解忧杂货铺-时空大数据

1、时空大数据的概念

时空大数据（也叫地理空间大数据）是兼具时间和空间属性的数据，包含了时间、空间、专题属性等三维信息，在现实生活中，80%的数据均直接或间接的具备时空属性。当时空数据的数据量具备一定规模时，即可定义为时空大数据。

2、时空大数据的基础特征

时空大数据呈现出海量、多源异构、动态多变等基础特性。所有数据都是在特定的时间和空间背景中产生的，且直接或间接地被贴上时间和位置标签。因此，广义的大数据从本质上可以认定为与时空大数据同等属性，它是现实地理世界空间结构与空间关系要素中具有（现象）的数量、质量、时间变化特征的数据集的“总和”。

所以，时空大数据具有时间、空间、属性三个维度的信息特征，同时也具备与大数据相同的海量数据 规模、快速数据流转、多样数据类型和价值密度低四大特征。

3、时空大数据的价值

时空数据正日益成为现代化治理能力、经济运行机制、社会生活方式以及各行业领域发展的核心驱动力 。

利用数据挖掘技术能够在统一的时空基准下从事物的“空间”、“时间”、“动态”三个维度去寻找规律，在海量大数据中挖掘出有用的信息，探索数据之间潜在的关联，客观的分析出隐藏的容易被忽略的因素，并提供给决策者时空大数据的增值应用。

4、时空大数据的类型

目前，从数据源的物理载体角度来分，时空大数据可分为时间与空间基准数据、卫星导航轨迹数据、大地/重磁测量数据、RS（遥感影像）数据、GIS数据、空间媒体数据等类型。
1.时间与空间基准数据：时间基准数据包含守时/授时/用时等系统提供的时间数据；空间基准数据包含大地坐标基准、高程和深度基准、重磁（重力、磁场）基准等数据。
2.卫星导航轨迹数据：通过北斗、GPS、GLONASS、Galileo等卫星导航系统获得用户的运动数据（时间+位置），能够用于分析用户位置、状态、交通场景、社会偏好等情况。包括个人轨迹、群体轨迹、交通轨迹、信息流轨迹、物流轨迹、资金流轨迹等数据。
3.大地测量与重磁测量数据：包括大地控制数据、重力场数据、磁场数据等。
4.遥感影像数据：包括卫星遥感影像、航空遥感影像、地面遥感影像、地下空间和管线分布等感知数据、水下声纳探测等数据。

5.地图数据：包括各类地图、地图集数据，以数字化形式描述的空间地理数据及其属性。

6.空间媒体数据：指具有空间位置特征、且随时间变化的数字化图形、图像、声音、视频、影像等媒体数据。
2、时空大数据产业现状
2015年9月国务院印发《促进大数据发展行动纲要》，系统部署大数据发展工作，数据已成为国家基础性战略资源。2020年我国的大数据市场规模将超过万亿，预计2025年将增至48.6ZB，我国大数据行业正迎来发展的黄金时期。

时空大数据与卫星导航行业、测绘行业、地理信息技术行业、位置服务行业、遥感图像处理行业等多个细分行业存在相互包含或交叉重叠的关系，可分为广义时空大数据和狭义时空大数据。

广义的时空大数据产业由上游的数据获取、中游的数据处理、下游的信息服务 与应用，以及贯穿整个产业链的硬件制造和软件开发组成。而狭义的时空大数据只是中游的数据存储和处理。时空大数据产业链组成。

上游基础支撑层：为时空大数据行业提供硬件支持，包括卫星导航设备、遥感测绘装备、测量载体制造业、网络系统设备制造业和服务业、数据存储装备制造业、设施及服务提供商。

中游数据资源层、软件服务层：产业链的核心部分。从卫星导航、遥感测绘、物联网、互联网等渠道获取海量时空大数据，通过对数据进行传输、清洗、存储、分析、加工、应用等，产生对下游用户有价值的数据资产，该部分是整个产业链的增值重点和技术发展难点。

下游应用层：是时空大数据的消费方，指政府、厂商、公众等。具体可包括位置服务提供商、地理公共信息服务提供商、物联网与智慧物流用户、政府智慧城市系统及政务大数据系统等。

随着应用场景不断被发掘，时空大数据的应用创新了很多商业模式，并创造了可持续的社会经济价值。

时空大数据的技术框架

（一）技术框架
1.总体架构

时空大数据框架主要是基于大数据技术、地理信息系统技术、卫星导航定位技术、卫星遥感技术、计算机和通信网络技术，面对海量多源异构的时空数据资源进行数据挖掘和分析处理与服务应用处理，面向多行业、多场景、多应用，提供多维动态时空信息服务的跨平台、可伸缩的框架。

