创新驱动地理信息产业转型发展.docx

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创新驱动地理信息产业转型发展

创新驱动地理信息产业转型发展

地理信息产业，属于信息服务产业，即地理信息服务业。

传统的测绘业主要提供基础测绘产品，即地图服务。

与之不同的是，信息时代的地理信息服务业不仅远远超出了基础测绘产品服务，而且随着地球空间信息技术、计算机技术和网络技术的飞速发展，地理信息服务理念、理论、技术、产品、服务模式和产业文化等都将发生深刻的变化，地理信息产业的发展面临着转型的严峻挑战，而这只有靠创新驱动才能应对。

一地理信息产业理念的创新

现代“地理信息服务”，是指随时（实时/准实时）为需要地理信息的用户（单位、平台或个人）提供基于统一时空基准的、与位置直接或间接相关的地理要素或现象的信息的服务，这就是常说的实时/准实时、自动化、智能化地回答“何时（When）、何地（Where）、何目标（WhatObject）、发生了何种变化（WhatChange）”，并将这些地理信息（4W）随时（AnyTime）、随地（AnyWhere）提供给每个人（Anyone），服务到每件事（AnyThing），即“4A”服务。

为了获取上述“4W”地理信息并实现“4A”服务，必须在地理信息服务理念上有一个彻底的转变，这就是将“狭义地理信息服务”扩展到“广义地理信息服务”。

所谓“狭义地理信息服务”，指为最终用户提供基础测绘地理信息及在此基础上经过“深加工”的地理信息产品的服务，如系列比例尺的数字线划地图（DLG）、数字栅格地图（DRG）、数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）等，以及在基础地理空间框架数据上加载经济、社会、人文、军事等专题信息的“深加工”产品，这就是传统的地理信息服务；所谓“广义地理信息服务”，指将网络/网格（栅格化信息网格）节点上所有的信息资源都抽象为“服务”，而地理信息（获取、处理、应用）是最基础的信息资源，在网络/网格环境下，“一切为了服务”，“一切都是服务”，地理信息产品应用是服务，地理信息获取（传感器网）、处理（生产）也是服务，即基于网络/网格的地理信息获取、处理（生产）和应用“一体化”服务的新理念，这不仅是网络/网格技术发展的必然趋势，也是解决长期存在的地理信息获取、处理、应用三个环节分离（脱节）导致的从地理信息获取到提供地理信息服务的周期过长的问题的迫切要求，更重要的是“服务”观念的彻底改变［1］。

基于这样的地理信息服务的新理念，构建地理信息服务的“产业链”，“产业链”的上（信息获取）、中（信息处理）、下（应用）游都会产生“价值”，即实现地理信息的增值服务。

这样，就可以最大限度地缩短从地理信息获取到为用户提供地理信息服务的周期。

地理信息服务理念的转变经历了一个长期的发展与演进过程。

现在，作为地理信息服务支柱的地理信息系统，其信息来源、体系结构、软件开发模式和系统功能等都已发生了深刻的变化［2～9］。

但就地理信息服务发展与演进的动因而言，社会需求的牵引和技术进步的推动作用都是外因，根本原因是地理信息服务自身矛盾的对立统一。

二地理信息产业理论的创新

地理信息服务理论主要指其认识论和方法论。

这里的“认识论”，指如何认识和思考地理信息服务，以不断改进和发展地理信息服务，属于哲学思维的范畴；地理信息服务的“方法论”，是关于地理信息服务的方法的理论。

（一）地理信息产业的认识论

GIS这个术语是社会大众都熟知的。

从GIS诞生以来的很长时间内，人们都称之为地理信息系统，即将GIS的“S”视为“系统”（System），更多地着眼于技术层面。

1992年Goodchild提出的“地理信息科学”，即将GIS中的“S”视为“科学”（Science），更多地着重科学层面，将其定义为“信息科学有关地理信息的一个分支学科”［10］，其研究对象是地理信息，是地球空间信息科学的重要组成部分，是关于地理信息的本质特征和运动规律的一门学科［11］。

