范紅超，孔格菲，楊岸然

1. 挪威科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，挪威 特隆赫姆 7491; 2. 國(guó)防科技大學(xué)電子科學(xué)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410072

1 眾源地理信息概念

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)的普及，地理信息數(shù)據(jù)的采集與生產(chǎn)不再局限于專業(yè)機(jī)構(gòu)，以公眾為主體參與的眾源地理信息(volunteered geographic information,VGI)數(shù)據(jù)已逐漸成為一種重要的地理信息數(shù)據(jù)源。這些VGI數(shù)據(jù)通常由大量非專業(yè)人員志愿參與提供，并通過互聯(lián)網(wǎng)向大眾及相關(guān)研究人員進(jìn)行分發(fā)[1-2]。與通過傳統(tǒng)方式獲取的地理信息數(shù)據(jù)相比，VGI數(shù)據(jù)具有現(xiàn)勢(shì)性高、傳播快、信息豐富、成本低廉的特點(diǎn)[3]，能夠適應(yīng)信息傳播快、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)生產(chǎn)趨勢(shì)，因此也成了專業(yè)地理信息的重要補(bǔ)充[4]，并被廣泛地應(yīng)用于相關(guān)研究。

根據(jù)數(shù)據(jù)的獲取方式的不同，VGI數(shù)據(jù)可分為主動(dòng)式VGI數(shù)據(jù)和被動(dòng)式VGI數(shù)據(jù)[5]：主動(dòng)式VGI數(shù)據(jù)的獲取過程中，用戶自主決定所貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，并由用戶主動(dòng)在線協(xié)同以進(jìn)行數(shù)據(jù)的創(chuàng)建、更新和維護(hù)，如開放街景數(shù)據(jù)(OpenStreetMap，OSM)；被動(dòng)式VGI數(shù)據(jù)則由用戶無意識(shí)地貢獻(xiàn)，所收集的數(shù)據(jù)內(nèi)容通常由平臺(tái)方定義，如社交媒體用戶貢獻(xiàn)的空間定位數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)。依據(jù)數(shù)據(jù)的載體內(nèi)容，VGI數(shù)據(jù)也可分為空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)。VGI空間數(shù)據(jù)指與地理信息相關(guān)聯(lián)并具備實(shí)際的空間意義的數(shù)據(jù)，如路網(wǎng)數(shù)據(jù)、興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)和帶有地理標(biāo)簽的地理/街景圖像數(shù)據(jù)。對(duì)帶有地理標(biāo)簽的社交媒體數(shù)據(jù)來說，除地理標(biāo)簽外，其本身通常以文本方式呈現(xiàn)，不含有直接的空間信息，因此本文將其歸類為VGI非空間數(shù)據(jù)。

主動(dòng)式VGI可以提供最傳統(tǒng)、最基礎(chǔ)的空間信息數(shù)據(jù)，包括各種類型和數(shù)據(jù)格式的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，如地圖數(shù)據(jù)、三維建筑物數(shù)據(jù)、街景圖像或無人機(jī)圖像數(shù)據(jù)，因此更具有測(cè)繪性。相比之下，被動(dòng)式VGI數(shù)據(jù)通常收集簽到數(shù)據(jù)和與之相隨的文字描述信息，它們多數(shù)記錄人們圍繞簽到位置的一定范圍的活動(dòng)信息，更具有地理性。本文在對(duì)VGI的總體研究進(jìn)展進(jìn)行回顧的基礎(chǔ)上，聚焦于從數(shù)據(jù)平臺(tái)和相關(guān)研究及應(yīng)用兩方面對(duì)主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行回顧，并對(duì)主動(dòng)式VGI的未來發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，希望能為后續(xù)主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)的使用及相關(guān)研究提供一定參考。

2 眾源地理信息研究現(xiàn)狀

2.1 VGI研究總體進(jìn)展

VGI的概念由Goodchild在2007年正式提出[1]，并逐漸發(fā)展成為地理科學(xué)和測(cè)繪科學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。事實(shí)上，在這個(gè)概念被提出之前，實(shí)際意義上的VGI應(yīng)用與研究已經(jīng)存在。早在1995年，已有研究者通過召集志愿者進(jìn)行站點(diǎn)定位任務(wù)(site location task)，并進(jìn)一步通過對(duì)志愿者行為的分析驗(yàn)證了空間決策系統(tǒng)的有效性[6]。時(shí)至今日，VGI已經(jīng)變得眾所周知，各類與之相關(guān)的應(yīng)用與研究逐年增加。

本文參考文獻(xiàn)[7—8]對(duì)VGI相關(guān)研究進(jìn)展的分析方法，從國(guó)際權(quán)威科技文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)Web of Science中對(duì)VGI相關(guān)論文進(jìn)行檢索，并依據(jù)主題詞進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗后，共獲取到1025篇VGI相關(guān)研究論文。對(duì)這1025篇論文依據(jù)發(fā)表年份和關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果如圖1所示。在對(duì)論文關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，相似關(guān)鍵詞的存在會(huì)影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果對(duì)VGI相關(guān)研究主題的變化的反應(yīng)能力。因此，本文首先對(duì)關(guān)鍵詞出現(xiàn)的詞頻進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)涉及論文數(shù)量排名靠前的原始關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，在排除掉影響主題統(tǒng)計(jì)效果的2個(gè)關(guān)鍵詞“VGI”和“OSM”后，對(duì)其余關(guān)鍵詞中詞頻排名前15的關(guān)鍵詞首先依據(jù)含義進(jìn)行內(nèi)部合并，并按詞頻遞補(bǔ)原始關(guān)鍵詞，最終得到15個(gè)論文主題詞。隨后，依據(jù)前15個(gè)論文主題詞對(duì)后續(xù)未被討論的原始關(guān)鍵詞及其詞頻進(jìn)行模糊檢索與人工合并(合并規(guī)則見表1)，最終得到依據(jù)論文主題詞對(duì)VGI相關(guān)研究主題隨年份統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，如圖1(b)所示。對(duì)主題詞進(jìn)行模糊檢索時(shí)使用的關(guān)鍵詞見表1。模糊檢索關(guān)鍵詞用于匹配到與該主題近似相關(guān)的原始關(guān)鍵詞，最終的主題詞所包含的原始關(guān)鍵詞則進(jìn)一步通過人工篩選排除掉意義錯(cuò)誤的部分，以保證參與主題統(tǒng)計(jì)的關(guān)鍵詞的正確。

表1 VGI論文主題詞合并方式

觀察圖1可知，從1995年開始到2007年VGI的概念正式提出之前，VGI的相關(guān)工作與研究主要集中在GIS領(lǐng)域；2007年后，尤其是自2010年以來，VGI相關(guān)研究數(shù)量開始大幅度增長(zhǎng)。同時(shí)，如圖1(b)所示，VGI相關(guān)研究的主題隨時(shí)間推移越發(fā)豐富，對(duì)VGI數(shù)據(jù)本身的討論(主題crowdsourcing與challenges成為VGI研究領(lǐng)域的熱門話題，其與地理信息系統(tǒng)(GIS)的聯(lián)系越來越緊密，土地利用、社交媒體等領(lǐng)域也開始越來越多地應(yīng)用VGI數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析。圖1的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，與VGI相關(guān)的研究從正式提出的2007年到2021年不斷增加，且呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)。

