引言

物聯(lián)網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡?？臻g信息技術是指采用現(xiàn)代探測與傳感技術、攝影測量與遙感對地觀測技術、衛(wèi)星導航定位技術、衛(wèi)星通信技術和地理信息系統(tǒng)等為主要手段，研究地球空間目標與環(huán)境參數信息的獲取、分析、管理、存儲、傳輸、顯示、應用的一門綜合和集成的信息科學和技術。

近年來，在物聯(lián)網概念及其應用迅速發(fā)展的背景下，空間信息技術迎來了應用與發(fā)展的新機遇，并逐漸顯示出了其在物聯(lián)網中的重要地位和不可替代的作用。探討空間信息技術在物聯(lián)網中的作用與應用，對于促進多方的技術融合與協(xié)同發(fā)展。

1空間信息技術與物聯(lián)網的發(fā)展概況

1.1空間信息技術的發(fā)展

空間信息技術是當前人類獲取并處理大區(qū)域地球空間及其動態(tài)信息的唯一技術手段。隨著科技的進步，空間信息技術無論是在單項技術還是在綜合集成上，都得以飛速發(fā)展，尤其是在1998年戈爾提出“數字地球”概念后，世界各國均紛紛出臺相關的發(fā)展策略與長遠規(guī)劃。目前,在空間信息獲取上,全球對地觀測能力不斷增強，人類逐步進入一個多源、多時相、全方位和全天候對地觀測的新時代;在空間定位技術上,則以GPS、GLONASS、伽利略和北斗星系統(tǒng)為代表，在靜態(tài)動態(tài)定位精度、運行可靠性以及實時數據上都得以改善與提高；在空間信息分析處理上，GIS作為集地理、測繪、計算機等多學科為一體的交叉綜合性學科快速發(fā)展，其以空間數據庫為基礎，進行數據的輸入、輸出、組織和管理，更關鍵的是GIS提供了對信息的認識表達、綜合分析、理解決策等方面的技術和模型，具有強大空間數據處理與空間信息分析功能，業(yè)已成為地球空間信息科學的重要理論內涵與技術手段,是空間信息技術深化應用的核心，并向系統(tǒng)結構化、集成化、網絡化、三維化以及智能化等方向發(fā)展。

在具體的應用上，國內外相繼開展了數字地球、智慧地球、數字區(qū)域、數字城市、數字社區(qū)等一系列研究。目前的應用已走出軍事、測繪等傳統(tǒng)領域，進入經濟社會發(fā)展各個領域，包括資源環(huán)境、城鄉(xiāng)規(guī)劃、工程建設、交通、電力、農業(yè)、林業(yè)、電信、商業(yè)、旅游、現(xiàn)代物流等領域以及大眾服務行業(yè)，并形成了規(guī)模強大的空間信息產業(yè)叫

1.2物聯(lián)網的發(fā)展

物聯(lián)網理念最早出現(xiàn)于比爾蓋茨1995年《未來之路》一書叫1998年，美國麻省理工大學(MIT)提出了“物聯(lián)網”的構想。1999年，美國Auto-ID首先明確提出“物聯(lián)網”概念。2005年，國際電信聯(lián)盟(ITU)發(fā)布《ITUInternetReports2005:TheInternetofthings》年度報告，正式將“物聯(lián)網”稱為“theInternetofThings”，并對物聯(lián)網概念進行了擴展叫目前，國外卜對物聯(lián)網的研發(fā)、應用主要集中在美、歐、日、韓等少數國家。2008年，歐盟智慧系統(tǒng)整合科技聯(lián)盟(EPOSS)發(fā)表《2020的物聯(lián)網：未來藍圖》的報告。2009年，彭明盛提出“智慧地球”概念，美國總統(tǒng)奧巴馬就職后，將“智慧地球”提升為國家層級的發(fā)展戰(zhàn)略，從而引起全球關注。2009年6月，歐盟委員會提交了《歐盟物聯(lián)網行動計劃》，隨后發(fā)布了其物聯(lián)網戰(zhàn)略。日本政府自20世紀90年代中期以來相繼制定了e-Japan、u-Japan、i-Japan等多項國家信息技術發(fā)展戰(zhàn)略。韓國政府自1997年起出臺了一系列推動國家信息化建設的產業(yè)政策。我國也在2006年的《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃(2006-2020年)》中將物聯(lián)網的核心傳感網列入重點研究領域。2009年，溫家寶總理提出“感知中國”概念，并于2010年《政府工作報告》中指出要加快物聯(lián)網的研發(fā)應用，國家工業(yè)和信息化部門也把物聯(lián)網發(fā)展作為國家信息產業(yè)確定的三大發(fā)展目標之一。

