鄔倫:瞄準智慧城市挖掘地理大數據,社會感知大有可為
北大遙感樓建于上世紀八十年代初,是我國第一棟以遙感冠名的的科研樓,在春光的映襯下,灰白的外墻爬著春藤,顯得歷史感十足。它靜默地矗立于未名湖畔,博雅塔前,見證數十年間學者們在3S領域探索與奮斗的點點滴滴。
沒有電梯,鄔倫教授領著大家從一樓逐級上到四樓,穿過樓道打開一間貼著“鄔倫”姓名標識的辦公室,陽光豁然間就跳了進來。
東西兩面墻分別掛著一幅世界地圖與中國地圖,隔著一個大辦公桌和一個小茶幾兩兩相望。北邊靠墻是一大排被填得滿滿當當的書柜。事實上,書柜之外的其他地方,包括辦公桌面甚至地板上,都堆著形形色色的書籍、資料和各式遙感衛星模型,陪伴著一位教授的日常。
一進門,鄔倫教授就開始致歉,第一是因為他的忙碌,讓采訪時間一再延遲,第二還是因為他的忙碌,主人久未回歸的辦公室落了不少灰塵,并不算是一個好的待客場所。
然而,你只消看一下接下來的一長串頭銜,就會明白鄔倫教授為何如此忙碌了:北京大學教授、博士生導師,數字中國研究院副院長,遙感與地理信息系統研究所副所長,兼任國家測繪地理信息局科技委委員、聯合國開發計劃署(UNDP)項目專家、聯合國國際糧農組織(FAO)GIS顧問、國土資源部信息化專家委員會顧問、住建部數字城市專家組成員……身兼多職,鄔倫教授還帶領成立北京大學Geosoft實驗室,承擔多項國家攻關、863、自然科學基金等重要科研項目,以及來自于不同領域的橫向研究課題。而這也是國內高校最早從事地理信息系統教學、科研和實踐的實驗室之一。
作為第一代開展國產GIS軟件研發并推進應用的專家,鄔倫教授見證了我國GIS軟件從無到有和GIS產業蓬勃發展的整個歷程。
對于當初為何選擇“地理信息系統”作為自己的研究方向,鄔倫教授如是說:“這個學科在國內起步相對國際較晚一些,上個世紀80年代初,由陳述彭、承繼成等幾位老先生倡導開始研究發展。我1984年就讀地貌專業研究生的時候,國內還沒有這個學科。當時,地理學研究更偏于定性而非定量,描述性研究居多。計量地理革命雖然已于六、七十年代提出,但由于缺乏數字化工具手段,前行緩慢,舉步維艱,甚至出現了地理學危機的說法。新興的遙感與地理信息技術為地學發展提供了前所未有的定量化良機。”正是認識到這一點,進入碩士生后期和博士階段時,在地理學家王乃樑先生、遙感信息學家承繼成先生和地貌學家韓慕康先生指導鼓勵下,鄔倫逐漸轉向了地理信息系統,并將其用于定量地貌分析。1990年取得博士學位后,鄔倫又在北大數學系應用數學與信息科學專業,跟隨數學泰斗程民德院士進行博士后研究,進一步夯實交叉學科基礎。1992年鄔倫回到城市與環境學系(原地理系)籌建GIS研究室,并于1997年在北大主持創辦了國內高校第一批GIS本科專業。期間,鄔倫作為主要人員推進了我國最早的自主GIS軟件Spaceman(1988,DOS版)和CityStar(1992,Windows版)研究開發,促進了環境、水利、氣象、地礦等眾多行業的GIS推廣應用。三十余年彈指一揮間,如今中國的地理信息產業發生了翻天覆地的變化,中國的GIS軟件技術和應用也開始在世界范圍內嶄露頭角,并與IT新技術結合得越來越緊密。鄔倫教授的研究領域也從3S逐漸延伸到大數據等前沿技術。
鄔倫教授認為,如何從大數據中挖掘動態時空地理信息是地理信息科學的前沿方向,在地理國情普查、智慧城市建設等國家與地方重大任務中有不可或缺的作用。同時由于人們的日常生活與地理位置高度關聯,以地理位置為聚合框架,將地理大數據疊加其他數據,可以為城市運行和智慧生活提供更好的保障與服務。例如,在節假日黃金周,利用手機基站定位信號能掌握絕大部分人的活動情況,新型地理大數據挖掘將有效分析預測景點游客時空分布態勢與演變規律,提前做好引導與防范工作。
在采訪中,鄔倫教授就基于地理大數據的社會感知研究和應用方向與《超圖通訊》編輯部進行了交流。
對話鄔倫
01、您這么忙,最近在關注什么課題?
近期我主要關注基于地理大數據的社會感知研究與應用。以前我曾說過,3S結合是兩只“眼睛”(RS、GPS)加一個“大腦”(GIS)的模式,遙感看到什么,大腦才能接收到什么。但是,傳統的遙感和測繪方式獲取的是偏自然和物理的信息,如房屋、土地、樹木等。隨著互聯網、移動通信等發展,產生了大量新型地理大數據,如手機定位、簽到、公交刷卡等,能實時反映出人員的移動變化、出行時空規律等。我們可以利用這些新型的地理數據來感知社會和人文經濟層面的動態信息,我們稱之為社會感知。可以這樣認為:人是社會感知最小單元,手機等終端是新型傳感器,通過采集各類多通道的(精確到個體和匯集成群體)的數據,將構成人類時空行為識別與區域社會特征分析的新型遙感基礎。目前,在我們實驗室已經形成了一個包括幾位教授、副教授和二十多位研究生的團隊,由劉瑜教授具體牽頭開展理論方法研究,并已有了一定的國際影響。
02、為何要做這樣的研究?
