地图服务及应用现状

摘录自相关报导、微信公众号和论文的一些素材，感谢！

收集了些许素材，但并未继续调研下去，也算创业未半，戛然而止

地图视角

任福：现代社会对地图的倚重程度是与日俱增的，在这种情况下地图扮演的角色，我们可以从五个视角去观察：https://mp.weixin.qq.com/s/RcoSmqypiKBHeb1sxBz2ow

全空间视角：在现代社会，地上下、室内外、陆海、“主客体”认知空间等都是地图表达的对象，其功能体现在：定位（我在哪里）、寻址（我要去哪里）、导航（我怎么过去）。
全信息视角：通过空间位置全景式地串起这个位置上曾经发生的、正在发生的以及将来可能发生的各种信息，我们称之为位置智能，地图则成为组织这些信息的“主链条”。
全媒体视角：现代社会的地图需要通过大中小等各种不同尺寸的电子屏幕进行跨媒体表达，满足感知大数据实时制图要求，具备静态的、动态的、多模态的以及交互等多种形式和功能。
全周期视角：新型基础测绘能够实现对地理空间进行实体化测绘，便于将来实体的全生命周期管理，进而对城市实现精细化管控，这就要求地图和CIM、BIM等结合，把各种设施集成到地图中去。
全业务视角：整合行业领域的多个业务线条，通过地图承载全部业务流，构建出各类“一张图”系统，如自然资源一张图、环境生态一张图、灾害应急一张图等。这五个视角对地图提出了很多功能创新的要求，但是也恰恰说明了地图在今天的重要性。

发展历程

晋代地图学家裴秀，在绘制了《禹贡地域图》这种高水平地图的基础上，总结提出了“制图六体”的制图原则：分率、准望、道里、高下、方邪、迂直，形成了我国古代传统地图学的数学基础与制图原理，打下了地图学制图发展的基础。在国外，古希腊托勒密创造了球面投影和普通圆锥投影，并以普通圆锥投影绘制了世界地图，是西方地图学史上的浓重一笔。随后，地图投影、经纬度测制技术提高了地图的实用性。而17世纪后的高精度罗盘、象限仪、水银气压计、经纬仪、平板仪等仪器的发明，使大范围、高精度大比例尺地形测图成为可能。

改革开放后，遥感制图、计算机制图、多媒体电子地图、移动通讯地图与互联网地图等方面取得巨大成就，满足了国家经济建设、社会发展、国防军事与科研教育等各方面的需要，制图技术发展不断增速。20世纪70年代后期以来，遥感技术应用试验研究逐渐在全国范围展开。现阶段，遥感技术已在地质、地貌、土壤、林业、土地利用、土地资源、气象、海洋、农业、水利等各项专题制图以及区域综合系列制图中广泛应用。计算机制图技术从70年代中期开始兴起，并完成了一大批地图集的编制如《中国人口地图集》，推动统计制图专家系统、地图设计专家系统等的建设和研制。随着90年代IT技术和信息产业的飞速发展，地理信息系统技术的发展，为制图提供了一批优秀的地理信息系统软件，也推动着地图与3S技术结合成空间信息技术支撑体系。

智能时代的地图

链接

数字化和智能化时代都强调了机器的重要性，数字化是机器代替人劳动，智能化是机器代替人决策，地图在这个时代，慢慢呈现出不同演化方向。首先是位置服务类的地图，这类地图的特点是靠感知驱动的，如卫星导航、手机定位、无人驾驶等，通过这样的传感器来驱动地图应用，目前占据了我们这个产业产值的大半壁江山，例如高精地图、点云地图等。

其次就是像《世界航海地图集》这样的知识服务类地图，它们是靠认知驱动，即编图人员对表达对象的认知。知识服务类的地图使用范围也非常广泛，如中小学生的地理课本中，或者现在很多人家里都会有的一两本地图集。地图出版业产值不大不小，但对人们认识地理环境十分重要。

最后是文创服务类的地图，顾名思义，就是把地图元素与丝绸、剪纸、旗袍、瓷器、雨伞、日历等文创产品结合起来，它们是靠设计者的觉知和个人体验来驱动的，这类地图非常有特色，但是产业产值体量会比较小。三类地图所遵循的理论方法和技术路线差异比较大。

所以，未来发展趋势正如郭仁忠院士所提“我们将进入泛地图时代”。推动地图泛化的力量也将日益的多元化，既有测绘、地信、计算机等主打行业，还有志愿者制图、机器制图、人文制图、赛博制图等系列新兴领域。我相信未来地图将与时俱进且活力满满。