圖1 VGI相關(guān)研究論文數(shù)量與論文主題詞隨年份變化

2.2 主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)平臺(tái)

VGI數(shù)據(jù)平臺(tái)作為VGI數(shù)據(jù)獲取過程中的關(guān)鍵一環(huán)，為VGI相關(guān)研究提供了數(shù)據(jù)支撐與保障。隨著VGI的發(fā)展，平臺(tái)所提供的數(shù)據(jù)內(nèi)容不再局限于傳統(tǒng)的二維地理要素?cái)?shù)據(jù)，如地圖(地表覆蓋)數(shù)據(jù)，而是進(jìn)一步包含了帶地理位置信息的圖像數(shù)據(jù)，如街景圖像，更豐富的三維地理信息被包含到VGI平臺(tái)中來。通過對(duì)前述1025篇文章中所用數(shù)據(jù)名稱的提取和統(tǒng)計(jì)可以發(fā)現(xiàn)一共有13個(gè)常見的主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)平臺(tái)，具體見表2。其中，Moovit、SightsMap在2012年創(chuàng)立，Mapillary在2013年創(chuàng)立，其余平臺(tái)除Gateway to Astronaut photography of earth創(chuàng)建時(shí)間不明確外，均在2010年前已創(chuàng)立并運(yùn)營(yíng)；除Clickworkers-be a martin和Panoramio平臺(tái)外，其余平臺(tái)均持續(xù)運(yùn)營(yíng)至今，其中最為著名且被廣泛使用的數(shù)據(jù)平臺(tái)OpenStreetMap更是在2004年就已創(chuàng)立，時(shí)至今日其數(shù)據(jù)量還在不斷增長(zhǎng)，并逐漸成為許多地理分析與應(yīng)用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[9-10]。同時(shí)，VGI數(shù)據(jù)平臺(tái)收集的數(shù)據(jù)類型從地表覆蓋矢量數(shù)據(jù)，到街景數(shù)據(jù)、地理位置數(shù)據(jù)和公共交通數(shù)據(jù)，涵蓋了日常使用所涉及的幾類常用數(shù)據(jù)，表明VGI數(shù)據(jù)及平臺(tái)具有良好的可持續(xù)性和實(shí)用性。

表2 VGI相關(guān)研究論文涉及的主動(dòng)式VGI 空間數(shù)據(jù)平臺(tái)

同時(shí)，本文結(jié)合獲取到的1025篇論文對(duì)出現(xiàn)頻次較高、至今仍然運(yùn)營(yíng)的10個(gè)主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析(截至2021年)，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示。可以發(fā)現(xiàn)，在VGI相關(guān)研究中，英國(guó)開發(fā)的OpenStreetMap平臺(tái)(及其所提供的數(shù)據(jù))最為熱門，其相關(guān)研究達(dá)到720篇；其次是Flickr、Wikimapia和Foursquare，三者均在100篇以上的論文中被提及，但依據(jù)文獻(xiàn)[11]的研究，結(jié)合觀察圖2中Wikimapia相關(guān)研究數(shù)量隨年份變化的子圖，可以發(fā)現(xiàn)Wikimapia的關(guān)注度正在下降；而Mapillary作為2013年開始運(yùn)營(yíng)的后起之秀，其相關(guān)研究已達(dá)22篇，并總體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，說明其已逐步成為新興的重要VGI數(shù)據(jù)平臺(tái)。

圖2 VGI相關(guān)研究論文涉及的主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)平臺(tái)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

2.3 主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)的相關(guān)研究

2.3.1 針對(duì)VGI數(shù)據(jù)本身的相關(guān)研究

與傳統(tǒng)方式獲取的地理空間數(shù)據(jù)不同，VGI數(shù)據(jù)由公眾參與貢獻(xiàn)，數(shù)據(jù)獲取過程缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的約束，存在數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊、噪聲信息多等問題[12-13]。因此，對(duì)VGI數(shù)據(jù)進(jìn)行理論研究成為了VGI數(shù)據(jù)研究領(lǐng)域的重要課題，并主要圍繞如下兩個(gè)子課題來進(jìn)行分析：①VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估；②VGI數(shù)據(jù)用戶特征與貢獻(xiàn)模式。

2.3.1.1 VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估

對(duì)VGI數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估時(shí)，依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的相關(guān)規(guī)定與文獻(xiàn)[14]的研究，主要從位置精度、主題精度、完整性、時(shí)間精度和邏輯一致性和可用性6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)依據(jù)主動(dòng)式VGI空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢驗(yàn)方法，則可進(jìn)一步將VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的相關(guān)研究簡(jiǎn)化為兩大類[15]：①extrinsic quality assessment，通過與官方或商業(yè)參考數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較來實(shí)現(xiàn)對(duì)VGI數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估；②intrinsic quality assessment,不參考官方或商業(yè)數(shù)據(jù)集，而是通過數(shù)據(jù)內(nèi)在的分析，如元數(shù)據(jù)或自定義質(zhì)量指標(biāo)和概念來實(shí)現(xiàn)對(duì)VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估。

(1) 有參考數(shù)據(jù)集的VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估。在第一類相關(guān)研究中，文獻(xiàn)[16—19]參考官方數(shù)據(jù)集，實(shí)現(xiàn)了對(duì)法國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和伊朗(德黑蘭市)的OSM數(shù)據(jù)集的總體質(zhì)量評(píng)估，發(fā)現(xiàn)OSM數(shù)據(jù)集質(zhì)量存在異質(zhì)性，在城市地區(qū)數(shù)據(jù)覆蓋好、質(zhì)量更高，農(nóng)村及偏遠(yuǎn)地區(qū)則在數(shù)據(jù)總體質(zhì)量上存在不足。文獻(xiàn)[20—21]則基于外部參考數(shù)據(jù)集對(duì)OSM中的興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)估。前者參考了Foursquare的興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)OSM中美國(guó)紐約曼哈頓地區(qū)的咖啡店興趣點(diǎn)進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)估；后者參考了意大利統(tǒng)計(jì)局、意大利文化和旅游部發(fā)布的官方博物館和文化機(jī)構(gòu)調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)意大利的OSM興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了總體質(zhì)量評(píng)估。以上對(duì)OSM興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量研究表明，OSM的興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)集整體具有良好的質(zhì)量，但文獻(xiàn)[21]研究表明OSM的POI數(shù)據(jù)在主題精度和邏輯一致性上存在部分錯(cuò)誤，仍有待提高。文獻(xiàn)[13，22—24]參考官方和商業(yè)數(shù)據(jù)集(如德國(guó)的TomTom數(shù)據(jù)集)，對(duì)德國(guó)、伊朗、加拿大和美國(guó)全國(guó)或代表城市的OSM線狀要素?cái)?shù)據(jù)(如路網(wǎng)數(shù)據(jù))進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)估；文獻(xiàn)[25]對(duì)比谷歌地圖(Google map)和必應(yīng)地圖(Bing map)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了愛爾蘭地區(qū)的OSM道路數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)價(jià)；文獻(xiàn)[26]則以百度地圖和谷歌地圖為對(duì)比數(shù)據(jù)，選取了國(guó)內(nèi)外4個(gè)城市為研究區(qū)進(jìn)行了OSM道路數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估。以上對(duì)OSM線狀要素?cái)?shù)據(jù)的質(zhì)量研究表明，OSM的線狀要素?cái)?shù)據(jù)整體質(zhì)量良好、與商業(yè)數(shù)據(jù)集質(zhì)量相當(dāng)，但同樣存在異質(zhì)性和質(zhì)量的不均衡。同時(shí)，文獻(xiàn)[13]還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)要素類型與線狀要素?cái)?shù)據(jù)質(zhì)量存在相關(guān)性。文獻(xiàn)[27]則參考官方數(shù)據(jù)與谷歌街景(Google street view)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)世界各國(guó)主要道路上Mapillary數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估，其結(jié)果表明，Mapillary數(shù)據(jù)完整性強(qiáng)，具有良好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。文獻(xiàn)[28—29]參考官方數(shù)據(jù)集，對(duì)OSM建筑物地基線數(shù)據(jù)進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)估。前者在2012年針對(duì)德國(guó)北萊茵—威斯特法倫州和薩克森州的研究表明，OSM建筑物數(shù)據(jù)完整性較差且具有異質(zhì)性，質(zhì)量有待提高；后者在2014年對(duì)德國(guó)慕尼黑地區(qū)的研究則表明OSM建筑物數(shù)據(jù)雖然在屬性數(shù)據(jù)的完整性上存在一定不足，但地理數(shù)據(jù)完整性良好，整體具備良好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。二者的研究結(jié)果表明，OSM數(shù)據(jù)質(zhì)量隨時(shí)間推移、數(shù)據(jù)量增加而提高，且OSM數(shù)據(jù)質(zhì)量存在較強(qiáng)的異質(zhì)性，隨研究區(qū)域變化而變化。

