城市操作系统（Urban Operation System，简称UOS）是连接城市智能基础设施和智慧场景的基础，实现基于同一时空本底下的城市全要素的数据互联互通，协调各类智能应用的高效配合，有效支撑城市的精细化治理。在城市操作系统的框架体系下充分挖掘利用城市海量数据，将多源异构数据进行融合汇聚，并在同一时空本底下实现真实世界形态的数字孪生，进而对融合的数据进行转换、抽取、计算、挖掘、分析、预测以及共享，最终应用到城市各个行业的方方面面，从而去解决城市中的交通、规划、环境、能耗、安全、商业、医疗等城市多维问题，改善城市运行效率，提升城市治理能力和质量。
2019年最热门的电影莫过于《复仇者联盟4》，幸存的复仇者们为了扭转乾坤，借助量子时空穿梭机精确的回到历史的特定的时间点和特定的位置上，并拿到了6颗无限宝石，然后在当前的世界上打造了新的无限手套，打了响指，化成灰的人全部复活！不同时空的人与物发生了交集，成功完成了一系列原本无法解决的各个问题，最终拯救了世界……
时空穿梭这一说法似乎只能是存在于科幻作品中，在现实中或许就根本不存在。但我们可以借助数字化的手段去实现现实无法实现的时空穿梭。实现时空穿梭的条件就是需要建立时空的大数据，而我们今天说的城市操作系统的基础就是时空的大数据。我们先说一下时空数据的定义：时空大数据指的是大数据与地理时空数据的融合，即以地球为对象、基于统一时空基准，与位置相关联的地理要素或现象的数据集，具有空间维度、属性维度和时间维度等基本特征，是现实地理世界空间结构与空间关系各要素的数量、质量特征及其随时间变化而变化的形态数据的总和。
城市操作系统中的时空大数据基本特征如下：
城市数据大体量：城市操作系统的数据体量非常大，随着科技的不断进步，互联网、物联网、智能感知、云计算、5G等技术的迅速发展，人类的行为轨迹、生命特征，自然气象、市政等行为都会被感知、记录和存储，并最终用于挖掘、分析和预测。这些数据的汇集从TB到PB级别。
城市数据种类繁多：城市系统的数据来源大而广、多而杂，这里不仅包括了政务数据、个人数据、企业数据、服务保障机构数据还包括各类基础设施数据、物联网感知数据以及庞大的历史数据，那么对于转换到城市操作系统就可以归纳为城市个体数据、空间数据、文档、音频、视频和IOT数据。
时空大数据具有时间和空间维度上的特点：基于点、线、面、体的三维位置数据，具有复杂的拓扑关系、方向关系和精确的度量关系，随时间的演变而变化的，位置在变化，属性也在变化。
城市要素的连续性和可变性：指大数据每时每刻都在快速变化，同时会具备一定的连续性。城市要素生命周期端到端的数据流转，实现全数据的表达。
时空大数据对于城市操作系统的作用是什么？
支撑基于GIS的时空计算能力：由于时空大数据具备空间几何特征的属性，所以可以基于空间特征进行空间几何运算、叠加分析、网络拓扑等相关计算，同时会以地形分析为基础进行地形分析。时空大数据的核心是为时空一体化的计算服务提供支撑，提供地空、地上、地下二三维的空间计算能力。同时基于对时间的纵向拉伸，对空间进行扩展，多维度的展示场景元素的形态变化，进而实现个性化的时空数据的专题服务。
支撑时空数据可视化：借助时空大数据的特性，可以为城市操作系统提供从宏观数据到微观数据、从城市到单体到构件、从过去到现状的多维空间数据的可视化展示。同时提供了二三维矢量数据、栅格数据、专题图、第三方开源地图、矢量瓦片、OGC等地图可视化能力。
支撑数据挖掘与分析能力：在时空大数据的基础上，通过GIS+BIM+IOT建立全时空、全要素的城市数字孪生模型，进而利用基础数据分析、时空分析、关联分析等实现动态分析挖掘服务，提供增值的线性数据产品分析和空间发展分析。
依托城市大数据，使城市操作系统具备了复刻现实世界的能力，再依托多维融合的技术，进而实现了完整的数字化的现实世界，让一切皆有可能，将过去、现在和未来连接在一起，最终使城市操作系统具备了时空穿梭的能力。