城市地质资料信息服务与管理系统地理,31,典型案例：湖南省三维,可,视化,城,市地,质,资料,信,息服,务,与管,理,系统,在对长株潭城市群核心区地质数据中心软、,硬,件环境集成的基础上，建立起多源、异构的城,市地质数据,库,，,包括图文,数,据,库,、,目录,数,据,库,、,钻孔数据库、二维空间数据库、三维空间地质,数据库。,实现了对研究范围内城市地质及相关,资料数据的有效管理，改变了过去资料缺乏集,中有效的管,理,，无法有效共享的问题,。,通过,二,三,维场,景,联动,的,形,式,提供,直,观,的三,维地,质,信,息浏,览,查询,，,在,一边,基,于遥,感,影,像,浏览,感,兴,趣的,研究,区,域,，在另 一边,同,步,查询,该,地点,的,地,质,信,息,，,以,专业,人员,熟,悉,的柱,状,图形,式,展,示,，,如,果想,了,解,这,个地,块,的,详细,信,息,，,可,以通,过,切割,的,方,式得,到,这个,地,区,的,地质,体,模,型,。,也可,以,在,任意,感,兴趣,的,区,域切,割,得到,任,意,形,状的,地,质,剖面,图,，,直,观,地展,示,地下,地,质,信,息。,为了,实,现,大,场景,三,维,地质,模型,的,快,速显,示,和浏,览,，,采用,强,大的,三,维,空,间数,据,渲,染引,擎提,供,统,一的,三,维空,间,绘,制引,擎,接,口,，,支,持,并行,的,三,维渲,染方,案,，,集成多,种场景浏览控制及输出方式,。,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：湖南省三维可视化城市地质资料信息服务与管理系统在对,32,典型案例：“透明地下,雄,安”,三,维信,息,平台,通过对高精度三维地质模型数据集成管理，实现三维地质模型可视化与分析应用，应用于地上地下一体化数据展示,及重大工程规划辅助分析决策，主要研究区范围涉及河北省雄县、容城、安,新,3县及周边部分区域，地处北京、天,津、保定腹地。,雄安属性体示例数 据，支持10亿级数据,量及以上,地理空间信息基础平台典型应用与,实,践,典型案例：“透明地下雄安”三维信息平台地理空间信息基础平台典,33,