人工智能“三要素”的时空大数据、算法和计算能力，特别是自主算法尤其是智能算法的研究，必将快速推进多源异构时空大数据集成融合同化处理、全要素全过程智能化多尺度时空数据库的自动生成、时空大数据挖掘与知识发现等的深入研究，全面推进当代地图学向更高水平发展。

地图制图综合

地图制图综合这个概念由德国地图学家艾克尔特于1921年提出，至今经历了4个发展阶段：一是由认为地图制图综合是“主观过程”到认为地图制图综合是“客观的科学方法”；二是由地图制图综合的“定性描述”到地图制图综合的“定量描述”；三是由“基于模型的地图制图综合”到“基于模型、算法、规则、知识的数字地图制图综合”；四是由基于“单要素、单一过程的地图制图综合”到“基于‘综合链’的全要素、全过程的过程与质量控制的地图制图综合”。最终解决了由手工模拟地图制图综合到计算机数字地图制图综合的转变，进而解决了由地图制图综合的数字化到智能化的优化升级。

地图制图综合难题突破的瓶颈是智能化。主要表现在４个方面：①空间目标及其空间结构、空间分布的智能识别；②智能化地图制图综合算法设计；③自动制图综合过程的智能化控制；④制图综合结果的智能化和自动化评价。

王家耀总结说，在人工智能时代，我们要抓住大数据时代机器学习的新浪潮，开展地图学领域深度学习等算法的研究和应用，实现“由基于统计方法的神经网络到基于时空大数据方法的神经网络”的转变，充分利用时空大数据教会计算机自己学习，解决地图学中地图设计、制图综合方面的“知识工程”瓶颈问题，其中特征提取和表示是难点。

要抓住类脑智能研究这个人工智能领域的新方向，开展面向智能地图制图的基础研究，涉及“人脑地图”与人类大脑皮层成像和重组的机理、地图学专家基于脑机理研究的制图信息处理的途径、类脑计算模型和算法及计算架构，需要地图学家和类脑智能专家的结合。

要抓住人工智能“三要素”，使之成为大规模智能化地图制图生产的核心驱动力。其中，算法是机器学习的核心、是引擎；时空大数据是人工智能的动力，没有时空大数据，算法就不起作用；云计算支撑的计算能力是一种新的计算模式，具有时间弹性和空间弹性，支撑“地图制图综合”处理的分布式、协同化和智能化，采用分布、并行、协同模式，最终给出“地图制图综合”的解。