地理信息科学的提出与理论创建，来自两个方面：

一是，地理信息科学技术与应用的驱动，这是一条从实践到认识，从感性到理论的思想路线；二是，科学融合与地理综合思潮的逻辑扩展，这是一条从理论演绎的思想路线。

两者相互交织，相互促进，共同推进地理学思想的发展、范式演变和地理信息科学的产生［12］。

地理信息科学本质上是在两者的推动下产生的，是新的观察视点和认识模式，又是新的技术平台，其内容包括理论、技术和应用三个层次。

无论是着眼于技术的地理信息系统（GISystem），还是着重于科学的地理信息科学（GIScience），最终都有一个面向应用或服务的问题。

由此，提出了地理信息服务（GIService）的概念。

特别是进入21世纪以来，由数字地球到智慧地球、由数字中国到智慧中国、由数字城市到智慧城市，已成为信息化发展的必然趋势，地理信息无处不在、无人不用。

正是在这样的背景下，中国国务院办公厅于2014年1月22日印发了《关于促进地理信息产业的发展的意见》，并且明确指出，发展地理信息产业是加快转变经济发展方式的重要手段。

地理信息产业是以现代测绘和地理信息科学、地理信息系统、遥感、卫星导航定位等为理论与技术基础，以地理信息开发利用为核心，从事地理信息获取、处理、应用的高技术服务业，即现代服务业，于是就有了近几年出现频率很高的“地理信息服务”（GISService）这个学术名称，在网络（Web）/网格（Grid）环境下就有了网络地理信息服务和网格地理信息服务［13］［14］。

综上所述，作为学术名称，GIS目前有三种称谓，即地理信息系统（GISystem）、地理信息科学（GIScience）和地理信息服务（GIService）。

综合起来兼顾了科学、技术、工程和产业，构成了完整的“科学—技术—工程—产业”知识链，GIService贯穿整个“知识链”。

这里说的是“知识链”，前后是认识上的逻辑联系的链接，是复杂的、多层次的地理信息知识网络，而不是线性的工作流程关系或工序上的前后传承关系，但是地理信息的“知识链”又贯穿在地理信息“获取—处理（生产）—应用”的“产业链”的全过程中。

地理信息“科学—技术—工程—产业”知识链或知识网络中，地理信息科学、技术是支撑；地理信息工程是关键，是科学技术转化为生产力的关键；发展地理信息产业是目的。

地理信息“获取—处理（生产）—应用”的“产业链”中，地理信息获取是基础、是前提，没有地理信息获取，地理信息处理、地理信息应用就成了无源之水、无本之木，就没有了物质基础；地理信息处理（生产）是核心、是关键，没有地理信息处理（生产），获取的地理信息就不可能成为用户需要的产品，就不可能达到增值的目的；地理信息应用是目的，没有应用，获取的地理信息经处理和“深加工”所获得的产品就会束之高阁，就不会对国家经济发展和社会文明进步产生价值。

（二）地理信息产业的方法论

对于地理信息产业转型发展而言，地理信息产业的方法论主要涉及系统论方法、协同论方法和最优化方法。

系统是由许多部分所组成的整体，系统的概念就是要强调整体，强调整体是由相互关联、相互制约和相互作用的各个部分所组成的，系统工程就是从系统的认识出发，设计和实施一个整体，以达到预期的目的和效果［15］。

1.地理信息产业的系统论方法

地理信息产业或广义地理信息服务业是一个复杂的系统工程。

在基于网络/网格的“地理信息获取—处理（生产）—应用”一体化“产业链”中，地理信息获取、处理（生产）、应用都是这个复杂大系统中的系统。

而这些系统中又各自包含若干分系统，各分系统还可以包含若干子系统。

对于这样一种由系统、分系统、子系统等多层次构成的地理信息产业复杂巨系统，必须以系统和系统工程方法论为指导，要辩证统一而非形而上学地看问题，要全局、综合而非孤立、分割地看问题。

这样才能科学地梳理基于网络/网格环境的“地理信息获取、处理（生产）、应用”一体化的业务流程、技术流程、工艺流程，并构建工作流和服务链模型，保证地理信息在网络/网格环境下可控、有序、高效流动，最大限度地缩短从地理信息获取到提供地理信息应用的周期。

