时空大数据的分析方法与应用前瞻

随着数字化服务新模式新业态的腾飞和手机等智能终端设备的普及，数据获取手段、数据种类和应用场景逐渐丰富，时空大数据时代已经来临。这对传统的时空数据分析方法和应用场景提出了前所未有的挑战。本书梳理了从“数字地球”到“数字中国”战略提出的脉络,分背景篇、理论篇和应用篇三个部分展开，分析时空大数据时代传统空间数据模型面临的挑战和问题，并基于北京大学程承旗教授团队提出的剖分数据模型,探索新型时空大数据理论模型在居民消费形势分析、区域数字经济发展评估和产业园区空间规划等领域的应用。

陈东，理学博士，国家信息中心大数据发展部工程师。专注于大数据、时空数据分析、空间数据模型等领域研究，近年来负责了国家公共数据开放网站、全国信用信息共享平台等多项国家重大信息化工程设计和建设工作，曾深度参与了国防973重大基础研究项目、国家863计划、国防863计划、国家科技支撑计划项目、中国标准化研究院国家重点研发计划、公安行业工程示范项目及国家发改委各司局委托的国家科研专项约50项，目前已发表学术论文20余篇，发明专利4项，软件著作权4项。

上篇背景篇
第一章从数字地球到数字中国3
第一节从“丈量世界”到“数字地球”3
第二节从“数字地球”到“数字中国”5
第三节“数字中国”产生的背景5
第四节什么是“数字中国”8
第二章大数据时代的GIS10
第三章发展剖分数据模型的需求分析12
第一节空间实体一体化表达的需求12
第二节空间数据统一组织的需求14
第三节空间数据高效计算的需求16
第四节海量数据空间展示的需求17
第五节问题产生的根本原因分析19
中篇理论篇
第四章相关研究现状23
第一节空间数据模型研究现状23
第二节地球剖分研究现状26
第三节大数据存储与管理技术现状29
第五章剖分数据模型32
第一节建立剖分数据模型的思路32
第二节剖分数据模型的总体框架36
第三节剖分数据模型概念层42
第四节剖分数据模型逻辑层47
第五节剖分数据模型物理层85
第六章剖分数据模型科学性论证95
第一节剖分数据模型的正确性分析95
第二节剖分数据模型的完备性分析116
第三节剖分数据模型的一致性论证119
第七章剖分型GIS试验平台121
第一节剖分型GIS试验平台设计121
第二节空间数据的剖分建模试验125
第三节剖分数据的格网化查询试验133
第四节剖分数据的编码化计算试验137
第五节海量数据的多尺度展示试验142
第六节试验小结143
下篇应用篇
第八章居民消费形势分析147
第一节相关研究文献评述147
第二节居民线下消费行为空间分布及影响因素的理论研究149
第三节居民线下消费行为空间分布及影响因素的实证分析150
第四节结论与启示154
第九章湾区数字经济发展情况评估：以浙江大湾区为例156
第一节数字经济发展蹄疾步稳157
第二节信息基础设施建设总体成效显著162
第三节产业发展不平衡不充分现象突出164
第四节政策建议170
第十章产业园区空间规划研究：以重庆某产业园为例173
第一节我国数字经济总体发展态势分析174
第二节重庆数字经济发展势头欣欣向荣，但仍存提升空间177
第三节政策建议185
参考文献189

前言
随着卫星导航定位技术、天空地一体化遥感技术、地理信息系统技术及计算机和通信网络技术的发展，地球表面的集合特征和物理特征等早就成为可被感知、记录、存储、分析和利用的地理时空数据。特别是近年来，智能感知、互联网和物联网、云计算等新兴信息技术的迅速发展，使人们的位置、行为甚至身体生理特征，以及大气、水质等环境的每一点变化，均成为可被感知、记录、存储、分析和利用的数据，而这些具有时间和空间属性的数据使传统地理时空数据的范畴得到极大拓展，数据获取手段、数据种类和应用场景逐渐丰富，时空数据已具有大数据的典型特征，成为真正的“时空大数据”。
王家耀院士认为，时空大数据是大数据与时空数据的融合，即以地球（或其他星体）为对象，基于统一时空基准，活动于时空中与位置直接或间接相关联的大数据。因此，从某种意义上说，“大数据时代”就是“时空大数据时代”。从这个意义讲，大数据本身都是在一定的时间和空间内发生的，大数据本质上就是时空大数据，只不过一般的大数据研究并未意识到大数据的时空特征，仅在可视化时以地理要素数据作为背景（相当于专题地图的地理底图），是在可视化层面对大数据统计分析和挖掘结果的集成；而这里的时空大数据强调的是以大数据与时空数据融合和生成时空大数据作为分析与挖掘的对象，分析与挖掘过程是在时空中进行的，分析与挖掘的结果本身就反映时间变化趋势和空间分布规律。
地理信息系统（Geographic Information System，GIS）领域在时空数据的分析挖掘中已形成了完整、科学的理论和方法体系，并被广泛应用于测绘、航天、城市规划等专业领域。随着近年来数字化服务新模式新业态的腾飞和手机等智能终端设备的普及，基于位置的服务逐步走进大众视野。我们每天都会使用的高德地图、滴滴打车、大众点评等App背后都有一个基于时空大数据分析的GIS平台在运行。然而，我们也应看到，当时空数据升级......