地理信息系统（GIS）是提供地理信息数据的存储、读取和分析等功能的软件，具有信息载体多样性、多维性、数据处理能力强和嵌入性，广泛应用于城市规划、国土管理、公共设施管理、交通运输和环境评估等多个领域。随着各类数据获取的巨量拓展，以及数据存储成本指数级下降，时空数据、空天数据与传统GIS形成了强大的融合发展态势。

时空数据和空天数据是两个相关但有所区别的概念

  时空数据（spatio-temporal data）是指具有时间元素并随时间变化而变化的空间数据，是描述地球环境中地物要素信息的一种表达方式。时空数据更侧重于描述和分析地理空间对象在时间、空间和属性三个方面的固有特征，呈现出多维、语义、时空动态关联的复杂性。它需要研究时空大数据多维关联描述的形式化表达、关联关系动态建模与多尺度关联分析方法。

空天数据（aerospace data）狭义上主要来自天基和空基，例如基于天基平台的GNSS数据和各类卫星遥感数据等，基于空基平台的航拍影像、视频数据等。广义上，空天数据定义为涵盖Spatial（空，即地理空间）和Space（天，即宇宙空间）的地海空天各类与位置相关数据。空天数据侧重于移动对象、空间/时空、遥感等多模态数据的混合存储、查询与分析服务，解决空天大数据使用流程复杂、使用门槛高、应用效率低的问题。

  总结来说，时空数据更侧重于时间和空间维度上的数据特征及其动态变化，而空天数据则侧重于天基和空基平台产生的与位置相关的数据，包括地理空间和宇宙空间的数据。两者虽然有所侧重，但在实际应用中往往相互关联，共同支撑着对地观测、城市管理、环境监测等多种应用场景。

GIS是空天数据和时空数据的重要基础引擎

  GIS在处理空天数据和时空数据方面发挥着核心作用。传统上，GIS或遥感图像处理平台软件是时空数据处理的核心，强调平台专业性。GIS提供了空间数据的管理和分析功能，使得空天数据和时空数据能够得到有效的组织和处理。在技术架构上，GIS也在向计算下推演进，将业务关键计算下推到数据库与大数据系统，可以直接利用存储计算下推、并行化处理、GPU/FPGA异构计算加速能力实现数据本地计算。随着云技术的发展，GIS也在向云原生转变。云原生GIS系统提供了免切片存储、时空一体、动态计算、智能分析全新架构的云原生空天大数据平台。时空大数据是基础大数据和业务大数据的融合，即关于观测对象的基础信息加上各领域和行业的应用信息。时空框架下的大数据同时具有时间和空间两大维度，现实世界中的数据超90%是时空数据。空天技术与大数据的融合成为空天技术领域热门的难题。在时空框架下的大数据，能有效提高数据中的有效信息率，实现数据的增值。

  GIS的未来技术趋势，将更加注重多比例尺、多尺度和多维空间数据的表达，以及三库一体化的数据结构方向，这将改变以图层为处理基础的组织方式，实现直接面向空间实体的数据组织，使多源空间数据的录入与融合成为可能。

可信数据空间建设中的GIS力量

  近日，国家数据局发布《可信数据空间发展行动计划（2024—2028年）》（下称《行动计划》），这是国家层面首次针对可信数据空间这一新型数据基础设施进行前瞻性的系统布局。数据空间可视为网络空间在人机物融合发展趋势下衍生出的新形态，是围绕现实世界的人或物所构建的全量数据集。数据应用运行在特定数据空间内，以满足各类场景化需求，实现数据价值最大化释放。数据空间的概念自2005年提出至今，核心目标主要聚焦私域数据跨域互联（发布和发现数据）、互通（传输和调度数据）、互操作（访问和使用数据）。所谓的“域（domain）”从最初相对单一的数据管理系统领域，逐步延伸至业务域、管辖域、信任域、时空域等多个维度和层次。

  可信数据空间建设的核心目标之一就是促进复杂主体间的数据安全、高效互联互通，并进一步挖掘和释放数据的潜在价值。GIS在整合和分析城市多源复杂数据方面有着独特能力，是城市复杂管理中最重要的支撑引擎，将在可信数据空间建设中发挥重要作用。在合肥，以GIS/BIM为基础的城市生命线安全工程入选了国家数据局发布了首批50个城市全域数字化转型典型案例，通过运用数字化手段，对城市燃气、供水、排水、供热、综合管廊、桥梁等设施进行实时监测，并建立起覆盖地上地下的城市基础设施数据库。这个案例是可信数据空间建设的雏形。另外，智慧社区通过建立可信数据基础设施，以城市信息模型作为多方数据聚合的载体，打造共建共治共享、可信可视可持续的智慧社区新模式。这表明未来，通过可信空间下多方数据在GIS上的聚合应用，社区管理和服务将走向新的广阔天地。各行业各部门通过数据的交互联动，共同提升社区治理和服务水平。

GIS与空天数据、时空数据在电力能源领域强大应用

  能源电力基础设施作为重要的城市要素之一，具有显著的时空属性。GIS作为采集、分析、处理空间数据的成熟系统，在电力行业的应用现状和未来发展中占据重要地位。随着空天数据的发展和完善，为能源电力自身的管理以及服务经济社会发展带来了全新的思维视角，同时也提供了探索潜藏规律、实现新管理新服务的全新工具和方法。GIS作为基础引擎，可以最大限度地将内外部有关信息集成起来，为电力系统管理和决策者提供全面多元化的决策依据，涉及负荷预测、电网规划、经济运行、资源管理、社会服务、民生保障等多个方面。通过GIS的数据融合、精确空间分析，电力企业能够更好地管理和优化其电力网络，提高服务质量，降低运营成本，并确保电力供应的可靠性和可持续性。