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摘要:大數(shù)據(jù)時代的來臨，引領了地理學的變革與創(chuàng)新。本文對大數(shù)據(jù)自身特點下，地理學者搜集、提取與利用數(shù)據(jù)模式的轉變，新研究范式產(chǎn)生，宏觀、微觀研究尺度的結合進行闡述，舉例說明不同類型時空大數(shù)據(jù)對各學科的研究動向。認為挖掘“科研數(shù)據(jù)”新價值，轉變科研思維，利用全方位、高精度的大數(shù)據(jù)確立新型區(qū)域規(guī)劃管理模式，建立校—政—企的信息共享平臺等成為今后大數(shù)據(jù)于地理學的發(fā)展趨勢。

關鍵詞:地理學;大數(shù)據(jù);應用前景

1大數(shù)據(jù)定義

目前，國內(nèi)外學術界對大數(shù)據(jù)的各種定義中，最具有代表性的是3V、4V的特征。李德仁和劉經(jīng)南分別對大數(shù)據(jù)5V———Volume，Velocity，Variety，Veracity，Value的特征進行同詞異譯的闡釋［1］。時空大數(shù)據(jù)信息量龐大等特點，使其研究方式較傳統(tǒng)的基于數(shù)學模型的研究手段有所不同，已故圖靈獎得主吉姆·格雷將大數(shù)據(jù)研究從計算科學(第三范式)中剝離成為一種新的科研范式，即數(shù)據(jù)密集型科研“第四范式(thefourthparadigm)”。同樣，王家耀認為“大數(shù)據(jù)”的出現(xiàn)為科學研究帶來“第四范式”［2］，為地理研究所面臨的具有本質(zhì)性的理論、技術和方法挑戰(zhàn)帶來新的可能，在大數(shù)據(jù)的推動下，時空大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)生變化，或許會構成以時空大數(shù)據(jù)科學為中心的理論體系。雖說這樣的結論有待進一步考證，但時空大數(shù)據(jù)已勢不可當?shù)剡\用于地理學、社會學、生物學等諸多領域，對各學科傳統(tǒng)研究方式、理論和尺度產(chǎn)生沖擊。

2大數(shù)據(jù)研究領域和尺度

大數(shù)據(jù)分析是大數(shù)據(jù)研究領域的核心內(nèi)容之一，結合應用的方向越來越廣:(1)經(jīng)濟方面，以購物網(wǎng)站、Farecast為代表的預測系統(tǒng)，推測用戶愛好和未來選擇。(2)醫(yī)療健康方面，通過大量的搜索記錄和疾病搜索頻率得到時空傳播規(guī)律，從而預測有效信息。(3)生態(tài)環(huán)境方面，研究全球環(huán)境變化監(jiān)測、預測與模擬和不同區(qū)域污染治理等方面頗多。(4)教育方面，研究內(nèi)容主要聚焦在國家、區(qū)域和學校層面。闡述教育領域中大數(shù)據(jù)在實踐途徑、應用場景和采用模式的意義。除此之外，大數(shù)據(jù)在地質(zhì)研究、社會管理、農(nóng)業(yè)創(chuàng)新、競技體育等以數(shù)據(jù)為中心的眾多學科領域中，都存在極具價值的科學應用。同時，各學科的界限在大數(shù)據(jù)的影響下逐漸模糊，為今后的交叉研究提供了更多的可能。Thatcher等將大數(shù)據(jù)定義為關于空間信息的社會技術產(chǎn)物和感知項目，并認為80%的大數(shù)據(jù)都與空間信息有關，因此國內(nèi)外地理學者都對“大數(shù)據(jù)”懷有濃厚興趣并掀起研究熱潮。城市地理、社會地理、行為地理、商業(yè)地理、旅游地理、交通地理等基于智慧海島、生態(tài)山區(qū)、鄉(xiāng)村振興、城市治理等視角的案例紛紛呈現(xiàn)。以全球、區(qū)域為研究空間的宏觀尺度，以城市、城鎮(zhèn)為研究范圍的中觀尺度，和社區(qū)、建筑為研究范圍的微觀尺度在地理學實現(xiàn)了由靜態(tài)空間向動態(tài)空間、由土地空間向行為空間的研究轉變［3］。

