3.29 空间计算

空间计算包含一系列围绕位置这个主题的构想、解决方案、工具和技术。通过这些构成要素，空间计算建立对于位置的新认识——如何理解、交流和展现人们与位置的关系，以及人们如何穿梭于位置之间。全球定位系统 (GPS) 的广泛使用帮助国家公园的徒步游客、湖中的划船者、造访新位置的儿童、出租汽车 ( 例如优步司机和自动驾驶汽车等 )、无人驾驶航天器掌握他们的位置、附近的设施，以及到达目的地的路线规划。

大型组织利用空间计算来进行选址、资产追踪、设施管理、导航以及物流；科学家利用全球导航卫星系统或者 GNSS [24] （例如全球定位系统，或者说 GPS）追踪濒危物种，从而更好地理解动物的行为；农民利用这些技术来支持精细农业，进而增加粮食产量并且降低成本。虚拟地球[14] （例如谷歌地图和地球天气查看软件 NASA World Wind）用一种有趣的、交互式的方式帮助教授小学生关于他们的地理邻居以及全球范围内的地理信息（例如夏威夷附近的 Wini 海底山、火星和月球上的地外风景以及斯隆数字巡天）。随着最近自然灾害频发（例如2012 年的飓风桑迪），谷歌地图让数百万人能看到地球卫星影像从而帮助提升应急响应与灾难恢复服务的速度[26] 。在 2010 海地地震期间，市民志愿者提交实时的当地地理信息给基于众包的地理信息网站 OpenStreetMaps，在他们的帮助下，灾后道路地图得以创建[44] 。

在接下来的 10 年中，空间计算会有一些改革性功能。例如，现在的路线寻找是基于最短旅行时间或距离，但不少公司正在试验生态导航，即寻找一条路线，在这条路线上消耗的燃料，以及排放的温室气体最少；避免左转的智能导航，帮助著名快递公司 UPS 每年节省了超过 300 万加仑燃料[20] ；如果消费者，包括车队所有者和公共交通使用生态导航服务，每年节省的燃油量可以增加数倍。

由于手机的普遍性，我们可以收集地球和居住在地球上的人类各个方面的信息[17] 。研究表明，用户每天携带的内置有运动检测器的手机可以在数秒内检测到地震的发生[11] 。导航服务公司（例如 Waze，）逐渐开始利用手机记录来估算拥堵的高速公路上的交通等级。利用信息化基础设施，帮助我们将地球整体作为一个复杂系统来理解的需求也在日益增长（例如起始于美国国家科学基金会的地球立方体 Earth Cube，）。 技 术 的 进步大幅度促进了信息的收集，以及地球系统的实验和仿真。这导致了地球科学数据的指数级增长，我们调节地球系统模型多种现象的能力也得到了显著的提高。这种技术进步对于帮助我们理解地球正在发生的改变是至关重要的，比如地球的物理现象（例如海洋、大气和陆地的改变）、生物现象（例如植物、动物和生态系统的改变）以及社会现象（例如气候变化[19] 、经济的可持续发展，对食物、能量和水系之间相互作用的理解[36]和互联自动驾驶汽车[1] ）。

近几十年来，在研究空间计算方面涌现了大量的工作，大多数文献都与地理环境方面相关。仅仅在一篇杂志文章上向广大计算社区描述这项跨领域研究的广度和深度是十分困难的，因此这篇文章的目标分为两部分：首先基于 2012 计算社区协会空间计算研讨会上分享的进展基础上，给大家分享关于空间计算的一个广阔的视角；然后对于一个更大的计算社区在这个跨学科领域扮演的角色，展开更为广泛的讨论。我们通过描述研讨会上的一些例子进行讨论。这些例子之间并没有优先级关系，也不具有综合性；更多例子参见附录和Shekhar 等人的著作[52] 。最后，不止于文中提到的例子，我们提倡对这个跨学科领域进行更多的支持。同样，我们引入了研讨会上的一些数字和图表描绘这个领域中的社会故事和愿景。