大数据和GIS在智慧城市建设中的应用与探讨

熊妮娜

博懋信（北京）科技有限公司，北京 100001

大数据时代的到来已经影响到各个行业的发展，其中地理信息行业也因此获得新的机遇。大数据的理念以及技术对于地理信息系统具有值得借鉴的部分。地理信息系统自诞生以来就一直依赖于现代信息技术的发展，而在大数据时代，地理信息系统自身也必将得到新的转变与发展。尤其是在智慧城市领域中，地理信息系统将发挥越来越重要的作用。

1 大数据技术推进地理信息系统在智慧城市中应用

大数据的原意指的是在一定时间范围内利用软件捕捉已经整理的数据集合，大数据时代则代表了在当前信息技术高速发展，数据信息数量急速增加的背景下，社会整体信息环境呈现出的一种样貌。大数据时代的到来，不仅仅使计算机网络受到重要的影响，作为依靠计算机信息技术的地理信息系统也因此发生改变。

地理信息系统已经有数十年发展历史，但在智慧城市建设的环境之下，其传统功能与作用不能完全满足时代的需求。地理信息系统应该结合城市的各项发展，例如智慧交通以及智慧物流等，利用大数据技术，解决地理信息系统应用的诸多问题。针对待处理的数据信息，大数据的模式能够有效提供专业化的处理。由于大数据自身也拥有加工以及增值的特征，通过云计算以及大数据这两种全新的技术模式进行合理的结合，可以促进相关地理信息的挖掘。在地理信息系统的使用过程中，还可以结合一些其他技术，通过综合化的云技术实现数据的高质量筛选与应用[1]。大数据在地理信息系统中应用的意义就是促进地理信息系统质量不断提升，并且拥有更加广阔的发展空间。

2 基于大数据的地理信息系统在智慧城市应用中的难点

2.1 地理空间数据存储量巨大

地理信息系统在使用过程中面临的一个难点是需要获取大量的数据。地理信息系统中的数据总量十分巨大，这也意味着必须要用更多的空间与精力进行存储。以资源三号测绘卫星为例，其卫星内部的存档影像在一年半时间内就已经达到约300TB[2]。其次是地理信息系统中存储的数据单位个数多，意味着每当进行一项工作时都需要获取数万张影像资料，在构建信息系统时所需要的亿万个地理要素占用了大量的空间[3]。大数据的时代背景之下，数据量日渐增加，必须针对这一问题寻找有效解决方法。

2.2 数据来源与类型复杂

智慧城市应用中构建地理信息系统数据库需要大量数据作为支撑，这些数据获取的方式不同，因此得到的数据形式以及数据内容之间存在较大差异。地理信息系统数据库中包含有各种属性数据，如矢量数据以及视频数据、音频数据乃至栅格数据，因此需要进行有效归类与处理。例如在利用测绘进行信息收集时得到的数据为DXF数据，这种类型的数据必须通过一定的技术处理才能够导入地理信息系统数据库中。由于不同数据各自的格式差异，因此在进行综合使用时就构成了数据系统的庞杂体系。

2.3 数据非结构化导致工作量大

智慧城市建设中涉及的都是大数据，包括大量非结构数据。地理信息系统中的各项数据非结构化是由于数据自身属性以及格式不同造成的。当前使用的空间数据二进制法是一种二维表则，采用了固定的字段。传统的地理信息系统中的存储方法导致数据不能进行合理归纳。大数据环境下数据量的不断增加，如果缺乏有效的结构化方式进行归纳，就会导致工作量的增加，在使用时耗费更多的时间以及人力。而在大数据时代，强调的是进行经济化的信息统计以及分析工作，能够为客户提供较高质量的服务，就必须从现阶段非结构化的数据入手，建设一个合理科学的数据系统。以人口普查为例，所普查的内容并不仅仅是年龄性别，还包含有婚配、学历、工作等详细信息。这些详细信息由于个人之间的差异会导致整体数据结构化缺失，进而造成数据处理的效率降低。数据的非结构化导致整体工作内容的增加，不仅造成工作效率降低，同时也不利于地理信息系统的进步，因此需要保证结构有效升级，促进更快开展数据分析[4]。

3 大数据与地理信息系统结合的具体应用

3.1 扩大地理信息存储量

智慧城市的大背景下，为了能够有效促进大数据技术与地理信息系统的结合，首先必须扩大地理信息的存储量，使其能够容纳更多的数据内容。增加促进地理信息存储量首先应该从改善硬件条件方面进行[5]。地理信息系统所使用到的专业计算机磁盘容量已经达到30TB，这种技术突破为地理信息系统未来的发展做出巨大的贡献。智慧交通的发展立足于对城市中各条交通线路以及出行方式的数据调查基础之上，扩大地理信息的存储量能够为智慧交通建设提供良好的发展基础。

同时，伴随地理信息系统的不断进步，硬件设备以外的软件技术也得到改善。当前的改良款软件已经能够有效提升单位空间下的数据存储量，并且可以将大量数据信息进行压缩提取，保证大数据时代下地理信息系统能够应用更多的数据。

3.2 有效处理繁杂空间数据

在大数据时代发展地理信息系统，必须要保证能够针对各种类型的空间数据进行处理，提升整体工作的质量以及效率。在数据多样化的前提下，地理信息系统需要能够接受多样化的数据类型，变更现有的数据接收方式，对不同方式获取的信息都可以进行处理。在人工操作时针对一些不易识别的数据类型进行处理，通过数据转化的形式进行数据库的归类。为了有效提升多种类型的数据处理效率，必须优化数据库的结构，并且将数据库的使用以及运行规范化。

为了保证大数据的非结构化信息存储能够规范化，在信息存入时要针对不规范的数据进行有效筛选。以智慧交通为例，存入数据的真实性会直接影响到后续使用的质量。同时，还需要保证大数据对于非结构化信息进行无效信息的淘汰，以此提升整体信息数据库的质量，为后续的地理信息系统的使用打下良好基础，不断强化地理信息系统的使用效率。地理信息系统利用大数据的非结构化信息存储以及分析，是大数据对于地理信息产业具有重要作用的一个集中体现。

3.3 确保处理流程拓展性与伸缩性

自从大数据时代的到来，各个行业就面临着数据量与质的改变。为了提升大数据时代下地理信息系统在智慧城市建设中的应用质量，必须要对当前的系统信息库开展有效的进化。大数据最大的特点就是数据的数量呈现井喷式增长，在这一趋势下，人们不仅需要直观了解到数据的内容，更需要对信息进行分析，了解信息综合情况下的具体分析结果。在系统开展数据库升级时，必须对数据库进行合理划分，对已经分割好的数据库开展非规范化信息处理的拓展，以此保证系统的功能得以改善。

由于硬件升级工作需要更大的工作量以及更高的成本，无法随着时代变化及时进行更新，而利用信息系统自身的伸缩性以及拓展性，则能够有效按照数据信息的内容做出不同的反应，并且可以针对不同类型的信息存储空间进行自动转化，保证地理信息系统中各项功能衔接的灵活性，促使整体程序的科学性得到有效提升。

4 结语

综上所述，在智慧城市建设中，结合大数据后的地理信息系统发展以及使用势必会面临更多的机遇，同时还有更多的挑战。大数据对于地理信息系统的改变不仅体现在自身的应用方式扩展，还包含有未来发展的具体规划。地理信息系统在智慧城市中的应用应该在不断的实践中逐渐完善，并且增加自身功能，以适应城市建设中大数据的特点与需求。