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“一带一路”地理空间认知与地理信息系统的大数据支持

陆钢

2018年03月07日10:04    来源:人民网-理论频道

作为新兴的科技大国,中国在大数据领域发展迅速。目前大数据发展已经成为受到党中央高度重视的国家战略。2017年12月8日,中央举行实施国家大数据战略的第二次集体学习。习近平总书记主持会议就国家大数据战略实施提出了重要的观点,强调要“审时度势、精心谋划、超前布局、力争主动”“推进数据资源整合和开放共享”,为研究与制定“一带一路”大数据战略提供了理论指导。

“一带一路”建设需要大数据的支持,似乎已经成为共识。一些“一带一路”大数据的门户网站或专业网站也纷纷出现;有关“一带一路”安全投资指数或国家治理指数的概念也相继推出。这些发展充实和丰富了“一带一路”大数据战略的内涵,促进“一带一路”决策系统的科学性与实践性。然而,地理空间概念似乎没有完全被整合到“一带一路”大数据的决策系统之中。决策者与大数据之间存在最后一公里的现象,即“一带一路”大数据采集的准备工作比较充分,但无法及时将有用的数据推送到决策者面前,协助其做出正确的决策。究其原因,是因为目前尚未研发成功具有直观性、空间性和即时性等属性的“一带一路”大数据决策系统,这正是未来应当努力的方向。

地理空间认知的重要作用

长期以来,人类对自然与社会的认知建立在两维基础上:时间维度与空间维度。因此,我们在研究国际关系和制定对外战略时必然遵从两维认知规律,既要回溯历史镜像,研究大国兴衰规律;也要俯瞰全球景象,分析地理空间与外交战略之间的关系。古今中外大战略家们无不重视地理空间认知在政治经济和治国方略中的重要作用。他们的理论尽管各有千秋,但贯穿的共同主线就是地理空间认知对其研究的指导作用,这一点迄今仍有重要的启示意义。

“一带一路”倡议本身就是对传统地理空间认知的重大突破,它建立了一种新的地理空间认知体系。充分认识这个新的地理空间体系,对于“一带一路”建设具有不可或缺的指导意义。一般而言,按照行政属性划分,世界可以划成亚洲、欧洲、美洲、非洲和大洋洲。按照地理属性划分,又可以分为海洋国家、大陆国家和半岛国家。历史上诸大国根据这些属性制定对外战略,各领风骚数百年。中国提出的“一带一路”在地理空间布局上有其独特性。它兼顾海洋与陆地的地理形态,以欧亚大陆为主要地理板块,以穿越欧亚大陆的古代丝绸之路为地理主轴,形成了一个以发展中国家为主要群体的新兴地缘政治板块。它不是世界地理的大发现,而是中国地理空间认知的一次大发现,其灵感源自于古代丝绸之路。具体而言,“一带一路”沿线地区是客观存在的,它的自然地理和地缘政治的传统属性没有改变,改变的是中国建立一种新的认知,一种新的联系。中国的参与赋予“一带一路”沿线地区一种新时代的意义。

然而对于中国来说,“一带一路”建设面临着不同的政策环境。首先“一带一路”在地理空间上跨度很大,沿线国家分布在不同的地理区域,包括亚洲、欧洲等地区,也包括非洲、大洋洲等地区。这些地区与国家差异性很大,不仅地理属性不同,更有政治文化差异以及经济发展的不平衡。要将如此庞杂的国家群体整合到一个统一的建设方案,没有正确的思维方式与科学的决策方法几乎是不可能的。

以计算机技术为核心的现代信息技术发展,带动了地理空间认知技术基础的巨大变革。地理信息技术、全球定位、遥感技术、数字地球、互联网、大数据、移动技术、人工智能、城市模拟、人脸识别等一批先进技术,极大地提升了人类地理空间的认知能力,这无疑给“一带一路”地理空间认知以及建设方案的拟订带来巨大的便利。

大数据治下的地理信息系统技术增长

计算机技术的发展,直接催生了地理信息系统(GIS)的问世。地理信息系统是运用计算机信息技术对地理空间数据进行处理的技术,其功能在于根据客户需求,提供查询、分析和预测等功能。它的特点在于,地球上任何发生的事件都可以在GIS上以图像的方式呈现,从而为使用者带来强烈的视觉效果。同时,地理信息系统上的图像又有地理数据支持,具有实时性和精确性。GIS集成了众多技术,经历了一个历史发展过程。

早期GIS受到信息技术的限制,基本上按照当时计算机技术的水平而设计,因此它处理的空间比较狭隘,数据的储存与运算能力比较低下,处理的数据格式也比较单一,因此当时GIS数据主要针对静态的建筑物和地理目标,对于动态的交通工具和人体运动尚无能力处理。然而最近20年,信息技术发展突飞猛进,其中比较突出的特征就是GIS可以与其他信息技术融合一体,极大地丰富了GIS的内涵,提升了它对地理数据的处理能力,因而可以满足各式各样的人类决策需求。

