当时人们主要是从生产和技术观点 地图的静态表达转为终端用户“按 是制作电子地图的基本数据来源，研究地图生产过程，即只研究如何 需索取”，从静态地图转为动态地 但数字地图并不一定要制成电子地 将客观的世界转变为地图，忽略了 图，如何使得地图更加智慧化为人 图才能使用 。而在线地图则是一 制图者和用图者的思维活动，从而 类服务，成为当前地图行业，特别 种信息时代的地图服务形式，是地 形成以传统地图学为代表的一系列 是电子地图行业需求热点。而物联 图服务方根据用户需求，提供的自 地图制图理论、方法和技术 叫 。 网、云计算等技术的兴起所引爆的 动搜索、人工查询、在线交流等方 到了近代，伴随着计算机技术的发 第三代信息为现代地图学的发 面的地图服务。它需要以地理信息 展，传统地图学受到挑战，人们开 始思索地图本质。同时随着信息 论、控制论、系统论等理论，以及 电子技术和航天技术的介入，地图 的内涵得到扩展，地图的功能从最 初的信息获取逐步拓展出信息存储 的功能、信息分类、分级检索功 能，并逐步向分析、模拟、预测的 功能发展，地图学由此进入现代地 图学时代，即以地学传输与可视化 为基础，以区域综合制图与地图概 括为核心，以科学认知与分析应用 为目的，研究地图理论实质，地图 的制作技术和使用方法进入了一个 综合性科学的时代 。地图的研究 重点也开始由信息源获取的一端不 断向信息的智能化加工和使用服务 的最终产品生产的一端（用户端） 转移 ’ 。近代计算机、ＧＩＳ、ＧＰＳ、 ＲＳ等一系列技术的发展与应用为其 起到重大推动作用，地图在空间信 息获取、可视化、数据管理与分析 等方面取得了较大成效，同时也为 我们开启了计算机制图、电子地 图、数字地图的时代。 然而随着“智慧地球”概念的 提出和“智慧城市”的发展，传统 的空间信息显示与简单的数据存储 和管理已不能满足我们对空问认知 的需求，地图服务模式如何从传统 展带来了新的契机。本文在审视现 代地图学依托技术发展的基础上， 分析当前地图的发展需求，提出 “智慧地图”的概念、内涵及技术 体系框架，为现代地图学和数字地 图的发展提供一种崭新的视角。 １“智慧地图＂概念与特 征 １．１“智慧地图”概念的提 出 当前与“智慧地图”相关的一 些概念主要包括数字地图、电子地 图、在线地图等。什么是数字地图， 各种说法的内涵大致是相同的，以 ＧＪＢ１８４０—９３的定义最为精练，“以 数字形式记录和存储的地图”。它 既便于存储、复制、传输、共享、 分析和更新，在使用中不消耗反而 增值，又可经计算机处理转换为纸 质地图，或经可视化处理在计算机 屏幕上，是现代地图学发展的重要 标志之一 。依数据结构不同，数 字地图可区分为矢量型数字地图和 栅格型数字地图。关于电子地图， 说法不一，王飞（１９９８）认为电子 地图是“在计算机屏幕上可视的地 图”。“可视”并且是在“计算机 屏幕上可视”是电子地图最根本的 特征。这两者的区别在于数字地图 共享服务平台为依托，“在线”和 “服务”是其根本特征。这些地图 概念的产生，从某种程度上反映了 当前地图发展的趋势和需求。 Ｋａｒｚｙｓ Ｖａｒｎｅ ｌ ｉ ｓｌ￣ａｎｄ Ｌｅａｈ Ｍｅｉｓｔｅｒｌｉｎ，２００６在Ａｄｏｂｅ Ｔｈｉｎｋ Ｔａｎｋ上发表了题为《虚拟的城市： 设计在智慧地图时代》一文，提出 了智慧地图这一理念ｕ…，很快“智 慧地图”理念在学术界 ￣ＤＧＩＳ行 业 ｌ２ 】。 得到了日益广泛的应用。什 么是“智慧地图”，目前学术界尚 未形成统一的认识。Ｍａｔｔ Ｂａｌ ｌ认为 “智慧地图”是ＡｒｃＧＩＳ１０的核心优 势，它为地理信息知识的共享和技 术扩展提供了模板 。Ｌｉｎｄｅ Ｖａｎｄｅ Ｖｅｌｄｅ等认为“智慧地图”是为了实 现动态可视化的移动地图服务，提 供包括位置信息和最新城市地图数 据检索的服务ｕ 。 