與基礎性研究同步，物聯(lián)網應用研究也取得了一定的進展，在倉儲物流、假冒產品的防范、智能樓宇、路燈管理、智能電表、城市自來水網等基礎設施、醫(yī)療護理、精準農業(yè)傳感技術的精確應用、智能化專家管理系統(tǒng)、遠程監(jiān)測和遙感系統(tǒng)、生物信息和診斷系統(tǒng)、食物安全追溯系統(tǒng)等領域體現(xiàn)了極大的應用價值，并將發(fā)揮巨大的潛在作用。

2空間信息技術在物聯(lián)網中的作用

2.1為物聯(lián)網系統(tǒng)提供空間認知的基準與標準

當前信息技術的發(fā)展，使得人們生活在一個由計算與通信技術構成的信息空間與物理空間共存的空間中。在這個對偶空間中，既有存在從物理空間中獲取信息形成信息空間的組成過程，也有從信息空間向物理空間提供信息的反饋過程[6]。物聯(lián)網系統(tǒng)需要認知物理空間，并促進兩個空間的深度融合，而對于物理空間的認知與基準問題則應包括幾何、物理和時間基準等內容，這些也恰是空間信息技術研究的基本問題?？臻g信息技術在確定空間信息幾何形態(tài)和時空分布上的技術進步與應用發(fā)展間接上奠定了物聯(lián)網系統(tǒng)對于物理空間的認知基準。另一方面，標準化是任何行業(yè)發(fā)展必須面對的問題,物聯(lián)網系統(tǒng)由于其自身綜合性、交叉性等特點，標準化問題尤為突出。而伴隨著空間信息技術發(fā)展形成的一系列空間信息標準，包括括數據的格式、精度、質量以及信息的分類編碼、安全保密、技術服務等諸多方面的內容可以直接被物聯(lián)網系統(tǒng)標準化所借鑒，至少在空間數據與信息上可以利用現(xiàn)有的標準化成果。

2.2為物聯(lián)網系統(tǒng)提供實時與非實時空間信息

人們接觸的信息中約80%和地理位置相關，物聯(lián)網系統(tǒng)中空間信息更是占據重要地位，空間信息技術則可以為物聯(lián)網系統(tǒng)提供實時和非實時的空間信息。隨著3S技術(RS、GPS、GIS)的進步以及與信息、通信技術的結合發(fā)展，現(xiàn)已實現(xiàn)對于目標的實時與非實時分類識別、跟蹤定位和監(jiān)測監(jiān)管。一方面，隨著制圖學與空間數據庫相關理論與技術的進步，業(yè)已形成多層次標準化的基礎地理空間數據庫，為物聯(lián)網系統(tǒng)提供了基礎地理信息平臺，并直接影響到物聯(lián)網應用的廣度和深度口。另一方面，RS和GPS也是物聯(lián)網系統(tǒng)獲取相關空間信息的途徑之一。其中，RS作為宏觀觀測地球的手段，其數據的空間、時間、光譜、輻射分辨率不斷提高，數據傳輸與處理的實時性顯著增強，并積累了大量的歷史數據形成空間影像動態(tài)數據庫；GPS的定位精度和覆蓋范圍也不斷提升，且從靜態(tài)擴展到動態(tài)，從單點到廣域，從事后處理到實時定位,足以為物聯(lián)網提供高精度的實時定位信息，另外，GPS還可以為物聯(lián)網系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間信息。