(2) 無參考數(shù)據(jù)集的VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估。不參考外部數(shù)據(jù)集的相關(guān)研究則主要集中于對(duì)VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估方法的設(shè)計(jì)。文獻(xiàn)[30]提出VGI概念質(zhì)量框架，以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)VGI數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估。在國(guó)內(nèi)，文獻(xiàn)[31]提出一個(gè)針對(duì)VGI數(shù)據(jù)的質(zhì)量檢驗(yàn)框架，實(shí)現(xiàn)了VGI數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制和評(píng)估。文獻(xiàn)[32—41]設(shè)計(jì)了新的質(zhì)量指標(biāo)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)VGI空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估。文獻(xiàn)[42—50]則從數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)者的角度出發(fā)，依據(jù)歷史編輯和用戶貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)模型以計(jì)算可信度，并以可信度作為質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)VGI空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估。與其他文獻(xiàn)不同，文獻(xiàn)[51]對(duì)興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估方法進(jìn)行了分類匯總與驗(yàn)證，并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步得到了新的標(biāo)準(zhǔn)化興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)，為興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估方法的選擇和指標(biāo)設(shè)計(jì)提供了參考。文獻(xiàn)[52]引入了Benford定律的概念來實(shí)現(xiàn)對(duì)VGI空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估。以上方法均取得了良好的質(zhì)量評(píng)估效果。文獻(xiàn)[53—54]利用圖像地理標(biāo)記位置與所估計(jì)相機(jī)實(shí)際位置間的距離來實(shí)現(xiàn)對(duì)Flickr和Panoramio這兩個(gè)眾源圖像空間數(shù)據(jù)的位置精度的評(píng)估，文獻(xiàn)[55]則利用反向視域分析實(shí)現(xiàn)了對(duì)Flickr的地理標(biāo)記位置精度的評(píng)估。此外，文獻(xiàn)[34，47]在設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)的同時(shí)，還提供了可用于VGI空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的Python和QGIS工具箱拓展工具，實(shí)現(xiàn)了VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的工程化。

(3) 綜合性VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估。一些研究則結(jié)合了以上兩類方法，來更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)VGI數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估。文獻(xiàn)[56—57]結(jié)合官方參考數(shù)據(jù)集、研究區(qū)域內(nèi)來自Flickr的帶地理標(biāo)記的圖像數(shù)據(jù)集和OSM數(shù)據(jù)自身的歷史和幾何特征，實(shí)現(xiàn)了法國(guó)巴黎地區(qū)的OSM數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估。其結(jié)果表明，OSM數(shù)據(jù)的質(zhì)量通常隨地理對(duì)象的版本更新而提升，同時(shí)，興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)具有更明顯的波動(dòng)性。文獻(xiàn)[58]則利用來自谷歌和必應(yīng)地圖的航空或衛(wèi)星影像作為參考數(shù)據(jù)集，對(duì)參考數(shù)據(jù)集首先進(jìn)行目視估計(jì)，并研究算法對(duì)目視估計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)全球OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量(完整性)評(píng)估。該方法發(fā)現(xiàn)OSM中全球道路網(wǎng)絡(luò)完成度平均已達(dá)83%，具備良好的實(shí)用價(jià)值，同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)在密度最高和最低的區(qū)域，OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)都具備良好的完整性，且OSM路網(wǎng)數(shù)據(jù)的完整性受到許多非技術(shù)因素的影響，如開放程度和國(guó)家政策。文獻(xiàn)[59]結(jié)合遙感影像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)美國(guó)拉斯維加斯OSM建筑物地基線數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估。在該方法中，參考數(shù)據(jù)不再來自官方繪制的矢量地圖數(shù)據(jù)，而是來自遙感影像中建筑物提取結(jié)果。最終結(jié)果表明，該方法可以有效地提取建筑物并實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑物質(zhì)量的評(píng)估，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)OSM中建筑物地基線數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。

總體來說，現(xiàn)有VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估的研究工作已相當(dāng)全面，涵蓋了各類空間要素，也有對(duì)VGI數(shù)據(jù)質(zhì)量隨時(shí)間變化的相關(guān)研究，在評(píng)估方法和質(zhì)量指標(biāo)方面也有不少創(chuàng)新。最新的研究報(bào)告表明，VGI數(shù)據(jù)(主要是OSM數(shù)據(jù))質(zhì)量在全球范圍內(nèi)具有很大的不均勻性，但是總體的趨勢(shì)是一致的，即數(shù)據(jù)質(zhì)量是一直在提升的。在歐洲(特別是西歐)和北美地區(qū)，OSM數(shù)據(jù)除了位置精度，其余各方面均可以與官方制圖數(shù)據(jù)媲美，特別是在興趣點(diǎn)的完整性、準(zhǔn)確性和更新頻率等方面，OSM數(shù)據(jù)是優(yōu)于官方制圖數(shù)據(jù)的。在亞洲和其他洲的一些發(fā)展中國(guó)家，OSM數(shù)據(jù)的完整性正在逐漸飽和，但是其他質(zhì)量指標(biāo)方面距離官方數(shù)據(jù)還有不小的差距。需要指出的是，現(xiàn)在所有的研究工作都是針對(duì)單一地圖要素進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的，至今沒有針對(duì)多個(gè)地圖要素同時(shí)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究工作。