我们认为， “智慧地图”是 以时空ＧＩＳ平台为基础，以多 源、多尺度、多时空、多结构的要 素图层数据整合为灵魂，融合了云 计算、物联网、实时数据采集、模 型技术、数据分析、三维仿真等前 沿技术，实现对空间数据应用的深 层次挖掘，为国情监测、农业估 产、森林防火、环境保护、防汛抗 旱、城市规划、电信／电力设施建 ２０１３ ０４ ＶｏＩ ２０ Ｎ０ ２ 理论研究＼ 境信息综合分析，将有助于解释环 脑、视频显示器等都可以享用智能 探测技术，包括主动和被动微波遥 境问题与社会经济发展之间的关 的地图服务，提出应用需求，仿 感技术、合成的光圈原理联合干涉 系；全球气候变化与生态格局演变 真、订制等，让普通用户都可以通 测量技术、激光雷达技术、传感器 信息的综合分析，将有助于理解气 过多媒介进行访问。 候变化的深刻影响。 ４）应用普适化 １９８８年美国施乐（Ｘｅｒｏｘ）公司 从“智慧地图”形成产品链来 技术等。利用包括地面遥感车、气 ２“智慧地图＂关键技术 球、飞艇、火箭、人造卫星、航天 飞机和太空观测站等多个观测地球 的平台相互配合使用，搭载各种用 ＰＡＲＣ研究中心的Ｍａｒｋ Ｗｅｉｓｅｒ提出了 普适计算的概念，他认为“最伟大 的技术就是那些消失的技术，由于 它们真正融入了生活之中，以至于 他们不易察觉。”１９９９年，ＩＢＭ也 提出普适计算（ＩＢＭ称之为ｐｅｒｖａｓ ｉｖｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）的概念，即为无所不在 的，随时随地可以进行计算的一种 方式。跟Ｗｅｉｓｅｒ一样，ＩＢＭ也特别强 调计算资源普存于环境当中，人们 可以随时随地获得需要的信息和服 务。１９９９年欧洲研究团体ＩＳＴＡＧ提出 了与之类似的概念，称之为环境智 能（Ａｍｂｉｅｎｔ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）。普 适计算的核心思想是小型、便宜、 网络化的处理设备广泛分布在日常 生活的各个场所，计算设备将不只 依赖命令行、图形界面进行人机交 互，而更依赖“自然”的交互方 式。在普适计算的环境中，无线传 感器网络将广泛普及，各种新型交 互技术（如触觉显示、ＯＬＥＤ等）将 使交互更容易、更方便。 随着ＧＩｓ技术向普适ＧＩｓ的发 展，“智慧地图”将日益体现出普 适计算的特征。基于互联网、云平 台的在线式服务模式，“智慧地 图”服务不再限于专业领域或专业 终端，而是任何人在任何地点，通 过任何终端，包括手机、平板电 看，如图２所示，“智慧地图”的 技术支撑体系主要包含以下四个层 次，即数据采集、数据处理、数据 挖掘分析和应用与服务。 图２智慧地图关键支撑技术 Ｆｉｇ．２ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ“Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｍａｐ” ２．１“智慧地图”要素图层 数据采集技术 “智慧地图”的实现需要基 础数据图层的支撑，包括地理、气 象、水利、影像、国情等各种行 业、尺度、类别的数据，从目前数 据采集手段来看，其支撑技术主要 包含以下两个方面： １）“天空地”一体化遥感监测 技术 遥感技术是指借助对电磁波 敏感的仪器，在不与探测目标接触 的情况下，记录目标物对电磁波的 辐射、反射、散射等信息，揭示目 标物的特征、性质及其变化的综合 途的传感器，实现对全球陆地、大 气、海洋等进行立体、实时观测和 动态监测ｕ ，是未来获取地球表面 和深部时空信息的重要手段，也是 “智慧地图”获取基础数据的重要 来源。天空地一体化遥感监测技术 是“智慧地图”实现的重要基础支 撑技术之一，它关系到基础要素图 层的丰富度与精度。 ２）物联网技术 物联网是指通过各种传感设 备（传感器、射频设备技术、全球 定位系统、红外感应器、激光扫描 等）采集声、光、热、电、力学、 化学、生物、位置等各种信息并与 互联网、无线专网进行交互传输信 息的一个巨大网络，能够实现物与 物、物与人的网络连接、识别、管 理和控制ｕ川。