现代信息技术对于地理信息系统的应用性具有惊人提升作用。第一是外层空间技术。一个是全球定位系统(GPS);另一个是卫星遥感技术。GPS是通过太空运行的一组卫星对地球进行全方位、全天候、全时段和高精度的定位,为地面机构和人员提供三维位置、速度和精确定时的导航信息。遥感技术也是GIS十分依赖的技术。它与GPS的共同点就是利用太空运行的卫星,对地球表面物体进行远距离、无接触的探测和监视。对于用户来说,遥感技术的直接用处就是能够获取任何地理空间的影像数据。

第二是数字网络技术。地球空间卫星遥感技术的发展为GIS赋予了太空之眼,任何地面信息一览无遗。与此同时,地球经历着数字化和网络化的革命。数据流量的通道越来越宽,数据流通的速度也越来越快。

第三是大数据技术。人类发展进入了大数据时代,这一点基本上毋庸置疑。大数据时代是人类信息技术发展到高级阶段的结果,包括存储技术、运算速度、移动技术、传感技术、网络带宽和物联网技术等。地球的数字化使得数据呈几何级数增长。自然界变化以及人类活动所产生的影像、音频和文字数据,都被记录下来并可储存起来。而互联网络以及大数据分布式工作方式使得人类有能力处理这些海量数据。

第四是人工智能技术。在大数据时代,人工智能屡屡展现风采。对于GIS来说,人工智能的强势不在于它能战胜世界上所有顶尖围棋高手,而在于它的人脸识别技术与音频识别技术。这是一个巨大的突破,改写了大数据时代的思维规则,即由于大量类似图像、视频和音频等非结构性的存在,人们处理数据不必追求精确性,人工智能技术把非结构化数据重新变成可以像文本那样处理的结构化数据,从而在实践中显示巨大的实用性。

上述四项技术深刻影响了GIS的发展,使其从一个简单的、基于地理空间的信息咨询系统转化成高级的、善于处理地理空间数据并能满足决策者各种需求的智能系统。在大数据时代,没有哪种技术像GIS那样,在决策者与大数据为核心的各种高技术之间搭建合适的平台和提供易于操作的界面。决策者由于视阈有限、时空有限、思维有限,不可能成为无所不知、无所不晓的超人。他需要如此良好的决策体验:在办公室里,静静地看着电子屏幕。在专家团队的辅助下,基于GIS的电子屏幕不断传送决策者所需要的信息,甚至具体到某个工程项目的财政决算,或某个重要政治人物的活动踪迹。

当前,固然大家认识到“一带一路”大数据运用的重要性,但从现有研制的“一带一路”大数据项目来看,与理想中的大数据决策环境仍然有一段距离。主要问题是,决策者仍然依靠传统方式获取数据进行决策;现有的大数据系统仅仅提供一些统计数据、新闻报道和政策文件,这仍然源自于小数据思维,无法满足决策者的当下需求;大量非结构化数据只存在于某些部门,其他部门尤其是智库无法共享,而没有智库的参与,大数据难以转化为决策者所需要的决策依据。这已经成为“一带一路”大数据系统研发与使用的一个瓶颈。若要解决这个瓶颈,目前比较合适的技术手段是“一带一路”地理信息系统(GIS)。这个系统在大数据技术的支撑下,可以为决策者提供强大的决策辅助手段。

“一带一路”GIS的决策设计

“一带一路”地理信息系统(GIS)的决策设计是一个相当庞大复杂的工程,它的核心思想是面向决策领域,协助决策者解决实际生活中面临的各类问题。因此GIS设计初始需要避免“一带一路”大数据系统设计中存在的问题,即只追求形式,不考虑效果,以及只有静态架构没有动态过程。整个“一带一路”的数据分布离散混杂,缺乏统筹的系统,难以为决策者提供贴身服务。

在此从两个方面提出“一带一路”GIS的设计思路。一个是战略思维层面,主要探讨“一带一路”GIS的根本性问题。它为“一带一路”决策者提供了大数据的底层设计。该系统具有地理空间的特性,并以动态过程展示时间的特性。它能容纳“一带一路”所有相关的大数据,并在这些大数据基础上生成其他可满足决策者需要的数据子系统。这些数据子系统在地理信息系统的平台上以直观形象的方式展示给决策者。决策者从中获得信息,获得灵感。

除了时空特性外,“一带一路”GIS还具有协同性、叠加性和可塑性等特点。所谓协同性,是指使用该系统的研究人员虽然在不同的地点,但是通过互联网络进行远程视频。大家围绕热点或某个问题进行集体会诊,迅速判明情况,提出解决方案。专家来自各个学科领域,因而可以避免单一学科所固有的知识缺陷、思维盲区而造成的判断失误。同时,来自不同领域、不同地区的专家把各自的专业知识补充到数据库,充实和丰富“一带一路”地理信息系统。

叠加性是指GIS可以把地理空间、专业领域和人文社会等数据全部集成一体。巨量庞杂的数据在地理空间系统里却井然有序地排列组合。它们相互叠加,在电子屏幕的有限空间里展示无限的可能性,以满足决策者的各类需求。