2.3.1.2 VGI數(shù)據(jù)用戶特征與貢獻(xiàn)模式

VGI數(shù)據(jù)用戶特征與貢獻(xiàn)模式分析有助于研究人員更好地了解數(shù)據(jù)源，助力數(shù)據(jù)源的選擇和相關(guān)研究。文獻(xiàn)[60]對(duì)2006—2013年OSM的歷史貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了VGI社區(qū)的區(qū)域活動(dòng)、社區(qū)發(fā)展、環(huán)境災(zāi)害等影響VGI數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)行為的內(nèi)部和外部因素。文獻(xiàn)[61—63]基于全球或地區(qū)的OSM歷史數(shù)據(jù)，對(duì)OSM的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)模式進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了OSM數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)中存在地區(qū)不平等和參與不平等情況，且貢獻(xiàn)者在繪制不同對(duì)象時(shí)有優(yōu)先級(jí)。同時(shí)，OSM數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)還會(huì)受到重大事件的影響，這與文獻(xiàn)[60]的研究結(jié)果一致。文獻(xiàn)[64—65]除了對(duì)OSM數(shù)據(jù)進(jìn)行貢獻(xiàn)模式的分析，還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)者的分類，這一結(jié)果將進(jìn)一步幫助OSM數(shù)據(jù)的質(zhì)量評(píng)估工作。文獻(xiàn)[27，66]對(duì)Mapillary的用戶特征和貢獻(xiàn)模式進(jìn)行了分析，討論了Mapillary數(shù)據(jù)的地理分布和用戶貢獻(xiàn)等方面的歷史變化，發(fā)現(xiàn)在Mapillary中同樣存在用戶貢獻(xiàn)不平等的情況，且貢獻(xiàn)存在明顯的季節(jié)性變化。同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)Mapillary貢獻(xiàn)的不平等性小于OSM。文獻(xiàn)[67]基于美國(guó)推特和Flickr的數(shù)據(jù)對(duì)二者的時(shí)空模式和貢獻(xiàn)者特征進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)二者的空間分布與美國(guó)的行政邊界和路網(wǎng)存在高度相關(guān)性，且Flickr在旅游景點(diǎn)等特殊地點(diǎn)有更好的表現(xiàn)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，推特和Flickr的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)量與貢獻(xiàn)者的教育水平有關(guān)。文獻(xiàn)[68]使用了Panoramio和Flickr在美國(guó)加利福尼亞州的數(shù)據(jù)，對(duì)二者的照片貢獻(xiàn)模式進(jìn)行了探索和對(duì)比，發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)出不同的時(shí)空分布。Flickr的照片貢獻(xiàn)量逐年上升，而Panoramio的照片貢獻(xiàn)量呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)。同時(shí)，F(xiàn)lickr在大城市地區(qū)具有更好的數(shù)據(jù)量，而Panoramio則在特定的農(nóng)村地區(qū)表現(xiàn)更好，如國(guó)家森林所在區(qū)域。文獻(xiàn)[11]則對(duì)Wikimapia的貢獻(xiàn)特征進(jìn)行了分析，除了基礎(chǔ)的時(shí)空特征分析外，該研究還通過采訪前開發(fā)人員，對(duì)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)模型和社區(qū)特征進(jìn)行了討論。研究發(fā)現(xiàn)，相較在高收入國(guó)家更受關(guān)注的OSM，Wikimapia在低收入和中等收入國(guó)家比OSM更受歡迎。同時(shí)，研究也揭示了Wikimapia平臺(tái)熱度逐步下降的情況，為平臺(tái)的未來發(fā)展趨勢(shì)研究提供了參考。

2.3.1.3 其他研究方向

除以上兩個(gè)重點(diǎn)研究方向外。質(zhì)量控制也是VGI數(shù)據(jù)實(shí)際應(yīng)用前的重要一環(huán)[2]。同時(shí)，隨著研究需求的變化，多源數(shù)據(jù)融合、用戶隱私、VGI數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)中的破壞行為發(fā)現(xiàn)等研究方向也逐漸受到關(guān)注。在質(zhì)量控制方面，文獻(xiàn)[69]通過判定數(shù)據(jù)有效性、重復(fù)性等性質(zhì)提出了一種VGI數(shù)據(jù)清理模型，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制和冗余數(shù)據(jù)的去除，為VGI數(shù)據(jù)的管理提供了便利。文獻(xiàn)[70]開發(fā)了一種針對(duì)OSM數(shù)據(jù)的噪聲處理模型，實(shí)現(xiàn)了OSM數(shù)據(jù)的質(zhì)量提升。文獻(xiàn)[71]提出了一種基于遙感影像匹配的方法，對(duì)OSM數(shù)據(jù)進(jìn)行精度驗(yàn)證與改善。文獻(xiàn)[72]則引入地理規(guī)則來實(shí)現(xiàn)OSM數(shù)據(jù)中不一致信息的發(fā)現(xiàn)，并將其用于OSM數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證與提升。在多源數(shù)據(jù)融合方面，文獻(xiàn)[73]研究了OSM道路數(shù)據(jù)和興趣點(diǎn)數(shù)據(jù)的眾源地理信息融合方法，實(shí)現(xiàn)了VGI數(shù)據(jù)的一致性匹配和屬性信息的擴(kuò)充。文獻(xiàn)[74]探索了Landsat和OSM數(shù)據(jù)的融合方法，用于支持快速土地利用/土地覆被制圖。文獻(xiàn)[75]以VGI道路數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，提出了高效道路數(shù)據(jù)融合的算法，為全面和細(xì)節(jié)層次豐富的道路數(shù)據(jù)的生產(chǎn)提供了幫助。文獻(xiàn)[76]通過評(píng)估多源開放地理數(shù)據(jù)內(nèi)部及彼此之間一致性，為多源開放地理數(shù)據(jù)的集成提供了指導(dǎo)。文獻(xiàn)[77]融合了來自法國(guó)公共機(jī)構(gòu)的開放公共記錄數(shù)據(jù)和來自維基百科的VGI空間數(shù)據(jù)，并使用遙感影像數(shù)據(jù)作為輔助，實(shí)現(xiàn)了對(duì)1920—2020年法國(guó)火車站的地理編碼，并形成了地理編碼數(shù)據(jù)集。文獻(xiàn)[78]則嘗試對(duì)4個(gè)法國(guó)地區(qū)的遙感影像地表覆蓋解譯VGI數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，以更好地更新權(quán)威的土地利用數(shù)據(jù)庫(kù)。在用戶隱私方面，文獻(xiàn)[79]在2011年就對(duì)地理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(GeoWeb服務(wù))中產(chǎn)生的實(shí)際或預(yù)期的隱私損害進(jìn)行了探討，并為解決此類損害提出了預(yù)防和補(bǔ)救措施。文獻(xiàn)[80]從VGI活動(dòng)的全環(huán)節(jié)中涉及的對(duì)象，包括主辦方、貢獻(xiàn)者和用戶的角度，對(duì)VGI活動(dòng)中的法律注意事項(xiàng)進(jìn)行了概述。文獻(xiàn)[81]則闡述了VGI數(shù)據(jù)獲取和基于VGI數(shù)據(jù)的服務(wù)過程中的數(shù)據(jù)隱私和責(zé)任問題。文獻(xiàn)[82]從技術(shù)角度出發(fā)，提出了一種集成的、基于組件的VGI隱私感知可視化方法，對(duì)降低志愿者的隱私風(fēng)險(xiǎn)提供了支持。在破壞行為發(fā)現(xiàn)方面，文獻(xiàn)[83]對(duì)OSM中的數(shù)據(jù)破壞行為進(jìn)行總結(jié)歸納和規(guī)則設(shè)計(jì)，建立了基于規(guī)則的破壞行為發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。文獻(xiàn)[84]則進(jìn)一步構(gòu)建了OSM故意破壞行為數(shù)據(jù)的語料庫(kù)，二者均嘗試了對(duì)OSM中的數(shù)據(jù)破壞行為進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)，并取得了一定效果。除此之外，文獻(xiàn)[85]使用了德國(guó)海德堡地區(qū)輪椅使用者在城市旅行試驗(yàn)期間收集的多個(gè)GPS軌跡數(shù)據(jù)，對(duì)人行道數(shù)據(jù)進(jìn)行了挖掘和建立，以豐富OSM數(shù)據(jù)中的人行道和輪椅路線信息。文獻(xiàn)[86—87]分別建立了對(duì)VGI社區(qū)活動(dòng)和志愿者動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析的框架，以提高對(duì)VGI平臺(tái)的社區(qū)協(xié)同方案、志愿者需求等方面的認(rèn)知，為VGI社區(qū)的協(xié)同工作和持續(xù)運(yùn)營(yíng)提供了幫助。