从产业链方面考虑，时空大数据框架主要包括处于产业链上游的时空基础设施，处于产业链中游的时空大数据平台和平台支撑环境，以及产业链下游的时空大数据应用。其中，时空大数据平台是时空大数据框架的重要组成，主要汇聚时空基础设施提供的海量时空数据资源；依托云计算环境中的计算资源、存储资源、网络资源、安全系统形成时空大数据中心；利用特征提取、模型匹配、特征关联、协同分析等技术挖掘时空大数据价值及其隐含价值，进而实现数据的应用价值。
2.时空基础设施

时空大数据框架的实现需要时空基础设施的支持，PNT（定位Positioning、导航Navigation、授时Timing）传感器是时空基础设施的基石,是人们得以在纷繁信息中准确描述时间和空间的关键要素。针对单一PNT传感器技术在安全性、可用性、连续性和可靠性等方面的不足问题，为了建立时空大数据体系，需搭建以北斗为核心、多机理PNT传感器互相补充与备份、多源时空信息深度融合的时空基础设施，以稳健的时空基础设施为支撑，实现基于时空大数据的多元化应用。

根据应用场景，可将时空基础设施分为以下三种。

（1） 空天、深空时空基础设施。面对无线电信号微弱、载体动态高、运行环境恶劣等复杂情况，以北斗（北斗漏信号）为核心，利用惯导、脉冲星、VLBI、星图匹配等技术手段实现 PNT自适应深度融合定位方法及时间维持方法。
（2） 室内、地下时空基础设施。室内、地下时空基础设施主要包括Wifi、iBeacon、IMU、摄像头、5G、激光雷达等，利用这些基础设施的融合定位技术，可实现室内、地下的高精度、高连续、高可靠定位。
（3） 水上、水下时空基础设施。水上、水下时空基础设施包括北斗系统、声学定位系统、惯导系统、多波束测深声呐、浮标潜标等，基于各个传感器的优化组合方式，建立多传感器数据统一时空基准，实现不同场景不同工作模式下传感器间的自适应优选，采用卡尔曼滤波技术实现多波束地形匹配、重力场匹配、地磁匹配和光学图像匹配多源信息融合，与长基线、多波束测深仪同时完成惯导系统的位置校正。

基于多场景下的时空基础设施，充分考虑不同时空基础设施的特点、应用需求与场景约束，利用自适应信息融合技术，构建一种高保真的空天地海一体化时空基础设施体系。
3.时空大数据平台

时空大数据平台主要由云计算环境、时空大数据中心和服务资源池组成。
（1） 弹性云计算环境

云计算环境为时空大数据集平台提供了IT基础设施，对计算资源进行统一管控、形成资源池。由云计算中心管理平台的调度系统统一协调，并可根据实际需要，为云资源用户分配使用配额。云计算环境的架构。

云计算环境可智能交付的IT能力包括以下三点。

第一，计算能力(虚拟机)。云数据中心管理平台可在几分钟内完成用户定制的虚拟机实例的创建。同时可以提供一组虚拟机实例，比如论坛、博客模板。

第二，存储能力。计算能力的存储不再受本地硬盘的限制，云平台可以根据需求在数十秒的时间内交付一个拥有数百G容量的块存储设备。交付容量上取决于整个数据中心的共享容量。同时提供二级存储，用于存储用户的ISO、模板镜像，提高静态模板的读取速度。

第三，网络能力。提供丰富的网络拓扑结构、简单模式、路由模式、内部网络模式，满足用户搭建局域网的需求。路由模式提供DNS、NAT、DHCP、端口映射、VLAN、虚拟防火墙等网络服务。
（2） 时空大数据中心

时空大数据中心是时空大数据平台的核心，主要完成海量时空数据存储、大规模数据计算、快速数据分析等工作。通过面向时空大数据的时空分布、关联分析、深度学、机器学等技术，深入挖掘潜藏数据背后的知识与规律，提升时空大数据的价值。时空大数据中心的总体架构：

面对海量异构的时空数据需求，时空大数据平台针对数据的不同特征提供多种接入方式及中间件实现海量异构数据的接入及标准化，并对多种类、多来源的全业务流程数据进行层级化的抽取、清洗、过滤等数据预处理。其中，按照数据来源可分为FTP、WebService、数据库、消息等。结合数据来源以及数据应用的需求，使用不同的工具对数据进行接入。
（3） 丰富的服务资源池

服务资源池是时空大数据平台数据价值升华的关键，是平台与用户之间的纽带。通过丰富的服务模块组合与配置，对第三方提供二次开发API接口，实现时空数据服务的共享。

如图7所示，服务资源池包括了数据引擎、知识引擎、业务引擎、GIS引擎，各引擎均通过接口调用的方式向用户提供服务。服务提供的接口包括有
Restful接口、推送接口、地图服务接口。
Restful接口：主要的服务访问方式，可实现对时空数据、知识、业务信息的查询、增加、修改、删除等操作。

