在近期舉行的一場高端學術論壇上,中國工程院院士、著名地圖學與地理信息系統專家王家耀教授,深入剖析了在互聯網浪潮席卷之下,時空大數據與地理信息系統(GIS)所經歷的深刻演進軌跡,并前瞻性地指出了未來軟件開發的變革方向。
王家耀院士開宗明義地指出,傳統的GIS系統,其核心是處理具有地理空間坐標的“地圖數據”,功能側重于空間查詢、分析與可視化。隨著互聯網、物聯網、移動通信技術的爆炸式發展,數據的形態與規模發生了根本性轉變。我們正進入一個“時空大數據”時代。所謂時空大數據,是指所有數據都天然或通過關聯被賦予時間標簽與空間位置,其體量巨大、來源多樣(如社交媒體簽到、移動設備軌跡、衛星遙感、智能交通流等)、更新實時、價值密度低但潛在價值極高。
王院士將演進歷程概括為三個階段:
- 從“系統”到“服務”的范式轉移:在互聯網,尤其是云計算技術的驅動下,GIS不再僅僅是部署在單機或局域網內的復雜專業軟件系統。它已經演化為一種可按需獲取、彈性擴展的“空間信息服務”(如各類地圖API、位置服務平臺)。軟件開發的重點從構建封閉的全功能系統,轉向提供開放、標準化、可集成的微服務與API。
- 從“處理數據”到“洞察規律”的能力躍升:面對海量、多源的時空大數據,傳統GIS的分析方法已顯乏力。王院士強調,必須與人工智能、機器學習深度融合。新一代的時空大數據平臺,能夠通過對人流、物流、信息流軌跡的挖掘,揭示城市運行規律、預測交通擁堵、輔助公共安全決策、優化商業選址等。軟件開發的核心挑戰,在于構建高效的大數據計算引擎(如基于Spark、Flink的時空索引與計算框架)和集成智能分析模型。
- 從“靜態描述”到“動態感知與仿真”的維度拓展:借助物聯網傳感網的實時數據流入,時空信息平臺正在從描述歷史與現狀,進化為能夠實時感知世界脈搏、并模擬預測未來的“數字孿生”系統。例如,構建智慧城市的數字底板,實現物理城市與虛擬城市的同步運行與交互優化。這對軟件開發提出了更高要求,需要融合三維建模、實時流處理、復雜系統仿真與可視化技術。
針對未來軟件開發,王家耀院士提出了幾點關鍵方向:
- “云原生+邊緣計算”的協同架構:核心的時空大數據分析與模型訓練在云端完成,而實時響應、隱私敏感的計算則在網絡邊緣進行,形成高效的協同體系。
- “低代碼/無代碼”與專業化定制并存:為滿足不同層次需求,一方面提供可視化工具降低時空應用開發門檻;另一方面,為尖端科研與特定行業保留深度定制能力。
- 注重數據治理與安全合規:時空大數據涉及大量個人軌跡與敏感地理信息,軟件開發必須將數據安全、隱私保護(如差分隱私、聯邦學習)和合規性內置于架構設計之中。
- 開源生態與標準化建設:鼓勵開源時空計算框架的發展,并積極參與國際國內相關數據、服務與互操作標準的制定,以促進生態繁榮。
王家耀院士道,時空大數據是數字經濟時代的關鍵基礎設施,其與GIS的演進本質是信息技術融合創新的縮影。未來的軟件開發不再是單一工具的構建,而是面向“數據-模型-服務-決策”全鏈條的、智能化的時空賦能平臺的塑造,旨在更深刻地理解并優化我們賴以生存的物理與人文空間。