內容簡介
《大數據地理信息系統：原理、技術與應用》共5 部分10 章，從宏觀角度介紹大數據GIS 的理論認知、技術研究、產品形態、部署實踐、行業應用到未來發展趨勢，以圖文并茂、深入淺出的方式來介紹大數據GIS 的基礎技術、核心技術以及跨行業應用，書中包含7 個大數據GIS 行業應用和近年獲得中國地理信息工程金銀獎的相關項目，具有非常強的可讀性、參考性和可復制性。
尤其值得一提的是，本書在介紹核心技術時，從技術先進性、架構設計和核心原理進行深度剖析，首次詳細介紹了如何將底層GIS 技術與開源分布式技術深入融合。另外，作者基于二十多年的豐富經驗，率先梳理出GIS 技術、產業和應用發展的現狀，勾畫出GIS 與人工智能以及物聯網相融合的藍圖。
《大數據地理信息系統：原理、技術與應用》結合理論與實踐，產品到應用，既可以滿足理論和學術參考的需求，又可以滿足技術與實踐的項目應用需求，對上百萬GIS 從業人員和空間技術從業人員具有非常高的參考價值和指導意義。前 言
信息技術的每一次變革，都給GIS 的發展注入新的動力。在信息技術領域，以云計算(Cloud Computing)、大數據(Big Data)、物聯網(IoT)、增強現實/ 虛擬現實(AR/VR)、人工智能(AI)和智能自動化(Intelligent Automation) 等為代表的先進技術，正在促進GIS 的技術形態變革和應用模式更新。
伴隨著互聯網、移動互聯網和物聯網等技術的快速發展，由移動終端、傳感器、可穿戴設備和社交媒體等多源媒介產生的數據集合構成了大數據，具有海量規模、快速流轉、多樣性和價值密度低等特征。傳統數據庫軟件工具難以滿足對大數據的存儲、管理、分析計算與可視化的需求。大數據隱含著人類活動的痕跡，可以反映社會活動的某些規律，蘊藏著巨大的應用潛力和能量，在社會經濟中發揮著日益重要的作用。可以說，大數據是IT 產業繼云計算之后的又一次重大技術變革。
大數據也是當下地理信息技術發展最為重要的驅動力之一。一方面，具有或隱含空間位置信息的空間大數據，蘊含著地理空間特征和空間模式，為GIS 提供了新的數據源，驅動了GIS 理論、方法和技術的發展，賦予了GIS 新的生命力。另一方面，GIS 為空間大數據的存儲、管理、分析挖掘和可視化等提供了強有力的技術支撐，空間大數據與傳統基礎地理信息數據結合，可以更好地反映地理要素的分布模式、趨勢和相互關系，進而動態揭示人口遷移、商業活動及社會活動規律，助力決策支持，提升地理智慧。
近年來，空間大數據和大數據GIS 已經成為地理空間信息領域的一個熱門課題。國內外學術界和產業界都對空間大數據做了大量研究，取得了豐富成果，為空間大數據應用提供了眾多范例。如何有效地存儲、挖掘和展示空間大數據，并使其成為GIS 基礎軟件的重要組成，為相關應用提供利器，是我們從事GIS 技術研究及產業化工作者的重要任務。
本書是近年來我們對大數據GIS 技術研究、開發和應用所做的總結，介紹了空間大數據的基礎概念，探討了空間大數據的分布式存儲、計算和可視化等核心技術，解析如何實現GIS 與IT 大數據技術的深度融合，同時還介紹了大數據GIS 基礎軟件的產品形態和技術特征，并以SuperMap GIS 為例，為讀者詳細闡述如何構建一個滿足不同應用場景的大數據地理信息系統應用基礎框架。
我們的初衷是為讀者提供一本大數據地理信息系統技術與實踐的參考書，期望為更多GIS相關從業人員在大數據GIS 的行業應用建設中提供指導和幫助。本書也可以作為高等學校本科生和研究生的教學用書。
本書共包含五部分10 章。
第Ⅰ部分“原理”，包括第1 章和第2 章，主要介紹空間大數據的基礎概念和典型類型，闡述空間大數據時代傳統GIS 面臨的挑戰，結合GIS 軟件的技術成熟度研究，推出大數據時代的GIS 技術體系，創新性地提出當前大數據GIS 技術包括空間大數據技術和經典空間數據技術的分布式重構兩個技術發展思路，并簡單介紹了各個發展思路的相關內容和技術支撐。
第Ⅱ部分“技術”，包括第3 章、第4 章和第5 章，從大數據GIS 支撐技術和大數據GIS核心技術兩個維度，在技術層面上解析了整個大數據GIS 技術體系。其中，第3 章講解大數據GIS 支撐技術( 主要包括IT 大數據技術、跨平臺GIS 技術以及云- 邊- 端一體化GIS技術) 如何為大數據GIS 核心技術的實現提供技術支撐。第4 章和第5 章分別針對空間大數據技術和經典空間數據技術的分布式重構兩個技術發展思路，講解如何實現GIS 各個核心環節與IT 大數據技術的深度融合，并介紹當前已經實現的技術成果。