地图制图综合“百年国际难题”得到重大突破就是地图科学领域应用人工智能技术的典型例子。王家耀总结了这个“百年国际难题”演进的四个阶段，即：

由“主观过程”到“客观的科学方法”的演变。

由“定性描述”到“定量描述”的演变。

由“基于模型”到“基于模型、算法、规则、知识的数字地图制图综合”的演变。

由“基于单要素研究”到“把制图综合作为一个全要素、全过程的过程控制和质量控制”。

经过近十年来的集中攻关，终于使这个“百年国际难题”获得了重大突破，取得了四个方面的创新成果：

一是，首创多尺度地图目标空间定量计算的基础理论与描述模式，解决了如何保持各比例尺地图与现实世界的适应性及多尺度地图之间的相似性问题；

二是，创建了地图信息度量准则，发展了空间分布模式识别方法，提出了地图信息变化发现系列算法，解决了地图要素空间形态特征以及变化要素的检测和提取问题；

三是，首创了地图自动“综合链”理论、质量评价体系和可视可编辑的过程控制模型，解决了地图综合过程控制策略方法及综合质量评判问题；

四是，研制了自主可控的全要素、全过程、多尺度地图自动综合与更新软件平台及应用系统，解决了多尺度地图数据库建设及地图生产资源耗费巨大、周期长等问题。

地图制图的‘数字化—网络化—智能化’必将进一步提质增效

地图服务市场

搭载于互联网上的网络地图市场。自谷歌起，国外和国内的互联网巨头均推出了自己的在线地图产品，开展网络地图搜索服务和基于地理位置的增值服务。免费地图服务模式对网络地图的普及应用起到了引领作用，也极大地拓展了地图的使用群体，带来了空间信息的全面社会化。这一市场的需求将伴随着公众日常活动中位置服务的兴起持续上升。
搭载于导航终端上的导航地图市场。不同于网络地图满足综合性服务的需求，导航地图投放市场之初就专注于满足导航服务的需求。全球导航地图市场从20世纪90 年代末开始，目前仍处于快速发展阶段。我国导航地图市场发展尤为迅速，已成为继日本、欧盟和北美之后的又一大导航产品市场。但随着移动智能终端和网络通信的快速发展，导航地图的搭载终端已从车载导航仪、手持导航仪(PND)扩大到手机，服务模式也从单一的导航过渡到综合信息服务和社交服务。
搭载于移动智能终端上的移动地图市场。这一市场是网络地图市场在移动互联网上的延伸，也是导航地图市场在移动智能终端上的拓展。随着智能手机终端的不断成熟和发展，以及3G和4G网络的逐渐普及，移动手机端正成为互联网最重要的入口，移动地图的应用领域也在不断扩张。但我们也要看到这一市场与其他生活、社交等信息服务市场之间的边界正日益模糊，单纯的移动地图服务正向移动位置服务、移动生活服务发展。

移动通讯地图的发展基于GPS等全球定位系统、车载导航系统，能够为公众提供导航定位服务，满足了军事和民用的需要。20世纪90年代互联网的发展，也推动着互联网地图的发展，形成了高德地图、百度地图、天地图等知名地图网站。进入大数据时代，地图制图和应用的发展需要从数据驱动、技术驱动转向用户驱动，考虑不同用户的不同需求，形式不断多样化。目前地图互联网已经不局限地图查询检索，而是提供还原虚拟的真实世界、自定义的样式定制化(根据自身需要定制各种地图)、数据可视化(3D、全景、动画等多种形式)、媒介多样化(PC、手机、智能手表等)等多种服务。

专题制图的服务内容涉及灾害预测预警、生态保护、环境治理、城镇和区域发展规划。

比如我们目前使用的导航地图，相当于是与公共服务的结合，以大数据的服务模式为大众的生活提供了很多便利。至于行业应用的地图，同样存在很多结合点，比如像公安、交通、电力、环保、水利等，都在追求大数据与地图的整合。另一方面，地图发展与专业模型的整合越来越多，专业模型里面的分析方法必须依靠大数据思维。地图要真正实现它的价值，必须应用到工作，甚至科研中。例如地图与环保行业，就需要结合实际行业的数据，并依靠相应的专业模型，分析整个区域空气质量的变化情况，并作出预测、预报、预警等。以前，这些专业模型与空间结合不是很强，但是在引入地图之后，这些模型会运用得越来越好，预测的结果也会越来越科学。

在地图编绘方式上将大数据与地理信息系统相结合，为各机关、团体和企业及大众提供在线地图制图平台[6][7]，可以直接在网上获取信息，利用网络服务工具制作地图，在网上发布。或在网络上获取数据，网下脱机制图，再网上发布。

从而地图更加大众化、个性化、智能化、实用化，提高了地图的使用效益。例如地图慧在互联网平台上为广大用户提供大众制图、商业分析与企业服务。它以丰富的地图模块让用户自己根据表格数据生成各种统计地图；帮助企业分析潜在客户和物流网点选址；帮助企业进行网点管理、区划管理、分单管理、路线规划和车辆监控等。又如百度地图拥有全球轨迹追踪、存储、查询、纠偏、分析等功能的鹰眼Web，能帮助每位开发者实时追踪多达1000多万终端，已广泛应用于物流、共享出行、车载硬件、外勤管理和可穿戴设备服务，已为多家快递公司提供轨迹追踪与管理服务（图21，图22，图23）。

地图应用方案

在美国，几乎每个联邦政府部门都采用GIS技术来处理各种各样的工作和事务，如资产管理、人口就业、公共政策、规划分析等等。在政府的信息周活动中，Esri公司的政府服务部总监Christopher Thomas表示：“GIS具有动态显示地图以及地图交互的功能，能够帮助政府实现公众参与，更其更具公开、透明性。”

Esri公司提供的GIS产品以及地理数据库整体解决方案能够充分满足政府的各种工作和要求。早些年，Esri发布的在线地图产品和技术，能够帮助政府轻松分享地图数据。随着这些年Esri在ArcGIS Online产品技术的不断提升，目前，这种在线地理空间的平台能够让使用者在网络上轻松使用地图，并个性定制多种Apps。

美国基于ArcGIS Online地图服务的政府数据与地图相结合的十大经典案例。政府使用地理数据来促进不同行业的政务信息公开化——如洪涝灾害管理、森林虫灾监测等方面。还包括一些GIS结合政府内部数据来推进决策的工作，如为退伍军人提供医疗服务等。