3時空大數(shù)據(jù)在地理學中的研究動向

《Nature》早在2008年出版的大數(shù)據(jù)專刊“bigdata”中，就已討論了巨量數(shù)據(jù)對于互聯(lián)網(wǎng)、經(jīng)濟、環(huán)境以及生物等各方面的影響與挑戰(zhàn)。國內(nèi)外學者除關注地理大數(shù)據(jù)與主體關系、云計算的運用、探討大數(shù)據(jù)分析的基礎理論、模型和方法、在地理學及緊密相關學科研究中的應用前景展望外，還關注大數(shù)據(jù)在地理學研究的實際應用，包括:探討城市大數(shù)據(jù)在智慧城市規(guī)劃、城市演變模擬和人類活動等方面的作用、解析大數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃中基本范式和研究尺度［4-6］。各類型時空大數(shù)據(jù)在地理學中的具體應用:(1)利用電視劇場景和對話來研究政治地理領域的國家權力和社會關系。(2)通過解析手機使用情況，探討城市電信空間分布及特征，進一步加強城市作為“流動空間”的理解。(3)利用Twitter數(shù)據(jù)，了解城市熱點，分析了居民活動在時空方面的變化規(guī)律，同時研究不同區(qū)域之間的聚類城市類型，構建城市之間的社交網(wǎng)絡，并劃分城市等級。(4)Townsend通過路由數(shù)據(jù)的分析，建議城市規(guī)劃學者關注城市間依賴性、全球網(wǎng)絡可達性及通信信息技術的熟練度三大問題。(5)在城市邊界劃定方面，F(xiàn)lickr等網(wǎng)站中帶有地理信息的圖片數(shù)據(jù)，可以用來描述市中心發(fā)展情況，探索城市中心街區(qū)的邊界。(6)基于浮動車的軌跡、出租車GPS、城市公交刷卡和通信流等大數(shù)據(jù)的時空挖掘，透視城市居民通勤行為，探討職住關系、城市的職住平衡和城市規(guī)劃編制，分析不同行業(yè)中心的交通吸引和城市的空間網(wǎng)絡格局。(7)基于手機信令及簽到、興趣點數(shù)據(jù)研究人的各類活動(如通勤、消費休閑)會產(chǎn)生人口空間分布的動態(tài)變化和空間移動行為。(8)利用微博、微信等大數(shù)據(jù)關注中國城市網(wǎng)絡發(fā)展特征和區(qū)域空間變化，研究居民空間移動行為。(9)遙感大數(shù)據(jù)、地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)、自發(fā)地理信息和地理成果累積數(shù)據(jù)對生態(tài)環(huán)境建設、城鄉(xiāng)土地覆蓋變化、災害監(jiān)測和防治起到價值依托。

4大數(shù)據(jù)的應用前景

信息化時代，大數(shù)據(jù)發(fā)展和應用已成為必然的趨勢。與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)相比，大數(shù)據(jù)具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、多源的數(shù)據(jù)類型、動態(tài)的時空屬性、價值密度低和處理速度快等優(yōu)勢特點［7，8］。這為地理學提供了新的數(shù)據(jù)來源、方法論、思維方式，可以解決科研中更多難以量化的問題。

4．1大數(shù)據(jù)在地理學科發(fā)展趨勢。大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，引領地理學在人口、交通、氣象、公共服務等方方面面產(chǎn)生變革。其中自然地理學在遙感、傳感器和網(wǎng)絡擬態(tài)環(huán)境信息技術支撐下，數(shù)據(jù)資源的采集、挖掘和應用水平不斷深化。結合新興技術對密集型數(shù)據(jù)進行比較、聚類，找出龐大數(shù)據(jù)集里隱藏的多要素、多過程和多規(guī)律，對森林綠地環(huán)境、大氣質(zhì)量、水體污染等進行更加精細化監(jiān)督。在海島、海洋等大尺度和偏遠區(qū)域實現(xiàn)全方位規(guī)劃管理，進而將新的發(fā)現(xiàn)納入已有的知識體系中。社交網(wǎng)絡數(shù)據(jù)或者空間定位數(shù)據(jù)，可以以更高的精度、粒度和維度揭示社會的發(fā)展軌跡和微觀個體行為背后的規(guī)律。大量“人”數(shù)據(jù)的涌現(xiàn)，尤其在以人為根本的城市，可以打破傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)搜集、時空表述與分析方法，從新視角關注“人”。以“大”數(shù)據(jù)分析諸如個人情緒、空間感知、行為理解等“微”事物，能夠在城市計算的基本框架下精確地提高人們的生活品質(zhì)、保護環(huán)境并促進城市運轉效率，建立智慧城市。交易數(shù)據(jù)、人為數(shù)據(jù)、移動數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)等個體和空間信息類型眾多，地理信息系統(tǒng)應建立彈性可擴展的存儲資源平臺，提高數(shù)據(jù)價值密度，挖掘其繁雜的時空數(shù)據(jù)意義，既要重視科學性，更要把握前瞻性，并解決數(shù)據(jù)管理以及安全保護問題。

