中国地理信息产业发展报告(2023)

《中国地理信息产业发展报告(2023)》 《数字经济时代地理信息基础软件技术创新发展与应用》一、地理信息技术是数字经济的重要组成部分 数字经济是以数据资源为关键要素，以现代信息网络为主要载体，以信息通信技术融合应用、全要素数字化转型为重要推动力，促进公平与效率更加统一的新经济形态。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（以下简称“十四五”规划）提出“加快数字化发展，建设数字中国，迎接数字时代，激活数据要素潜能，推进网络强国建设，加快建设数字经济、数字社会、数字政府，以数字化转型整体驱动生产方式、生活方式和治理方式变革。” 数字化的知识和信息是数字经济的关键生产要素，数字技术创新是数字经济的核心驱动力。研究表明，人类活动所产生的数据，80% 以上与地理空间位置有关，地理空间数据是承载数字经济各类专题信息的基础数据。地理信息技术作为处理分析地理空间数据、优化解决地理空间问题的工具，也必将成为支撑数字经济数据产生、传输、存 储、计算、分析和应用整个生命周期的重要工具。 地理信息涉及经济社会发展、生态文明建设、国家安全与人民生活便利化等各个领域，是开辟数字经济新领域的重要抓手，从而为自然资源管理、城市发展、国防建设、生态治理提供技术基础，促进人居生活环境与新兴技术深度融合。地理信息技术作为我国数字经济的 重要组成部分，与大数据、云计算、物联网、人工智能以及区块链等新一代信息技术的融合，拥有巨大潜力和空间，必将激发地理信息产业新的生命力，在我国信息化建设中发挥越来越重要的作用。 二、数字经济时代地理信息软件市场发展概况 近年来，随着卫星导航应用、空间数据处理等核心地理信息技术迅速发展，以及地理信息产业与通信、互联网、物联网、云计算等产 业的融合和创新，我国地理信息产业保持了较高的增长速度，已形成了测绘服务业、卫星导航定位、航空航天遥感、地理信息系统、地图 出版等核心产业。地理信息产业作为数字经济的核心产业之一，已经成为我国数字经济发展的新引擎。 （一）市场规模 近年来中国地理信息产业呈现出快速、稳定的增长态势，根据《中国地理信息产业发展报告（2022）》数据，2021年，全球地理信息市场规模3950亿美元，我国地理信息产业产值达7524亿元，同比增长9.2%；近5年，我国地理信息产业总值复合增长率达11.5%，近10年约为17.5%，由此可看出产业增速保持了高速发展，并逐步企稳的趋势。 地理信息系统软件行业隶属于地理信息产业，根据《中国地理信息系统行业发展深度研究与投资前景分析报告（2022-2029年）》指出，2020年我国地理信息系统软件行业规模约为287亿元，2021年 市场规模预期达321亿元。地信息系统软件主要包括地理信息系统基础软件和地理信息系统应用软件，其中应用软件占的市场规模约占地理信息系统软件领域95%左右，基础软件平台占到5%。 （二）企业分布 目前，我国已经形成了由三类GIS厂商构筑的成熟产业链，涉及上游数据采集及处理、中游GIS平台软件和下游针对行业的GIS应用系统（图1）。其中上游与下游的市场集中度较低，参与者广，均有超过1000家企业参与；中游GIS平台软件是产业链的核心，在GIS产业链中有着类似IT中操作系统的地位。虽然中游GIS平台软件的产值规模在地理信息产业中占的比重较小，却是地理信息软件产业链的技术制高点，技术复杂度和技术壁垒高，是绝大部分GIS应用解决方案的技术基础。 图1GIS产业链整体框架 上游产业从事数据采集及处理。地理信息的基础数据类型包括矢量数据、影像数据、二维地图数据、三维地图数据等，矢量数据的生产包括野外测量和内业处理，影像数据的生产也从卫星遥感获取发展 到无人机采集。同时，消费级无人机的普及促进了倾斜摄影、实景三维建模的发展应用。 中游产业是GIS平台软件。作为支撑性平台软件，具有承上启下的枢纽作用，有强大的产业拉动性。