可塑性则指GIS可以随时根据决策者的眼光而自由切换。决策者既可以浏览宏观地理空间,如地区、国家和城市,也可以聚焦于某个基础设施项目,如油田、港口和铁路。系统甚至还可以缩小至人类个体。当系统在强大的大数据支持下把镜头对准某个个体的时候,所有相关的大数据包括其地理活动数据瞬间爆发,为决策者提供了其精准的图像。

“一带一路”地理信息系统的三个特性给该系统的建设与应用带来很大的便利。它满足了不同层级、不同部门决策者在制订“一带一路”政策时的各类需求,既有宏观把控,又能微观深入,为决策者创造了一种身临其境的环境情势。在虚拟真实的环境中,决策者对国际问题特别是跨境、跨界问题的了解更为精确、形象和直观,容易弥补个体知悟能力有限而造成的决策短板。

另一个属于技术层面,主要考虑“一带一路”GIS设计中的具体问题,主要包括系统的使用者、专业分工和数据添加。从当前实际来看,“一带一路”领导小组办公室与“一带一路”智库合作联盟秘书处是“一带一路”GIS的合适使用者。前者掌握着“一带一路”建设的宏观政策决策权,后者是指导国内智库、为“一带一路”建言献策的协调者。它们需要一个强大的“一带一路”地理大数据系统,为决策与协调提供周到的服务。此外,其他职能部门或专业部门也有使用该系统的需求。例如反恐机构,需要在地理信息系统上研判其掌握的沿线国家恐怖主义活动的数据,并提供给相关部门共享。再有对外援助机构和中资企业。它们在沿线国家有很多重大援建项目或投资项目。通过GIS的展示,这些工程项目的进展状况和财政状况全部以空间直观的形式展现,可以让决策者一目了然,减少由于层层报送而出现的信息磨损。

专业分工也是需要重视的问题。当前容易出现的局面是,各个部门研发自己的“一带一路”大数据系统。这些系统缺乏全局性、针对性和有效性,而且深度不够,容易陷入低水平的重复。“一带一路”GIS解决了数据处理的底层问题,好比火锅的锅底,余下的事情是转向专业分工,专家团队协同创新。中共中央对外联络部牵头成立“一带一路”智库合作联盟,教育部为“一带一路”研究设立了国别与区域备案项目,国内大批智库投入到“一带一路”研究中,这些值得称赞。但如何在智库之间形成合理的分工,如何把专业的问题交给专业团队去做是“一带一路”GIS设计需要解决的问题。比较期待的景象是,在中央的部署下,各个智库和专业机构在“一带一路”GIS这个平台上进行协同研究。它们一方面共享系统本身提供的数据,另一方面也向系统提供数据共享。互联网络的搜索引擎起初比较苍白,但使用者多了,搜索引擎就变得丰满。使用者输入的搜索词本身就是数据来源,人工智能通过对这些搜索词的挖掘而导致更多的数据出现。

最后是数据添加问题。这里涉及数据输入、数据维护和数据更新。 “一带一路”GIS的数据添加有其鲜明的特点,它强调的不是文本数据,更多的是地理数据,包括图像和视频数据。因此GPS和北斗导航的数据以及卫星遥感照片是重要的数据源。笔者曾在华东师范大学地理信息系统实验室调阅费尔干纳地区的卫星遥感照片,清晰度高,但城市建筑物的地标看不清楚,这就需要地面的辨认。现在技术高度发达。卫星导航数据获取的终端变得更小和多样,大部分功能被整合到手机上去。旅行者只需一部手机就可以解决不明建筑物的地标问题。正如上面所述,以人脸识别为代表的图像和视频识别技术的突破,将冲击大数据时代非结构化数据不可辨识的思维定式。数据处理方式重新回到小数据时代。非结构化数据将变得像结构化数据那样数字化、可读化和可辨识。这将会极大地提升“一带一路”GIS的大数据决策功能。

目前,无论是国内还是沿线国家,储备了大量的可视化数据,包括图像和视频。特别在大城市,银行营业厅、交通路口、机场车站、小区门口、街区商店、医院学校和其他公共场所等安装了24小时工作的监视探头。但由于图像识别技术的落后,海量视频数据无法快速处理。而有了人脸识别技术,意味着任何可疑目标只要出现在监视视频里面,一旦被锁定就被迅速提取,这将在防范“一带一路”恐怖主义威胁、跨国犯罪活动和保障领导高层互访、维护海外中国公民利益方面发挥重要的作用。

总之,大数据获取不是问题,问题是如何把已有的大数据特别是图像和视频数据整合到“一带一路”地理信息系统中去,并且转化为可读取、可辨识的类文本化数据。这些数据与其他大数据结合,为决策者及其辅助团队提供所需要的决策咨询服务。

(作者系华东师范大学国际问题研究所所长,教授)

来源:《当代世界》2018年第2期

(责编:曹淼、谢磊)
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