具体地说，就是把 感应器嵌入和装备到电网、铁路、 桥梁、隧道、公路、建筑、供水系 统、大坝、油气管道等各种物体 中，并且被普遍连接，形成物联 网。它实现了物体信息智能化识 别、定位、跟踪、监控与管理，在 “智慧地图”中，是数据实时获 取、更新与管理的重要手段。物联 网技术主要包括传感与ＲＦＩＤ融合技 术、物联网节点及网关技术、物联 网通信与频管技术、物联网接入与 ／理论研究 组网技术、物联网软件与算法、物 路、水系等专题要素。除此之外， 型的数学模型。￣ＨＥＦＤＣ水质模型， 联网交互与控制、物联网计算与服 在“智慧地图”中，面向行业应用 通过构建多参数有限差分构建三维 务等。 的数据挖掘往往也是需要跨行业、 地表水动力模型，实现河流、湖 ２．２“智慧地图”数据资源 跨部门间精细化的基础数据，因 泊、水库、湿地系统、河口和海洋 处理技术 １）多源数据融合技术 此，如何对图像进行细节要素的智 等水体的水动力学和水质模拟，从 能化提取也是“智慧地图”实现的 而达到最佳模拟效果，为环境评价 和制定提供有效决策依据。 在“智慧地图”中，基础图层 关键技术之一。数据往往来源于不同的采集方式， 具有不同类型、标准、格式，因 此，需要对海量多源异构数据进行 统一整合处理，实现数据之间互操 作、目标要素的整合提取或精细化 挖掘等。所谓多源空间数据融合即 是指对多平台、多层面、多种传感 器、多时相、多光谱、多角度和多 分辨率的空间数据进行融合，以实现 对观测对象更好的理解，使目标信息 更丰富，减少或抑制环境解译中可 能存在的多义性、不完全性、不确 定性和误差，最大限度地利用多种 资料的不同特性，改善信息提取的 现势性和可靠性，有效提高多源数 据的使用；例如ＳＡＲ图像和多光谱 图像融合，提取具有多种分辨率的 细节专题图；多光谱空间数据融合 处理，结合各种光谱特性进行融合 分析，挖掘深层次信息等 。数据 融合技术包括对各种信息源给出的 有用信息的采集、传输、综合、过 滤、相关及合成。 ２）图像要素智能化提取技术 随着数字图像处理技术的发展 和实际应用的需要，常常不要求其 输出结果是一副完整图像本身，而 是经过一定处理后的图像，在经过 分割和描述提取有效特征，进而加 以判决分类，例如从影像中提取道 ＧＥＯＭＡＴＩＣＳ量界Ｉ ２．３“智慧地图”数据挖掘 分析技术 “智慧地图”的重要特征之一 即是面向行业应用提供专业化、科 学的综合决策服务，包括己知或未 知的影响因素、趋势信息等。而数 据挖掘分析则是实现的重要步骤之 一。其支撑技术主要包含以下两方 面： １）数据挖掘技术 所谓数据挖掘是发现数据中有 用模式的过程，通过大量观测数据 的处理来确定数据的趋势和模式， 与传统数据分析相比，其本质区别 在于在无明确假设的前提下挖掘信 息、发现知识，因此，具有未知、 有效和实用三个特征。海量数据的 搜集、强大的多处理器计算机、数 据挖掘算法作为支持数据挖掘的基 础技术己逐渐发展成熟。目前常用 的数据挖掘方法包括神经网络法、 遗传算法、决策树方法、粗集方 法、覆盖正例排斥反例方法和模糊 集方法等。 ２）模型模拟技术 地理信息系统与行业模型进行 集成应用制作智慧化地图已经成为 地图行业的重要发展趋势。模型模 拟技术的最终目的是要还原一个实 际系统的行为特征，模拟其物理原 ２．４“智慧地图”应用服务 技术 “智慧地图”应用服务依托 技术主要是云计算技术。云计算是 基于互联网的相关服务的增加、使 用和交付模式，将计算分布在大量 的分布式计算机上，使用户将资 源切换到需要的应用上，根据需 求访问计算机和存储系统。云计 算可以认为包括以下几个层次的 服务：基础设施即服务（１ａａＳ）， 平台即服务（ＰａａＳ）和软件即服务 （ＳａａＳ）。