向上可作为工具辅助基础地理信 息数据的生产，向下支撑电子政务、公共服务等行业定制应用系统的发展。GIS平台软件是整个产业的核心部分，也是自主知识产权最具 有核心竞争力的方面。随着国内GIS产业的快速发展，一批国内龙头企业（如：中地数码、超图软件、吉奥时空等）凭借对本土客户的更深入理解和多年的研发积累，占据了70%左右的市场份额，并在部分技术与功能方面实现了引领发展。 下游产业是针对行业的GIS应用系统。大部分GIS应用系统采用“GIS平台软件+定制开发”的方式进行建设，将行业的一些共性需求沉淀到GIS平台软件之上，而GIS应用系统重点针对个性化需求进行二 次开发，大大提高了GIS技术在行业中的规模化推广和建设效率。 （三）市场需求 2022年，习近平主席在致首届北斗规模应用国际峰会的贺信中指出，“当前，全球数字化发展日益加快，时空信息、定位导航服务成为重要的新型基础设施。”随着我国现代化建设的不断推进，时空信息作为我国新型基础设施的重要组成部分，已成为数字中国建设的重 要数据基础，地理信息产业也逐步融入我国数字经济发展的大潮之中，不断为我国经济社会高质量发展贡献地理智慧。 此外，“十四五”规划提出到2025年，我国数据经济核心产业增加值占国内生产总值比重达到10%。《数字经济及其核心产业统计分类 （2021）》中涉及GIS的产业包括信息技术服务（地理遥感信息及测绘地理信息服务）、卫星传输服务（提供导航、定位、测绘、空间信息等应用服）、数字化效率提升（智慧农业、智慧交通、智慧物流、数字社会、数字政府）等。中央、自然资源部及其他部委也陆续发布 相关政策用于指导数字经济的发展，场景涉及数字政府建设、新型智慧城市建设、新型基础测绘、实景三维中国建设、自然资源调查监测、国土空间规划与实施监督、生态保护补偿、地质灾害防治、城市内涝治理、国土空间规划和城市体验评估等。 作为一个融合了测绘、信息技术、通讯技术的综合性基础信息平台，GIS平台软件已成为我国实现科技强国梦想的重要基础设施，在数字经济、数字社会、数字政府等诸多方面，不断寻求技术突破，充分发挥重要支撑作用，具有广阔的市场前景。 三、数字经济时代地理信息基础软件技术新进展 地理信息软件是地理信息产业的支柱和战略制高点。地理信息软件是与计算机操作系统、数据库管理系统、文字处理系统并列的国家重要基础软件。地理信息软件包括基础软件和应用软件。地理信息基 础软件管理地理时空数据，支撑各行业、各领域应用系统开发和运行，相当于地理信息的操作系统。地理信息基础软件具有技术门槛高、开 发投入大、涉及范围广、相关技术需要超前布局提前研发等特点。因 此，需要进一步加强地理信息基础软件核心技术攻关，突破“卡脖子”关键技术，促进地理信息基础软件创新发展，激活地理信息数据要素潜能，提供高精度、实时动态、智能的地理信息服务，加快推动数字产业化，推进产业数字化转型，为国家“十四五”规划的落地实施提供重要技术支撑。 中国地理信息产业兴起于微末，但引路人们对于工程和技术的信奉、对于自主创新的无私无畏，为之后中国地理信息产业的发展以至 超越积蓄了薪火。此外，政策支持和主管部门的推动以及中国经济发展带来的丰富的市场应用需求，对于地理信息基础软件的发展也具有 十分重要的指引作用。数字经济为地理信息技术发展带来了新的机遇和挑战，地理信息技术与物联网、大数据、人工智能等新兴技术产生了有机结合及应用，催生出新的业态。当前地理信息基础软件技术进展主要体现在数据模型、三维模型规范、可视分析、智能制图等方面。 （一）面向实体的全空间数据模型 近年来，新型基础测绘与实景三维中国相关标准与技术文件接连出台，标志着新型基础测绘与实景三维建设迈入“加速度”时代。在实 景三维中国建设中，最基础、工作量最大的工作是建设空间数据体，基础地理实体是空间数据体中重要的构成部分，也是新型基础测绘的核心产品，做好基础地理实体数据的生产至关重要。