我國城市化的進程很快,由于信息感知不夠及時全面,信息系統孤島林立,沒有動態大數據集,城市規劃與管理決策很難做到科學精準,造成各種各樣的城市病,如交通堵塞、霧霾嚴重等,甚至一場暴雨就演化出滅頂之災,突發事件常得不到及時響應,鮮有預見性,更談不上前端治理和防患未然。
要解決這些問題,一定要反思過去數字城市建設的不足之處,厘清未來智慧城市建設的關鍵所在。數字城市雖初見成效,但不能動態更新的死庫不少,信息管理對“物”而不對“人”,缺乏定量的人地關系,信息把握不全,只能頭痛醫頭腳痛醫腳,無法綜合地理科學決策。因此,建立全面的動態感知體系,尤其是加強地理大數據分析和社會感知研究,解決人地關系定量化的短板,是智慧城市建設的一個關鍵環節。
03、如何詮釋大數據和地理大數據?
關于大數據特點,人云皆云有4個V(Volume、Velocity、Variety、Value),好像把數據堆在一起形成大數據集就可以了,但是我并不認為這些就是大數據的實質內涵。
我理解的大數據本質特點,可以借三個通俗詞匯來概括:一是“跨界”,即把一個領域的數據和處理方法拿來用到另外一個看起來不搭界的領域,得到新的發現。比如利用谷歌搜索引擎數據來進行禽流感的預測。二是“混搭”,將多領域(本領域、他領域)、多途徑(傳統獲取方式、物聯網方式、互聯網+方式等)數據匯聚,以滿足綜合應用需求,如多規融合等。三是“算命”,從所有經典案例來看,大數據的提出很“功利”,目的性很強,都是要預測的,如預測未來機票價格走勢、預測禽流感時空分布等,因此,只提建大數據集不提預測應用等于“耍流氓”。然而這種預測并不是基于因果關系,而是建立在關聯關系的基礎上,不能做到絕對準確,只是有一定置信水平的“算命”,所以不可盲目迷信大數據,胡亂挖掘解釋大數據有可能是挖了埋自己的坑。需要客觀了解數據、不斷積累數據和不斷挖掘學習,提高置信度才有實用價值。
大數據的作用意義亦可用兩個俗語來概括:一是“變廢為寶”,本來在一個領域用完價值的數據,由于“跨界”到另一個領域成了不可多得的“香餑餑”。信息獲取從來都是信息化最花錢的環節,卻往往在一個部門“一次性消費”,浪費巨大。大數據跨界應用將在信息化領域實現“循環經濟”,效益無限。二是“眾人拾柴”,大數據綱要的國家政策導向和大數據“混搭”展現的示范效果日漸人心,“眾人拾柴”的大數據理念共識將用高漲的火焰燒破最后的信息壁壘,在更高的層面上實現信息化領域多年的信息共享夢想,合縱連橫最終實現1+1遠大于2的信息化價值目標。
地理大數據可分狹義和廣義兩類,前者是手機定位、簽到、酒店入住等“跨界”而來的新型空間數據集。后者是多種新型的、傳統的(遙感測繪等)多專題地理數據“混搭”形成的數據集,如城市大數據、國土大數據等。
需要防范裝扮成大數據的“偽娘”,曾見過有篇探討遙感大數據的文章,細觀之數據源還是傳統的航空或衛星影像,處理方法也還是教科書上的那些幾何校正、圖像增強、監督分類等等,除去套在頭上的4V帽子,并無本質不同,也就是數據“大”罷了,或曰“假”大數據。
04、目前研究取得了哪些成果?
我們提出了社會感知概念:以人作為最小粒度的感知單元,以各類手機定位、社交媒體、出租車軌跡、公交刷卡等地理空間大數據為數據源,基于并擴展GIS空間模型和分析方法,通過數據融合、機器學習等手段,提取人的時空行為模式、空間交互模式、區域演化模式,反演人文及社會經濟要素的地理空間特征(如組團特征等),定量刻畫和揭示人地關系,從而為地理學科發展提供新的技術支撐,為智慧城市規劃決策等應用提供依據。目前已初步形成一套理論框架體系,包括感知傳輸層、數據管理層、行為模式層、地理空間特征層、專題應用層等。
05、研究這一課題的未來應用方向在哪里?
智慧城市在全國已廣泛開展建設,這是未來重點應用方向。如果一個城市要像人一樣有智慧,首先必須全面感知信息,不能是一個“瞎子”或者“色盲”,社會感知平臺在智慧城市動態感知體系中不可或缺。其次,能夠綜合判斷運籌,要有“中樞大腦”,把一個城市各種各樣大數據匯總關聯起來,包括自然的、人文的、經濟的方方面面,大約有20多大類、400多小類,形成一套完整的城市動態體征大數據集,可以實時診斷城市運行態勢,再通過機器學習和關聯分析等,形成知識庫和模型庫進行各種預測,才能真正實現城市的智慧決策,并可為企業商務智能、公眾智慧生活等提供服務。
責任編輯:滄海一笑
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