有分必有合。

基于网络/网格的广义地理信息“产业链”作为复杂巨系统，需要把各个系统、分系统、子系统综合集成为一个整体，而这就要遵循体系结构的方法论和系统集成的方法论。

系统体系结构的方法论，核心是用辩证思维处理好结构与功能的关系；无论是纵向或是横向都要遵循系统集成方法论，即通过设计一种架构将信息系统从单个独立系统发展到基于网络/网格的综合、复杂大系统，对于地理信息“产业链”而言，既有纵向集成（纵向贯通或垂直一体化），也有横向集成（水平集成或水平一体化），而且相互交织，其实质是提高系统的“结构级别”。

地理信息“产业链”的纵向集成，主要通过各个环节之间的软件接口实现“地理信息获取、处理（生产）和应用”的一体化，这是从业务流程或技术工艺流程的角度考虑的“上、中、下游”工序之间的集成。

而这个“一体化”复杂大系统中的“上、中、下游”各自的内部，还有复杂的纵、横向集成问题。

在基于网络/网格的广义地理信息“产业链”复杂大系统中，地理信息获取、处理（生产）、应用等从保障转变为服务，从产品生产者转变为服务提供者，所有用户都是服务享用（消费）者，地理信息各种服务都表现为功能，要把这些服务（功能）、服务提供者和服务享用者集成在一起，形成最优化的互动，就需要设计一种架构，在目前就是面向服务的架构（SOA），它能把零散的地理信息服务功能组织起来，形成一种松散耦合的、可互操作的、基于标准的服务，并且可根据任务（服务请求者）的需要进行快速组合和重用，是一种可随需应变的敏捷的结构。

当然，光有这样的架构（SOA）还不够，还要通过具体方法来实现，这就是虚拟组织（VO）的方法。

特别是对服务范围很大、服务对象很多、服务任务很复杂的情况，需要划分若干个虚拟组织（VO），每个VO都有服务管理节点、门户节点和若干服务提供者和服务请求者（消费者）节点，服务提供者将所有服务以标准化封装组件注册到注册中心，注册中心的门户将注册的全部服务展现出来，服务享用者（消费者）提出服务请求，管理节点根据用户提出的服务请求，采用地理信息“服务链”与注册中心的“服务”进行自动匹配的方法找到所需服务，并按“服务链”模型进行服务组合（聚合），最后将组合结果返回给服务请求者。

2.地理信息产业的协同论方法

协同，指同心协力或相互配合。

协同论或协同学，是关于非平衡系统的自组织理论，研究开放系统内部各子系统之间通过非线性的相互作用产生协同效应，使系统从混沌走向有序，从低级有序走向高级有序，以及从有序又转化为混沌的具体机理和共同规律［16］。

对于地理信息产业而言，指基于网络/网格环境的“地理信息获取、处理（生产）、应用”一体化“产业链”中的信息资源共享与协同工作（协同解决问题）。

在基于网络/网格环境的广义地理信息“产业链”中，包括传感器（网）资源、计算资源、存储资源、数据资源、软件资源、知识资源等在内的信息资源都是以“服务”的形式分布式部署在网络/网格节点上的，服务提供者和服务享用者（两者角色可相互转换）也分布式部署在网络/网格节点上，虽然它们都有特定的独有的地域，所有服务都有“服务元数据”，而且都以标准封装组件形式注册或发布到注册中心，但总体来说分布是任意的或混沌的，特别是在服务范围很大、服务提供者和享用者很多、服务任务（要解决的问题）很复杂的情况下，就必须用协同论方法来组织、管理和实施。

无论是基于网络服务（WebService）的地理空间信息共享与空间数据互操作需要通过SOA架构将服务提供者、服务代理（注册中心）和服务请求（服务享用）者三个角色组织起来，实现系统从混沌走向有序（初级的），还是基于网格服务（GridService）的信息资源共享和协同工作需要通过工作流和服务链模型，将其发布的所有“服务”进行自动匹配以发现“服务”，实现服务组合（聚合）以获得服务请求者需要的结果，达到从低级有序到高级有序的目的，都需要用到协同论方法。

3.地理信