空间计算最初是为了对地图及其他地理数据进行计算和分析，其影响集中在高度专业化的学科领域。从那时起，空间计算技术的一系列变革已经深深地融入人类社会，从概念、应对措施、工具、技术到系统，这些东西让人们对“位置”有了新的理解，极大地改变了人民的生活，为工业、医疗、交通和家庭中的人机交互方式带来新的发展方向。

　　物理世界和数字世界不断整合

　　想象一个80多岁的老人，独居，能自如使用轮椅，她家中的所有对象都被数字化编入；所有传感器和控制对象的设备都已启用互联网；她家的数字地图已与对象地图合并。

　　这个场景的核心就是“空间计算”，是将虚拟现实（VR）和增强现实（AR）应用程序整合在一起的物理和数字世界的下一个步骤。所做的一切都是为虚拟现实和增强现实应用所做的，它可以对通过云连接的对象进行数字化处理，使传感器和马达相互反应，并创建真实世界的数字表示形式。如今它又增加了空间映射功能，使计算机“协调器”可以跟踪和控制人在数字或物理世界中移动时物体的运动和交互。

　　与虚拟现实和增强现实一样，空间计算建立在计算机辅助设计（CAD）所熟悉的“数字孪生”概念之上。数字孪生是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。空间计算的软件算法可以把所有的人或者物转化为数字地图，以创建一个可以观察、量化和操纵的数字世界，甚至也可以操纵现实世界。

　　广泛应用于各行各业

　　说到空间计算革命性的成果之一，就不得不提到GPS（全球定位系统），它是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统。随着民用GPS的普及，通过诸如谷歌地图、Uber服务、地理位置标签、地域指向性服务等定位服务，空间计算极大地丰富了民众的生活，但在18世纪，“经度问题”却是科学领域最具挑战的问题之一。由于无法测量经度，在大航海时代，水手们一旦看不到地平线，也就意味着迷失方向。

　　GPS是GNSS（全球导航卫星系统）的案例之一，只要在4颗及以上的导航卫星覆盖下，就能获得位置与时间信息。GNSS的精确计时简化了人们的日常活动（比如电脑时钟同步）、监控移动对象的地理分布式传感网络（导弹、飞机、车辆与地壳构造板块）以及电力分配网络。随着科技水平的进步，无线通信技术和GPS技术越来越多地应用于日常生活的方方面面，现如今，GNSS以及相关基于位置的服务已广泛应用在商业、科学、追踪与监控领域。

　　向低价高性能转化更普及

　　GIS（地理信息系统）是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

　　在1854年，斯诺医生在伦敦地图上手工绘制宽街水泵附近的霍乱暴发热点，就算是针对小区域内单一种类疾病的分析也花了若干天。如今，公共卫生机构通过旨在发现疫情与热点的（如扫描统计）空间统计测试，就可以在大范围内监控传染病评分，并将这些事件与自然变化区分开来。

　　空间统计技术也常用于公共安全（比如高犯罪地域）、超大型积体电路设计（比如找出硅片缺陷集中区域）、天气预报（比如数据同化）、交通运输（比如事故多发地段）、矿业（比如克里金方法）、公共卫生（比如癌症群体检测）以及农业（比如为农业普查中的精细农业与抽样设计设置管理区域）等领域。

　　在将传统统计模型（比如线性回归、皮尔森相关系数）应用到地理数据方面时，空间统计理论（比如点过程、空间自相关、地址统计学）解决了独特的挑战（比如违反独立同分布假设）。尽管空间统计技术比传统的统计技术在计算与数据量上都要高出一个数量级，不过近几十年来，计算与数据技术也在逐渐趋向低价高性能，如传感器、空间数据库管理系统和GIS，从而推动空间统计方式的采用率，实现科学技术的普及应用。（本报综合）