以上這些針對(duì)VGI數(shù)據(jù)的理論研究提升了學(xué)者對(duì)VGI數(shù)據(jù)的認(rèn)知，幫助了VGI數(shù)據(jù)的獲取和質(zhì)量控制，并為后續(xù)VGI數(shù)據(jù)的實(shí)際應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

2.3.2 利用VGI數(shù)據(jù)開展的相關(guān)研究和實(shí)際應(yīng)用

VGI數(shù)據(jù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涉及城市規(guī)劃、土地利用、三維重建、災(zāi)害管理和旅游等各個(gè)方面。

在城市規(guī)劃相關(guān)的研究領(lǐng)域，文獻(xiàn)[88]基于Flickr數(shù)據(jù)對(duì)城市中心邊界的發(fā)現(xiàn)和城市結(jié)構(gòu)研究進(jìn)行了探索。文獻(xiàn)[89]使用Flickr數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)城市中建筑物的功能類別，為城市規(guī)劃提供了指導(dǎo)。文獻(xiàn)[90]則使用OSM數(shù)據(jù)對(duì)自行車相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了比較，為用戶使用OSM尋找自行車基礎(chǔ)設(shè)施和行業(yè)人員基于OSM數(shù)據(jù)進(jìn)行程序開發(fā)提供了指導(dǎo)。

在土地利用方面，文獻(xiàn)[91—92]探索了使用OSM數(shù)據(jù)自動(dòng)生成土地利用和土地覆蓋圖的方法。文獻(xiàn)[93]結(jié)合OSM數(shù)據(jù)和開放遙感數(shù)據(jù)，成功創(chuàng)建了土地覆蓋圖。文獻(xiàn)[94]基于OSM數(shù)據(jù)和哨兵衛(wèi)星數(shù)據(jù)，繪制出了城市公共綠地圖。文獻(xiàn)[95]則結(jié)合OSM數(shù)據(jù)與多源遙感影像，制作了撒哈拉以南的非洲地區(qū)城市擴(kuò)張數(shù)據(jù)集，以幫助城市化相關(guān)研究。除OSM數(shù)據(jù)外，文獻(xiàn)[96]以Geo-Wiki和Degree Confluence Project平臺(tái)獲取的VGI數(shù)據(jù)為參考，對(duì)土地利用遙感數(shù)據(jù)的分類精度進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為土地覆蓋信息獲取方式的選擇提供了參考。文獻(xiàn)[97—98]分別單獨(dú)使用Flickr數(shù)據(jù)和結(jié)合Foursquare與Flickr數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市土地利用情況的跨國(guó)繪制。

在三維重建領(lǐng)域，文獻(xiàn)[99]探索了基于OSM數(shù)據(jù)和來自開放地形數(shù)據(jù)的高度信息生成交互式三維城市模型的可能。文獻(xiàn)[100]提出了使用OSM數(shù)據(jù)進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境映射的方法，為基于VGI數(shù)據(jù)的高細(xì)節(jié)層次三維建筑物模型的生成提供了支持。文獻(xiàn)[101]則基于OSM數(shù)據(jù)，進(jìn)一步探索了高細(xì)節(jié)層次三維建筑物模型的自動(dòng)化生成方法。文獻(xiàn)[102]通過結(jié)合OSM數(shù)據(jù)和機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字表面模型的持續(xù)更新，降低了數(shù)字表面模型更新的成本，并且為建筑物的變化檢測(cè)提供了思路。文獻(xiàn)[103]則結(jié)合OSM數(shù)據(jù)與多源遙感數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了基于VGI數(shù)據(jù)的LoD1級(jí)別建筑物三維重建。文獻(xiàn)[104]結(jié)合多源VGI數(shù)據(jù)和用戶交互，在不使用遙感和點(diǎn)云數(shù)據(jù)情況下實(shí)現(xiàn)了低成本的高細(xì)節(jié)層次簡(jiǎn)單建筑物的三維重建。

在災(zāi)害管理方面，文獻(xiàn)[105]將VGI數(shù)據(jù)應(yīng)用于快速洪水損失估算，為災(zāi)后重建計(jì)劃提供了指導(dǎo)。文獻(xiàn)[106]根據(jù)VGI數(shù)據(jù)分布范圍廣、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)提出了一種基于VGI的災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，使減少潛在受災(zāi)地區(qū)的人員和財(cái)產(chǎn)損失成了可能。文獻(xiàn)[107]使用VGI數(shù)據(jù)和其他公開數(shù)據(jù)源(如政府開放數(shù)據(jù))設(shè)計(jì)模型，以支持災(zāi)后響應(yīng)和救援的決策。文獻(xiàn)[108]使用OSM數(shù)據(jù)識(shí)別洪水風(fēng)險(xiǎn)元素，為災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和應(yīng)急計(jì)劃的制定提供了幫助。文獻(xiàn)[109]使用VGI數(shù)據(jù)來評(píng)估密西西比海岸在卡特里娜颶風(fēng)后的災(zāi)后恢復(fù)情況，為災(zāi)后重建政策執(zhí)行情況的總結(jié)和新政策的設(shè)計(jì)提供了參考。文獻(xiàn)[110]基于受災(zāi)地百度熱力圖數(shù)據(jù)，提出了一種大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的救援物資需求動(dòng)態(tài)估計(jì)模型，該模型主要針對(duì)城市洪水災(zāi)害設(shè)計(jì)，為城市洪水災(zāi)害中的物資調(diào)度提供了支持。文獻(xiàn)[111]通過對(duì)包括眾包制圖在內(nèi)的多種快速災(zāi)害信息收集方法進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為眾包制圖更受歡迎，且響應(yīng)快、成本低，對(duì)應(yīng)急響應(yīng)速度的改善具有積極意義。