2.3為物聯(lián)網系統(tǒng)提供空間數據的分析處理、集成管理與數據挖掘

物聯(lián)網本意是要將物體與物體通過傳感器、網絡等聯(lián)合為有機整體，要將物體的特征特性轉換為數據進行信息傳輸交流，這些數據具有異構、分散、多源、海量和時空動態(tài)等相關特性，這給系統(tǒng)的數據處理與管理帶來了挑戰(zhàn)。物聯(lián)網系統(tǒng)必須將繁雜的數據進行有效的集成聚合與分析處理，才能保證物體之間的信息交流。作為空間信息技術之一的地理信息技術則是空間信息的存儲、處理、分析、管理和應用的核心技術，在數據存儲與管理方面，業(yè)已形成先進的面向對象數據模型和成熟的空間數據庫技術；在數據的分析處理上，GIS有強大的空間數據處理能力，尤其在空間分析能力上更是其區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的顯著標志。

空間分析是為獲取和傳輸空間信息而基于地理對象的位置及形態(tài)特征的分析與建模的系列技術，物聯(lián)網系統(tǒng)的特征要求其具有強大的空間分析能力，以達到對海量空間數據的處理分析、挖掘、推理，并達到智能決策與服務的目的。當前,空間信息技術在數據管理與處理上已從傳統(tǒng)的空間數據管理系統(tǒng)逐步向空間決策支持系統(tǒng)轉變冏。為適應物聯(lián)網的發(fā)展需求，空間數據分析與數據挖掘還將向泛空間信息分析、協(xié)同實時處理、智能推理、面向公眾服務等方向轉變叫2.4為物聯(lián)網系統(tǒng)提供空間可視化技術

人占據物聯(lián)網系統(tǒng)中人與物的信息交互的主導地位。有研究表明，人獲取客觀世界的信息約有80%來自視覺，相對于其它途徑和方式，圖形圖像信息最易被人們直接識別，可視化技術將數據轉換解釋為直觀的圖形，從而簡化、便捷了人們獲取信息的方式與途徑。

物聯(lián)網系統(tǒng)中涉及復雜的多源、多維空間數據，空間可視化理論與技術奠定了其可視化的基礎，并在一定程度上提高了人/機、人/物的信息交互效率。此外，GIS的發(fā)展已從傳統(tǒng)的2維地圖發(fā)展至2.5維與真3維空間信息系統(tǒng)，其基于空間數據庫構建的虛擬環(huán)境與情景模擬技術日趨成熟，以數字地球為代表的系統(tǒng)建設也已在應用方向逐漸普及，這些都將在新時代物聯(lián)網的建設中向廣度和深度發(fā)展。未來計算機技術與人的思維科學將進一步融合，人也會成為物聯(lián)網虛擬環(huán)境中的一部分，而其大前提則是需要借助空間信息可視化技術以及虛擬現(xiàn)實技術來保證人與物、人與虛擬環(huán)境、人與空間信息的交互。

2.5為物聯(lián)網系統(tǒng)提供其他相關技術支撐

空間信息技術除了在空間數據的管理、處理、可視化等領域以外，還可以為物聯(lián)網系統(tǒng)提供很多其他相關技術支撐。例如，在物聯(lián)網中人與物的物理空間是連續(xù)的，而傳感器所獲取的數據大多為點數據，在獲取連續(xù)的空間數據上則需要空間信息相關技術的支撐。遙感就是獲取大范圍數據的最佳手段之一，在物聯(lián)網系統(tǒng)中，借助其與相關點數據的關聯(lián)反演也是當前通過點源數據獲取大范圍連續(xù)數據的技術方法。

另外，早在物聯(lián)網概念出現(xiàn)之前，空間信息技術已有了長足的發(fā)展，產生了諸多應用基礎平臺與相關支撐技術，例如基礎地理信息平臺、分布式空間數據庫平臺與技術、移動GIS平臺與技術等。在這些平臺之上又成功地出現(xiàn)了一系列應用，如導航、智能購物等公眾LBS服務，又如數字地球、數字城市等大區(qū)域范圍的應用。在這樣一些應用上，已經出現(xiàn)了物聯(lián)網概念的雛形，這些已建成以及正在發(fā)展的平臺為物聯(lián)網系統(tǒng)的構建奠定了平臺與技術基礎，很多物聯(lián)網系統(tǒng)的構建可以基于上述平臺，添加物聯(lián)網的傳感器、網絡通信、人工智能等技術以實現(xiàn)物聯(lián)網系統(tǒng)功能，例如冷鏈物流管理系統(tǒng)等o