4．2大數(shù)據(jù)時代下新型學術交流。隨著民生、科研、國家安全等各層面數(shù)字化程度不斷加深，在挖掘論文“科研數(shù)據(jù)”的過程中，發(fā)現(xiàn)論文潛在數(shù)據(jù)搜集與傳遞流程中存在瓶頸。優(yōu)化管理模式，降低科研成本，提升科研數(shù)據(jù)在學術交流的流動和利用率顯得尤為重要。大數(shù)據(jù)內(nèi)部信息的關聯(lián)、挖掘、利用、分享是其發(fā)展的內(nèi)涵和實質(zhì)，為“科研數(shù)據(jù)”的共享提供數(shù)量、質(zhì)量等有利信息。隨著互聯(lián)網(wǎng)和新興技術的發(fā)展和普及，通過對期刊已有數(shù)據(jù)(圖片、編者和作者資源、主題內(nèi)容、下載和引用量等)進行挖掘、加工、處理，形成專業(yè)、學術性的期刊動態(tài)評價。建立數(shù)據(jù)庫和期刊信息共享平臺，實現(xiàn)出版到閱讀的數(shù)字化，使作者獲取信息精準性、便捷性大大提升，便于發(fā)現(xiàn)科研新知識、創(chuàng)造研究新價值。

4．3校—政—企大數(shù)據(jù)共享平臺。鑒于大數(shù)據(jù)廣泛的新異構性，我們不可能精確地量化所記錄的數(shù)據(jù);其數(shù)量的龐大不一定就代表信息量或者數(shù)據(jù)價值的增大，相反很多時候意味著信息垃圾的泛濫;大數(shù)據(jù)雖然可以提醒我們這件事情正在發(fā)生，但不能找尋事情發(fā)生的因果關系。因此，保證大數(shù)據(jù)的相對質(zhì)量和絕對數(shù)量，轉變科研觀念是充分利用大數(shù)據(jù)的重要保證。在大數(shù)據(jù)時代的推動下，學者應注重單一大數(shù)據(jù)到多源數(shù)據(jù)融合，結合多種處理、分析技術和算法，變換研究尺度，從微觀尺度、多維度刻畫區(qū)域景觀，揭示空間分異規(guī)律與機制，做好分類、估計、預測等地理大數(shù)據(jù)的空間挖掘，拓寬地理研究廣度。政府的大數(shù)據(jù)分析應向專業(yè)化、集中化發(fā)展，促使公共服務向智能化發(fā)展，全面提升公共服務效率?；ヂ?lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)多圍繞大數(shù)據(jù)的熱點領域進行可視化分析，并且其大數(shù)據(jù)處理能力、信息表述能力、創(chuàng)新能力遠遠超越政府。由此，大數(shù)據(jù)不應僅在政府、企業(yè)、高校充分使用，更應加強三者的合作。在大數(shù)據(jù)的利用上保證手握大數(shù)據(jù)，結合小數(shù)據(jù)，既有自然資源、社會資源、生態(tài)環(huán)境等信息，又有收集、整理和利用的協(xié)同思維，從而提高區(qū)域規(guī)劃建設的競爭力，改變創(chuàng)新節(jié)奏，進入地理研究的全新時代。

作者:李松波 單位:遼寧師范大學地理科學學院