在旅游方面，文獻(xiàn)[112]通過核密度估算方法對(duì)收集到的九寨溝景區(qū)的VGI圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行多時(shí)空尺度分析，發(fā)現(xiàn)VGI數(shù)據(jù)對(duì)旅游景點(diǎn)關(guān)注格局的表征具有重要作用，為景點(diǎn)推薦和景點(diǎn)規(guī)劃提供了參考。文獻(xiàn)[113]提出了一種算法來生成風(fēng)景路線選擇數(shù)據(jù)集，以更好地支持旅行者的旅行路線規(guī)劃。文獻(xiàn)[114]則基于VGI和公共開放數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了多標(biāo)準(zhǔn)方法實(shí)現(xiàn)了西班牙埃斯特雷馬杜拉(Extremadura)的鄉(xiāng)村旅游潛力的評(píng)估，該結(jié)果能夠輔助鄉(xiāng)村旅游規(guī)劃政策的制定。文獻(xiàn)[115]開發(fā)了一套工作流程，使用Flickr數(shù)據(jù)來監(jiān)控和評(píng)估地區(qū)的災(zāi)后旅游恢復(fù)情況，并對(duì)災(zāi)后旅游恢復(fù)的時(shí)空知識(shí)進(jìn)行了探索，為如何實(shí)現(xiàn)災(zāi)后旅游業(yè)的恢復(fù)提供了支持。文獻(xiàn)[116]設(shè)計(jì)了基于VGI數(shù)據(jù)的旅游路線推薦平臺(tái)，豐富了旅行者游玩路線的選擇。文獻(xiàn)[117]結(jié)合Twitter和OSM數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了旅游景點(diǎn)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，為旅行者制定計(jì)劃提供了幫助。

3 眾源地理信息發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

基于前文對(duì)眾源地理信息發(fā)展現(xiàn)狀的總結(jié)與分析，結(jié)合當(dāng)前及未來一段時(shí)間的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，本節(jié)就眾源地理信息發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)提出一些思考和觀點(diǎn)。

3.1 VGI的發(fā)展機(jī)遇

近年來，眾源地理信息的發(fā)展迎來了巨大機(jī)遇。一方面，智能手機(jī)、自動(dòng)駕駛等數(shù)據(jù)采集手段的革新使得普通民眾貢獻(xiàn)地理數(shù)據(jù)越發(fā)容易。如今，一位普通的愛好者可以隨時(shí)采集附加位置信息的照片、視頻、甚至街景的全景影像，也可以隨時(shí)在移動(dòng)設(shè)備上對(duì)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注和編輯。在這一背景下，以O(shè)penStreetMap和Mapillary為代表的眾源地理信息平臺(tái)都迎來了參與者的持續(xù)增長(zhǎng)，積累了大量數(shù)據(jù)，為眾源地理信息的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。另一方面，地理空間數(shù)據(jù)的多源化已經(jīng)成為時(shí)代的必然趨勢(shì)。隨著數(shù)字孿生城市等概念的提出，構(gòu)筑現(xiàn)實(shí)世界全空間、高精度、高實(shí)時(shí)的數(shù)字表達(dá)成為現(xiàn)實(shí)需求，而傳統(tǒng)的地理空間數(shù)據(jù)生產(chǎn)方法已經(jīng)無法支撐這些場(chǎng)景，需要加入眾源地理信息等額外數(shù)據(jù)源，構(gòu)建地理實(shí)體多源、多角度的表達(dá)。在這一背景下，地理空間數(shù)據(jù)受到空前重視，眾源地理信息作為達(dá)成全球制圖的重要手段正受到更多關(guān)注。

既往研究加深了筆者對(duì)眾源地理信息的理解。對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的研究確認(rèn)了眾源地理信息的價(jià)值，討論了眾源地理信息相對(duì)于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)與不足，為應(yīng)用提供了指引；對(duì)用戶和貢獻(xiàn)行為的研究加深了對(duì)于數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程的認(rèn)識(shí)，提出可能的質(zhì)量影響因素；而在城市規(guī)劃、三維重建等領(lǐng)域的探索性應(yīng)用則不斷拓展著眾源地理信息的可能應(yīng)用范圍，也為在使用數(shù)據(jù)時(shí)如何揚(yáng)長(zhǎng)避短提供了線索。這些研究不僅有助于有效利用眾源地理信息，也為相關(guān)項(xiàng)目的發(fā)展提供了寶貴的參考。經(jīng)過十多年的積累，眾源地理信息已經(jīng)不再是一種質(zhì)量可疑、應(yīng)用前景不明的新興事物，而是經(jīng)過眾多研究證實(shí)的高價(jià)值數(shù)據(jù)源，眾源地理信息的發(fā)展遵循獨(dú)特規(guī)律，經(jīng)由與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)不同的開放協(xié)作過程，產(chǎn)生可以支撐各類應(yīng)用的開放數(shù)據(jù)。

3.2 VGI發(fā)展的瓶頸

在眾源地理信息發(fā)展的初期，制約其發(fā)展的主要因素是數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。一方面，人們總是擔(dān)心大量的匿名貢獻(xiàn)者不具備測(cè)繪和地理方面的專業(yè)知識(shí)，從而導(dǎo)致所貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量較低。另一方面，由于網(wǎng)絡(luò)匿名性而存在的地圖涂鴉和惡意修改案例時(shí)有發(fā)生，也讓很多人覺得眾源地理信息的質(zhì)量不能保證。實(shí)踐證明，眾源地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的發(fā)展是符合林納斯定理的，即隨著貢獻(xiàn)者數(shù)量的增加，數(shù)據(jù)質(zhì)量會(huì)越來越好，因?yàn)殄e(cuò)誤或低質(zhì)量的數(shù)據(jù)很快會(huì)被其他貢獻(xiàn)者修改。惡意修改的行為可以通過平臺(tái)的自動(dòng)識(shí)別機(jī)制來避免，同時(shí)這種現(xiàn)象也因?yàn)樨暙I(xiàn)者社團(tuán)的曝光和譴責(zé)大大地減少。

對(duì)于OSM這種已經(jīng)在許多地區(qū)成功產(chǎn)出了高質(zhì)量數(shù)據(jù)集的項(xiàng)目而言，區(qū)域不平衡性是數(shù)據(jù)質(zhì)量的主要擔(dān)憂的問題。除發(fā)達(dá)國(guó)家以外，大部分地區(qū)的數(shù)據(jù)質(zhì)量仍存在著或多或少的不足。盡管隨著OSM項(xiàng)目的整體進(jìn)步這些地區(qū)的數(shù)據(jù)正逐漸改善，但能否最終達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)據(jù)質(zhì)量仍然需要時(shí)間檢驗(yàn)。形成不平衡性的原因有很多，包括項(xiàng)目知名度，語言、文化、政治因素，甚至互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施等都可能為當(dāng)?shù)氐腣GI項(xiàng)目發(fā)展帶來變數(shù)。人道主義OSM團(tuán)隊(duì)(HOT)在海地等地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)所表明，舉辦針對(duì)特定地區(qū)的制圖活動(dòng)可以解決部分問題，但是形成本土的志愿者社區(qū)可能才是區(qū)域數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的最終解決方案。