推送接口：用于对实时性要求较高的数据，支持将系统数据按照用户权限进行推送。

地图服务接口：用于用户的地理实体数据、影像数据、高程模型数据以及三位模型数据的访问。包括WMS、WMTS、WCS、CSW等多种标准服务接口。

数据引擎：提供基础时空数据、公共专题数据、地理信息数据、终端感知数据、政务数据、民务数据、互联网数据、本地扩展数据等数据的高效访问及管理。

知识引擎：通过大数据分析形成的专题信息时空分布规律、关联规则和时空演变等潜藏在大数据深层的规律和隐性联系，池化为知识服务。完成对数据的深度挖掘，进而获取有价值的知识。具体包括分析引擎、推演引擎、业务知识链。

分析引擎：基于时空大数据挖掘分析，通过统计分析、数据特征提取、关联分析、聚类分析等技术，建立实时分析模型库。

推演引擎：采用决策树、人工神经网络等技术，建立预测推演模型库，实现时空数据的预测与推演。

业务知识链：基于分析引擎及推演引擎，结合用户业务实际，形成智能化知识链，在用户使用中自适应调整与完善，实现知识链的丰富与扩充。

业务引擎：按照业务的逻辑和流程规则，建立不同业务流程模型，可通过业务服务接口调用实现业务流程的自动流转。具体功能包括业务规则管理、运行服务管理以及运行监控管理。实现了业务审批模块的工作流元模型，实现了审批流程节点、节点类型和角色类型及其之间相互联系的自定义逻辑处理。
4.平台支撑环境

平台支撑环境将完成系统安全保障及服务监测功能。通过对时空大数据平台各模块运行情况的监控、模块间数据流转监控、外部对服务接口的调用监控，实现快速系统异常识别以及系统动态扩容。

——安全保障：包括Web安全、虚拟化安全、数据安全、访问控制、安全审计、服务限流、熔断及资源安全隔离等安全模块。
——运行监测：实现平台运行情况监测管理功能，实现对平台自身运行情况、各组件运行情况和各模块运行情况进行实时监测、阀值预警、处置情况跟踪等功能。同时，保证资源开销和集群规模保持线性增长的关系，有效降低服务管理为平台带来的开销。

附时空大数据概念股：

众合科技 ：公司具有时空大数据平台、时空云平台、时空物联平台和农业大数据平台，可广泛应用于智慧城市、公安信息化、机场信息化、智慧边境管控、智慧农业 建设等领域。

中海达 ：公司与华为合作，时空大数据应用。

零点有数 ：参股公司箱数科技是专业的时空大数据和数字孪生产品供应商。

启迪设计 ：参股子公司启迪数字科技可以实现多元时空数据融合

超图软件 ：深度参与智慧城市，其中时空大数据平台建设属于领先地位。

飞利信 ：在地理信息领域，飞利信子公司精图信息自研“KingMap MetaEarth平台”总体达到国际先进水平，其以“全空间一体化时空大数据”为基础，融合地理空间智能、空间大数据、二三维一体化等技术，在城市治理、地下空间管理、地名地址等领域已取得较大市场份额。

北斗星通 ：在今年的WGDC2022大会上，北斗星通以“助力时空数据采集，赋能智慧城市建设”为主题，展示了在专业采集车、专业更新车、众包采集设备等方向的产品及方案，展出了芯片、模组、板卡等卫星导航相关产品，受到了与会专业观众的关注。谢谢！

中通国脉 ：尊敬的投资者，您好！公司持有北京国脉时空大数据科技有限公司51%股权。

正元地信 ：公司开发了智慧城市时空大数据与云平台，正元三维 GIS 平台 GeniusWorld 和物联网统一接入管理平台。实现了 GIS、RS、GPS、物联网、大数据和云计算技术的深度融合。

四川长虹 ：时空大数据融合应用产品，目前主要是整合数字孪生和大数据技术，在政务和企业有相关案例，比如冬奥会项目，以及部分矿山企业。

航天宏图 ：通过多源时空大数据融合、三维可视化 和人工智能技术，可以实现高精度地图的生产制作

苏州科达 ：公司城市时空镜像平台通过应用GIS、时空大数据、AR、VR、AI等技术，可在虚拟空间实现现实城市的映射，为城市、社区、场站、楼宇等不同层次的空间治理应用打造出一个三维数字底盘

人民网 ：人民星云”是人民网子公司北京人民在线网络有限公司的控股子公司人民数据管理有限公司发起并参与的卫星与大数据全产业链项目，根据用户实际需求，提供定制化时空大数据综合应用。