中地数码、超图软件、吉奥时空等GIS基础软件厂商结合自身二三维实践，积极探索地理实体数据模型构建方式，助力实景三维中国建设。 面向实体的全空间数据模型是对空中、地上、地表、地下等全空间区域中地理实体对象的抽象，将客观地理世界以地理实体的方式进行描述与分析表达。面向实体的全空间实体模型具备时间信息、空间参照、几何/空间形态、属性信息、关联关系、认知能力等特征。在空间形态表达上，该模型包含二三维点线区模型、不规则三角网模型、地质体模型、激光点云模型、属性场模型、地下管线模型、倾斜摄影 模型等。为了进一步实现属性场精细化可视表达与分析，新增栅格体元数据集和地质网格类两种数据模型。栅格体元数据集模型是一种表 达三维属性场的栅格化模型，可为地质、气象、环境、电磁场、海洋、水文流域等领域应用提供基础支撑（图2）。地质网格类数据模型可通过快速插值方法对体模型进行高效网格剖分与存储，支持生成角点网格、规则六面体网格，并支持动态更新多种属性，如渗透率、孔隙度等，能够实现一份数据适应多种应用场景。 图2基于栅格体元的三维属性场表达 （二）全空间三维模型数据和服务规范 随着测绘技术的不断发展，新的三维数据获取手段也不断涌现，尤其是倾斜摄影测量、三维激光扫描等新型测绘技术，快速生产了大量高精度的三维数据。如何实现大场景地上地下三维空间数据的快速发布共享和高效渲染分析，成为推进实景三维应用服务亟待解决的问 题。面对这一挑战,各地理信息基础软件厂商在多年技术积累下,对倾斜摄影模型、3DMax模型、建筑信息模型（BIM）、城市信息模型（CIM）、三维管线以及单体化等内容进行整合,形成了系列三维模型数据和服 务规范，如中地数码提出的M3D（全空间三维模型数据格式及服务接口规范）、ESRI提出的I3S（三维场景服务规范），以及超图软件提出的S3M（空间三维模型数据格式）等。 以中地数码牵头制定的M3D为例（图3），M3D采用一种全新的可涵盖空中、地上、地表、地下等多种数据类型的三维模型数据格式和服务接口，定义了一种全空间三维模型数据格式的文件组织结构及存储格式要求，以及全空间三维模型数据服务接口标准，能够为全空 间三维数据提供统一的管理和服务标准，实现空天地海量三维模型数据的一体化管理、可视化与分析，可为海量多源异构三维模型数据在不同终端上的存储、表达、传输、共享与交换提供规范支撑。通过对 海量三维模型数据进行网格划分与分层组织，支持地质体、地质高精度网格、建筑信息模型、倾斜摄影、点云、地上景观等的三维模型服务共享，实现多端一体的高效解析和渲染。同时,M3D支持高压缩比、流式传输等高效传输模式，突破了三维数据传输瓶颈；支持图形处理 单元（GPU）单体化查询和实例化、分块渲染等策略，大幅提升全空间三维模型数据查询和渲染效率。 图3M3D时空索引与数据组织模型 基于全空间三维模型服务标准，联合倾斜摄影、BIM等数据厂商，GIS软件厂商积极构建了全空间三维模型数据服务生态，促进数字中国、数字经济战略的落实和推进，服务生态文明建设和经济社会发展。通过融合处理工具，实现空中、地上、地表、地下数据的融合，融合 后的数据通过开放的三维模型标准软件开发工具包及丰富数据优化处理工具，可以高效生产三维模型缓存数据。用户可根据实际业务需 求，使用各种端产品实现三维模型数据的高效及高质量浏览，在无插件网络端实现城市范围TB级倾斜摄影数据秒级加载高效渲染。 （三）基于虚幻引擎的全空间可视化分析 随着科技世界的发展，数字孪生技术已经从理论概念逐步到技术应用的阶段。然而目前物理世界向虚拟世界的映射，有诸多技术问题 需要解决，目前还没有一项技术能完美解决数字孪生中存在的所有问题。虚幻引擎的核心优势主要在于强大的场景表现力：一方面通过实时动态的渲染，可以构建丰富精细的场景表现，以便更好的还原世界；另一方面强大的物理引擎可真实模拟现实世界的运行规则，这正是数字孪生的迫切需求。GIS作为最早用于城市管理的技术之一，核心价值是提供了一个以地理学为依据的数据管理框架，并以此为基础实现对各类数据资源的