縱觀OSM的發(fā)展歷史可以看出，這個(gè)平臺(tái)是因?yàn)?010年1月12日的海地地震而走入公眾視野的。因?yàn)槿蛑驹刚叩耐献?，OSM在短短兩天時(shí)間之內(nèi)繪制了海地整個(gè)國(guó)家非常翔實(shí)的道路交通地圖，給聯(lián)合國(guó)救援隊(duì)伍提供了強(qiáng)有力的地理信息保障。借助全球媒體的報(bào)道，OSM變得廣為人知，全世界的熱心志愿者找到了通過繪制地圖來貢獻(xiàn)愛心的機(jī)會(huì)。在以后的發(fā)展過程中，OSM數(shù)據(jù)雖然被應(yīng)用于很多不同的領(lǐng)域，但是人道主義制圖始終是其發(fā)展的主要推動(dòng)力。Mapillary實(shí)際上是在OSM的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在最開始的幾年中，它的主要貢獻(xiàn)者與OSM的是同一群人，他們使用全球協(xié)作制圖的理念來采集街景數(shù)據(jù)作為OSM數(shù)據(jù)的有效補(bǔ)充。

其余的VGI項(xiàng)目(表2)影響力都很有限，無論是數(shù)據(jù)本身還是貢獻(xiàn)者，都局限于某個(gè)特定的區(qū)域或國(guó)家，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到覆蓋全球的規(guī)模。主要的原因是它們的平臺(tái)形式和所收集的數(shù)據(jù)跟OSM和Mapillary幾乎完全重疊，很難吸引新用戶的注意力。所以，新的VGI平臺(tái)必須要采集完全不同于OSM和Mapillary的地理信息數(shù)據(jù)，這樣才能用足夠的動(dòng)機(jī)去吸引志愿者的參與。近些年來，也有幾個(gè)收集三維建筑物和無人機(jī)數(shù)據(jù)的VGI平臺(tái)，但是參與貢獻(xiàn)者寥寥無幾。制約這些平臺(tái)發(fā)展的主要原因是交互式可視化的限制問題，貢獻(xiàn)者上傳的數(shù)據(jù)不能直接與虛擬地理空間銜接起來，產(chǎn)生一種即時(shí)即視的滿足感，在很大程度上削弱了貢獻(xiàn)者的成就感，從而失去參與貢獻(xiàn)的動(dòng)力。

以三維建筑物VGI平臺(tái)為例，除上述可視化的原因外，制約其發(fā)展的還有如下幾個(gè)關(guān)鍵因素：①利用軟件手工制作LoD3(帶有精細(xì)的屋頂和墻面模型)的三維建筑物模型的難度比較大，對(duì)志愿者的基本技能要求比較高；②由于建筑物在第三維上所表現(xiàn)出來的復(fù)雜幾何信息，在線三維編輯的工作量往往比較大，志愿者往往容易失去耐心；③在線三維編輯需要志愿者自己上傳質(zhì)量比較好的墻面照片，給志愿者提出了額外的要求，不僅要有照相設(shè)備還需要外業(yè)工作；④多人在線三維編輯大大增加了計(jì)算量，無論是對(duì)志愿者終端設(shè)備還是對(duì)平臺(tái)服務(wù)器都提出了很高的要求；⑤三維屋頂很難通過志愿者手工繪制的方式產(chǎn)生。除此之外，人們對(duì)三維建筑物的理解還停留在三維可視化的階段，具備語義信息的精細(xì)三維建筑物并沒有真正地被應(yīng)用到實(shí)際工程中。因此，人們滿足于谷歌地球和微軟虛擬地球中的三角網(wǎng)加紋理式的三維建筑物模型，覺得沒有必要?jiǎng)邮衷谝粋€(gè)不知名的平臺(tái)參與貢獻(xiàn)三維建筑物數(shù)據(jù)。

盡管如此，還是有理由相信，未來覆蓋全球的精細(xì)三維建筑物模型一定并且只能通過眾源的方式來完成，因?yàn)樵S多貧窮和欠發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)沒有能力和資源來完成這樣的任務(wù)。首先，現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)可以基本完成利用高分辨率遙感影像自動(dòng)化制作覆蓋全球的三維LoD2建筑物數(shù)據(jù)的任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，VGI三維建筑物平臺(tái)的主要任務(wù)是結(jié)合OSM和高質(zhì)量街景數(shù)據(jù)交互式制作三維建筑物，主要是門窗和其他墻面物體的繪制工作。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、三維可視化技術(shù)和硬件設(shè)備的快速發(fā)展，三維在線交互式操作將會(huì)變得更加方便和容易，從而降低三維操作的技術(shù)難度和復(fù)雜度。其次，人工智能的發(fā)展將會(huì)自動(dòng)識(shí)別三維墻面目標(biāo)，使得志愿者的主要工作由三維繪制變成選擇任務(wù)和手動(dòng)糾錯(cuò)，工作量因此大大減少，理想情況下，用戶甚至無須掌握任何三維建模技能就可以完成大部分信息的錄入。最后，未來智慧城市的發(fā)展，會(huì)展現(xiàn)出對(duì)三維精細(xì)建筑物模型的巨大需求，惠及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，這必將給全球志愿者貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)提供巨大的動(dòng)力。

3.3 有待解決的技術(shù)難題

眾源地理信息的進(jìn)一步應(yīng)用仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。相關(guān)研究盡管在數(shù)據(jù)完整性和幾何精度等方面對(duì)眾源地理數(shù)據(jù)給出了積極的評(píng)價(jià)，但是仍然發(fā)現(xiàn)其在屬性完整性等方面存在顯著不足。此外，數(shù)據(jù)的不平衡性是制約眾源地理信息數(shù)據(jù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題，不同數(shù)據(jù)類型、不同區(qū)域的數(shù)據(jù)質(zhì)量可能存在巨大差異，這使得數(shù)據(jù)應(yīng)用的成功經(jīng)驗(yàn)可能很難復(fù)制。

數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)方面，盡管基于信度的內(nèi)部質(zhì)量模型是一個(gè)有前景的方向，距離形成一個(gè)更精細(xì)、更具可操作性的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法仍有不小的差距。多源數(shù)據(jù)融合方面，眾源地理信息還不能很好地與其他來源的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度融合增強(qiáng)，達(dá)到克服自身固有缺陷的目的。從根本上說，眾源地理信息的生產(chǎn)作為一種匿名的群體行為，很難準(zhǔn)確刻畫背后的貢獻(xiàn)者動(dòng)機(jī)。以O(shè)penStreetMap為例，平臺(tái)存在著個(gè)人貢獻(xiàn)、組織貢獻(xiàn)、批量導(dǎo)入、機(jī)器人自動(dòng)修正等迥然不同的貢獻(xiàn)行為，還可能包含惡意破壞的行為，很難用單一的模型對(duì)這些行為進(jìn)行刻畫。而從貢獻(xiàn)來源對(duì)最終數(shù)據(jù)進(jìn)行闡述和評(píng)價(jià)構(gòu)成了更大的難題。