ｌａａＳ（Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ— ａｓ—ａ—Ｓｅｒｖｉｃｅ）表示基础设施即服 务，消费者通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ可以从完 善的计算机基础设施获得服务。 ＰａａＳ（Ｐｌａｔｆｏｒｍ—ａｓ—ａ—Ｓｅｒｖｉｃｅ） 表示平台即服务，ＰａａＳ实际上是 指将软件研发的平台作为一种服 务，以ＳａａＳ的模式提交给用户。 ＳａａＳ（Ｓｏｆｔｗａｒｅ—ａｓ—ａ—Ｓｅｒｖｉｃｅ）软 件即服务。它是一种通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ 提供软件的模式，用户无需购买软 件，而是向提供商租用基于Ｗｅｂ的软 件，来管理企业经营活动。 云计算技术为实现“智慧地 图”的智能化与人性化的服务模式 提供了可能。通过云平台，“智慧 地图”可实现终端用户的“按需索 取”，使得地图服务更加普适化。 理论研究＼ ３结束语 “智慧地图”反映了集多种 智能化先进技术为一体，以丰富、 实时基础要素图层数据为支撑，以 学院学报，２００２，２４（３）：５５—６５． 袁勘省，张荣群，王英杰，等．现 ［１３］ 代地图与地图学概念认知及 学科体系探讨［Ｊ］．地球信息科 学，２００７，９（Ｊ）：ｉ００—１０８． 用户需求为导向的智慧型云服务模 式，它克服了传统地图更新速度 边淑莉，田璐．现代地图学较传统地 图学的特征及发展方向［Ｃ］．中国地 ［１４］ 慢、反映不灵活等缺陷，为人与地 图的快速、智慧交流与互动提供了 可能，实现了由静态地图向动态地 图的转变，是未来地图学发展的必 然趋势。随着支撑技术体系的不 断成熟，它将为我们建设“智慧地 球”和“智慧城市”带来巨大的社 会经济效益。本研究意在抛砖引 玉，希望更多的学者进行探讨，为 推动“智慧地图”发展做出努力。 参考文献 ［１］ 吴炳义．比较地图学理论、方法的 研究与实践［Ｄ］．河北：河北师范大 学，２００７． ［２］ 娄倩，郭建衷．地图的发展与地图学 史［ｃ］．第四届海峡两岸ＧＩＳ发展研 讨会中国ＧＩＳ协会第十届年会论文 集．北京：中国地图出版社，２００６． ［３］ 张国坤，张洪岩，徐艳艳，等．现代地 图学理论对地图学的影响［Ｊ］．测绘 科学，２００７，３２（２）：２６—２８． ［４］ 罗广祥，田永端，高风亮，等．现代地 图学特点及学科体系［Ｊ］．西安工程 理信息系统协会第四次会员代表大 会暨第十一届年会论文集，北京：中 国地图出版社，２００７． 陈金美，王慧麟，安如．现代地图学 主要理论与方法探析［Ｊ］．现代测 绘，２００６，２９（１）：ｉ０—１３． 齐清文，梁雅娟，何晶，等．数字地图 的理论、方法和技术体系探讨［Ｊ］． 测绘科学，２００５，３０（６）：１５—１８． 王飞．数字地图，电子地图与地图 ［Ｊ］．计算机与地图，１９９８（３）：２６—２７． Ｖａｒｎ１ｉ Ｓ ｋ，Ｍ ｅｉ Ｓｔ ｅｒｌｉ ｎ．Ｔｈ ｅ ｉｎｅｉｓｉｂｉｅ ｃｉｔｙ：Ｄｅｓｉｇｎｉｎ ｔｈｅ ａｇｅ ｏｆ ｉｎｔｅｌ ｌ ｉｇｅｎｔ ｍａｐｓ［ＥＢ／ＯＬ］． ［２０１２—０８—２７］ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｄｏｂｅ． ｃｏｍ／ｄｅｓｉｇｎｃｅｎｔｅｒ／ｔｈｉｎｋｔａｎｋ／ｔｔｖａｒｎｅｌｉＳ．ｈｔｍｌ 马谦．智慧地图：Ｇｏｏｇｌｅ Ｅａｒｔｈ／ ＭａＤｓ／ＫＭＬ核心开发技术揭秘［Ｍ］．北 京：电子工业出版社，２０１０． Ｈｅｒｒｉｅｓ Ｊ．Ａｎ ｉｎｔｅ１ｌｉｇｅｎｔ ｍａｐ ｅｈｅｃｋｌｉ Ｓｔ［ＥＢ／０Ｌ］．［２０１２－０４一 １６］ｈｔｔＰ：／／ｂｌＯｇＳ．ｅ ｓｒｉ．Ｃｏｍ／ ｅ ｓｒｉ／ａｔＣｇｉ Ｓ／２ｏ１２／ｏ４／１６／ａｎ一 Ｌ＝ 口 ｒ＝１ ［１５］ ［１６］ ［１７］ ［１８］ ２０１３ ０４ ＶｏＩ ２０ Ｎｏ ２