3空間信息技術在物聯(lián)網建設中的應用

有學者指出物聯(lián)網的概念脫胎于應用，其相關技術與應用雛形早已出現(xiàn)，物聯(lián)網的應用領域包括資源、環(huán)境、工業(yè)、農業(yè)、公共安全、交通運輸、城市管理、平安家居和醫(yī)療健康等等，而這些領域中很多都是空間信息技術傳統(tǒng)與新興的應用領域。在即將來臨的物聯(lián)網新時代中，空間信息技術在這些領域中成功的應用案例和知識積累也將為物聯(lián)網應用與建設奠定基礎。

3.1空間定位技術應用

空間定位技術自誕生以來，逐漸由軍方轉向民用，已形成巨大的應用市場，目前較為成熟的應用主要有導航、物流以及各種基于位置的服務（LBS）。在物聯(lián)網系統(tǒng)中，空間定位技術提供了人、物的空間位置信息，在物聯(lián)網建設中有著舉足輕重的地位并有著廣闊的應用市場。例如,人和物的跟蹤定位,在安全、物流、遠程醫(yī)療、LBS服務等相關領域都是不可或缺的，空間定位技術勢必被這些領域物聯(lián)網的建設所應用。

3.2遙感技術應用

遙感是空間信息技術中最具歷史的技術，在地質、資源環(huán)境、災害、區(qū)域、城市等調查監(jiān)測、分析預測方面有著成功的應用。作為一種傳感技術，遙感將在這些領域物聯(lián)網建設與應用中成為系統(tǒng)信息源之一，也必將因其具有低代價大范圍連續(xù)獲取信息的能力而大有作為，尤其是在當前物聯(lián)網傳感器以點信息源為主的情況下，遙感獲取的信息恰是物聯(lián)網建設應用中有待發(fā)掘的藍海領域。

3.3地理信息系統(tǒng)技術應用

地理信息系統(tǒng)的核心技術涵蓋多源空間數據集成、空間信息可視化、空間分析技術、空間數據挖掘和GIS應用建模等諸多方面，因此，在各領域的物聯(lián)網建設中，GIS不僅可以提供功能強大的數據存儲、處理、交換、分析、管理和應用，還可以提供對空間與非空間信息的認識、分析與數據挖掘、表達和決策的技術和模型。隨著物聯(lián)網研究與應用的深入,出現(xiàn)了物聯(lián)網與GIS的集成應用，一些物聯(lián)網的建設也直接基于GIS而設計開發(fā)，因此GIS在物聯(lián)網建設中的應用價值和應用前景也越來越被人們所共識。

4結語

從物聯(lián)網概念的提出，到近年來的快速發(fā)展，許多先進理念與科技創(chuàng)新不斷出現(xiàn)，但有學者指出物聯(lián)網還缺乏理論依據和技術支撐，物聯(lián)網的發(fā)展需要傳感、網絡、計算機以及空間信息技術等相關理論技術的支撐。徐冠華院士曾在國家遙感中心成立15周年紀念會上提到，空間信息技術在過去的幾十年里得到了迅速發(fā)展，但在產業(yè)化和實用化方面還有相當距離，而物聯(lián)網概念的誕生及其在各領域的發(fā)展恰為空間信息技術的應用提供了廣闊的市場和發(fā)展機遇。因此，清醒地認識空間信息技術在物聯(lián)網系統(tǒng)建設中的作用及其應用，促進空間信息技術和物聯(lián)網的集成結合對于物聯(lián)網及其相關產業(yè)的快速發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

20211023_6172e0886ae38__空間信息技術在物聯(lián)網中的作用與應用研究