第Ⅲ部分“產品與應用”，包括第6 章和第7 章，從組件底層開始，介紹了大數據GIS 技術原理和技術實現路線，同時介紹了GIS 服務器、GIS 運維管理器、GIS 門戶、GIS 邊緣服務器、GIS 端等各個產品的大數據技術特點和技術優勢。第7 章根據前幾章的介紹，讀者已經對大數據GIS 有了非常直觀的認識。本章主要結合典型的行業，介紹如何基于大數據GIS 技術為相關行業應用提供技術支持，為新型智慧城市、自然資源、公安、交通、商業等領域的應用建設需求，提供行業應用解決方案，并分享典型應用場景和相關功能，以供讀者參考。
第Ⅳ部分“人工智能與GIS”，包括第8 章，主要分析了GIS 軟件技術的幾個發展方向，重點對大數據GIS 和人工智能的結合與未來應用進行了展望。
第Ⅴ部分“大數據GIS 部署與開發實戰”，包括第9 章和第10 章，詳細介紹了如何基于SuperMap GIS 9D (2019) 構建面向不同應用場景的大數據GIS 應用部署方案，從面向零基礎讀者的快速入門，到面向生產項目應用的復雜分布式環境構建，為讀者呈現“Step by Step”的部署參考和實踐驗證，并提供了空間大數據基礎組件的開發指導。
本書主創團隊包括鐘耳順、宋關福、湯國安、李紹俊、李少華、蔡文文、曾志明、李聞昊、趙英琨、盧浩、云惟英、張永利、胡中南、肖睿、李艷麗和徐芳。編輯校對團隊有劉宏愷、王丹、吳曉燕和王靜靜。在本書的編寫過程中，我們得到了中國科學院地理科學與資源研究所魯學軍老師的大力幫助，在此表示感謝。
大數據GIS 技術還在不斷發展之中，同時由于作者水平所限，書中難免存在不足和疏漏之處，懇請讀者批評指正。
目 錄
第I 部分 原 理
01 空間大數據 3
1.1 大數據時代來臨 3
1.2 什么是空間大數據 6
1.3 空間大數據類型 10
1.4 空間大數據價值 12
1.5 本章小結 14
02 大數據GIS 概述 17
2.1 大數據時代GIS 面臨的挑戰 17
2.2 大數據GIS 技術體系 19
2.3 空間大數據技術 21
2.4 經典空間數據技術的分布式重構 27
2.5 大數據GIS 支撐技術 31
2.6 大數據GIS 應用與發展 34
2.7 本章小結 35
第II 部分 技 術
03 大數據GIS 支撐技術 39
3.1 概述 39
3.2 IT 大數據技術 40
3.3 跨平臺GIS 技術 65
3.4 云-邊-端一體化GIS 技術 67
3.5 本章小結 69
04 空間大數據技術 71
4.1 概述 71
4.2 空間大數據存儲 72
4.3 空間大數據計算 76
4.4 流數據處理方案 88
4.5 空間大數據可視化 92
4.6 本章小結 102
05 經典空間數據技術的分布式重構 105
5.1 概述 105
5.2 經典空間數據的分布式存儲 107
5.3 經典空間數據的分布式處理與分析 112
5.4 經典空間數據的分布式可視化 119
5.5 本章小結 121
第III 部分 產品與應用
06 大數據GIS 基礎軟件 125
6.1 概述 125
6.2 SuperMap GIS 技術發展歷程 125
6.3 SuperMap 大數據GIS 基礎軟件 128
6.4 本章小結 147
07 大數據地理信息系統應用 149
7.1 概述 149
7.2 船舶大數據監控系統簡介 149
7.3 測繪部門大數據業務系統簡介 156
7.4 地圖慧大數據選址平臺簡介 162
7.5 大數據GIS 在其他領域中的應用 169
7.6 本章小結 175
第IV 部分 人工智能與GIS
08 地理信息系統發展展望 179
8.1 概述 179
8.2 人工智能浪潮 181
8.3 人工智能GIS 研究 183
8.4 人工智能GIS 基礎軟件發展方向 188
8.5 本章小結 190
第V 部分 大數據GIS 部署與開發實戰
09 大數據GIS 應用快速入門 195
9.1 概述 195
9.2 存檔數據應用 195
9.2 流數據應用 207
9.3 經典空間數據應用 216
9.4 本章小結 220
10 大數據GIS 應用進階 221
10.1 HDFS 分布式存儲管理 221
10.2 SuperMap 內置Apache Spark 集群的應用 238
10.3 SuperMap 嵌入獨立Apache Spark 集群的應用 244
10.4 SuperMap iObjects for Spark 組件定制開發 250
10.5 本章小結 264