隨著相關(guān)平臺(tái)的發(fā)展，不斷積累的數(shù)據(jù)為筆者研究和理解這些問題提供了更多素材，但是也對(duì)數(shù)據(jù)處理能力提出了更高的挑戰(zhàn)，如何在數(shù)據(jù)增長(zhǎng)的背景下，仍能在較大規(guī)模的時(shí)空尺度下開展分析是今后需要不斷投入的議題，需要研究者不斷集合大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)的最新成果，開發(fā)更加強(qiáng)大的處理工具。

眾源地理信息的開放平臺(tái)使得每個(gè)人都有機(jī)會(huì)隨時(shí)隨地貢獻(xiàn)和獲取地理信息數(shù)據(jù)，這也給人們帶來兩個(gè)關(guān)鍵問題：隱私和信息安全。未來，眾源地理信息必定包含更加豐富的數(shù)據(jù)類型，在時(shí)空領(lǐng)域的覆蓋也會(huì)變得更廣和更細(xì)。在這種情況下，既保護(hù)普通人的隱私不被他人公布在公共平臺(tái)，又保護(hù)貢獻(xiàn)者的隱私不被他人獲取，是一個(gè)亟待解決的難題。此外，如何保證信息安全也是眾源地理信息平臺(tái)面臨的一個(gè)重要難題。由于數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)的匿名機(jī)制，涉及國(guó)家安全的敏感信息可能被有意或無意地公布在互聯(lián)網(wǎng)上。對(duì)此，相關(guān)機(jī)構(gòu)需要盡快制定詳細(xì)和切實(shí)可行的眾源地理信息數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)通過制定法律和完善眾源地理信息平臺(tái)機(jī)制等方法來解決這個(gè)問題。

4 總結(jié)與展望

本文首先對(duì)眾源地理信息進(jìn)行了嚴(yán)格的定義和類別劃分，然后對(duì)主動(dòng)式地理信息的相關(guān)研究和應(yīng)用做了系統(tǒng)性的梳理。通過對(duì)1995年以來1025篇VGI相關(guān)文獻(xiàn)的統(tǒng)計(jì)與分析，筆者發(fā)現(xiàn)人們普遍關(guān)心眾源地理信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，因此很多已有的研究聚焦于數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)，包括對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量新方法和新指標(biāo)的研究，以及通過研究貢獻(xiàn)者的貢獻(xiàn)時(shí)空行為來間接驗(yàn)證數(shù)據(jù)質(zhì)量。近些年來的相關(guān)研究證明，隨著用戶的持續(xù)貢獻(xiàn)，眾源地理信息數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量不斷提高，特別是開放街區(qū)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的完整性越來越好，幾何精度與位置精度也在不斷提升，在很多國(guó)家和地區(qū)開放街區(qū)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)質(zhì)量已經(jīng)被證明超過了官方數(shù)據(jù)和商業(yè)數(shù)據(jù)。由于覆蓋面廣、免費(fèi)獲取和數(shù)據(jù)質(zhì)量相對(duì)較高，近些年來，眾源地理信息數(shù)據(jù)越來越多地被當(dāng)成重要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用到地理和測(cè)繪相關(guān)的研究工作中。同時(shí)，越來越多商業(yè)公司和公共機(jī)構(gòu)開始使用眾源地理信息數(shù)據(jù)來支持相關(guān)應(yīng)用和公共服務(wù)。

總體而言，眾源地理信息數(shù)據(jù)的發(fā)展是非常正面和積極的，越來越多的人開始接受和支持這種新型的地理信息數(shù)據(jù)采集方式。筆者也看到，眾源地理信息數(shù)據(jù)在研究和應(yīng)用方面起的作用越來越大，正變得不可或缺。很多國(guó)家和地區(qū)的測(cè)繪主管部門也逐漸開始重視現(xiàn)有的眾源地理信息平臺(tái)，甚至把它們視為測(cè)繪地理信息的一個(gè)重要輔助數(shù)據(jù)來源。特別是在數(shù)據(jù)更新方面，眾源地理信息顯示出傳統(tǒng)測(cè)繪無法比擬的靈活性和實(shí)時(shí)性，因此很多國(guó)家在制定數(shù)字化戰(zhàn)略的時(shí)候已經(jīng)把眾源機(jī)制(或市民參與)定義為一種重要的數(shù)字化策略和手段。

未來，隨著眾源地理信息的發(fā)展與普及，相關(guān)的科學(xué)研究方面也會(huì)涌現(xiàn)出更多更新的機(jī)遇。第一，眾源地理信息數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)估會(huì)繼續(xù)被當(dāng)成一個(gè)重要的研究課題。當(dāng)前的評(píng)估方法和質(zhì)量指標(biāo)需要根據(jù)眾源地理信息數(shù)據(jù)的特征重新調(diào)整，從而形成一套新的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系和理論標(biāo)準(zhǔn)。第二，在眾源地理信息平臺(tái)方面，需要研究并集成更多的人工智能方法與技術(shù)，用于自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)和自動(dòng)探測(cè)錯(cuò)誤，從而減少志愿者的手工操作。第三，跨平臺(tái)眾源地理信息數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出巨量、多時(shí)空尺度、異質(zhì)、異構(gòu)的特性，因此需要定義能兼顧這些特征的新的特征描述算子，用于準(zhǔn)確高效的時(shí)空操作(如數(shù)據(jù)融合、時(shí)空查詢、數(shù)據(jù)增值和再生產(chǎn)等任務(wù))和數(shù)據(jù)管理工作。第四，在可視化方面，目前的眾源地理信息平臺(tái)和其他可視化平臺(tái)一樣，無法很好地解決信息堆砌和非空間信息的可視化問題，因此需要從理論上去研究在任意比例尺變化的情況下更符合人們視覺感知的地物符號(hào)化方法。此外，還需要研究個(gè)性化的可視化方法。第五，目前針對(duì)志愿者的研究，僅限于對(duì)其貢獻(xiàn)行為模式的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)分析。未來的眾源地理信息平臺(tái)將會(huì)有更多的志愿者隨時(shí)隨地貢獻(xiàn)更多種類的數(shù)據(jù)，這使得筆者有可能去研究更多的與人類活動(dòng)有關(guān)的各種問題，從而更好地改善環(huán)境、更有效地應(yīng)對(duì)各種自然災(zāi)害。與此同時(shí)，需要從平臺(tái)和志愿者兩個(gè)角度同時(shí)研究倫理問題，以解決包括隱私在內(nèi)的各種社會(huì)問題。

可以預(yù)見，隨著通信技術(shù)和移動(dòng)終端設(shè)備軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，眾源地理信息的發(fā)展前景會(huì)越來越好，并很快變成與傳統(tǒng)測(cè)繪一樣重要的空間地理信息數(shù)據(jù)獲取方式，甚至有可能逐漸取代傳統(tǒng)測(cè)繪，從而變成主流的空間地理信息采集方式。在這個(gè)發(fā)展過程中，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，眾源地理信息必定會(huì)發(fā)展成為市民科學(xué)(citizen science)的一個(gè)重要分支，被融合在人們工作和生活的每一個(gè)角落。在此之前，還需要解決一系列的難題和挑戰(zhàn)。因此，建議盡快發(fā)展自己的眾源地理信息數(shù)據(jù)平臺(tái)，從而保證在任何情況下的數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)自主權(quán)。