林志哲
摘 ?要:計算機云技術(shù)與GIS的結(jié)合使得GIS的海量數(shù)據(jù)處理效率得到了質(zhì)的飛躍。云GIS利用計算機云技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)備進行大規(guī)模計算來完成GIS中的任務(wù)處理劃分、分布式存儲、查詢檢索、虛擬化等各種關(guān)鍵性操作,大大改善了傳統(tǒng)GIS中海量數(shù)據(jù)管理能力的不足,為現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)密集型和計算密集型GIS提供了高性能的處理技術(shù),完成了GIS自身的變革,擴展了市場規(guī)模及應(yīng)用領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞:云技術(shù);云GIS;海量數(shù)據(jù)
中圖分類號:P206 ? ? 文獻標(biāo)識碼:A ? ? ?文章編號:1006-8937(2015)02-0063-02
1 ?GIS的概述
地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,簡稱GIS)是以地理學(xué)相關(guān)科學(xué)理論為依據(jù),以計算機軟硬件技術(shù)作為支撐的一門綜合性的交叉學(xué)科,它的發(fā)展程度取決于其各個分支學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r。
近年來,計算機學(xué)科中的云技術(shù)是一個非常熱門的話題,云技術(shù)的發(fā)展速度非常快,涵蓋的學(xué)科領(lǐng)域也極其廣泛,對于GIS來說,云技術(shù)的結(jié)合將為其帶來革命性的發(fā)展。
GIS中的地理計算是其核心內(nèi)容之一,它是由計算科學(xué)發(fā)展而來、用于進行研究地理空間復(fù)雜性等相關(guān)數(shù)據(jù)的需要而產(chǎn)生的。當(dāng)今時代背景下,GIS學(xué)科迫切需要計算密集型、數(shù)據(jù)密集型以及海量并發(fā)數(shù)據(jù)訪問等技術(shù)與算法,而云技術(shù)則可以很好地滿足這些需求,因此GIS與云的結(jié)合也就變得順理成章了。有了云技術(shù)的支撐,意味著GIS的數(shù)據(jù)、軟硬件等技術(shù)壁壘已經(jīng)被打破,系統(tǒng)的擴展變得非常靈活,資源獲取變得非常容易。所以在當(dāng)前環(huán)境下,使用云技術(shù)結(jié)合GIS來解決相關(guān)領(lǐng)域中的問題,已經(jīng)成為了一項非常熱門的研究話題。
2 ?云GIS的發(fā)展
2.1 ?云GIS的定義與特征
云GIS是以計算機云技術(shù)的方法、技術(shù)與理論為依托,結(jié)合GIS來進行應(yīng)用領(lǐng)域拓展的一套結(jié)構(gòu)體系,是用以實現(xiàn)當(dāng)今大數(shù)據(jù)時代的海量空間數(shù)據(jù)存取與處理等操作的可依賴平臺。云GIS能夠提供高效率的數(shù)據(jù)處理與計算能力,可以解決GIS學(xué)科領(lǐng)域中數(shù)據(jù)密集型以及計算密集型等各類問題,它的實質(zhì)就是把計算機云技術(shù)的軟硬件以及GIS的地理空間信息相結(jié)合,使GIS平臺能夠高效并且方便地部署到以云技術(shù)為支撐的云端設(shè)備之上,以按需獲取的方式為基準(zhǔn),提供具有彈性的、基于Web的服務(wù)。
2.2 ?云GIS的發(fā)展現(xiàn)狀
在國外,云GIS已經(jīng)在很多商業(yè)模式和產(chǎn)品架構(gòu)上取得了良好的實踐,例如ESRI公司,它是全球首家支持云GIS產(chǎn)品的廠商,成功實現(xiàn)了GIS在云技術(shù)中的服務(wù)與部署模式,并將其云GIS平臺應(yīng)用于亞馬遜網(wǎng)。
國內(nèi)方面相對國外起步較晚,發(fā)展也較為緩慢,目前很少有一個真正的云GIS產(chǎn)業(yè)平臺出現(xiàn),但是很多企業(yè)用到了云GIS的一些相關(guān)技術(shù),例如國內(nèi)的“美團”外賣網(wǎng)與“餓了么”外賣網(wǎng)等餐飲外賣網(wǎng)站,整合了地理位置系統(tǒng)與云技術(shù)來進行外賣平臺的搭建,另外一些國內(nèi)政府的政務(wù)平臺利用基于GIS的云服務(wù)中心來為城市提供某些方面的公共服務(wù)。
2.3 ?云GIS的發(fā)展趨勢
云GIS的發(fā)展趨勢主要有三個方向:公有云、私有云以及混合云。
①公有云指的是以廣域網(wǎng)服務(wù)商平臺為基礎(chǔ)而提供的云技術(shù)平臺,其服務(wù)群體為所有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的公眾,一般來說任何合法的網(wǎng)民都能夠使用該平臺并得到應(yīng)有的服務(wù)。
②私有云指的是服務(wù)商為局域網(wǎng)(例如企業(yè)內(nèi)部)量身定做的專用云技術(shù)系統(tǒng),其服務(wù)對象為某個具體的企事業(yè)單位,私有云只存在于特定的企事業(yè)單位內(nèi)部并且只服務(wù)于該企事業(yè),由于私有云這種“量身定做”的特性,所以它提供的服務(wù)質(zhì)量是非常安全可靠的。
③混合云指的是把公有云和私有云二者結(jié)合使用的云技術(shù)平臺。
3 ?云GIS的關(guān)鍵技術(shù)研究進展與應(yīng)用
3.1 ?分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)
由于云GIS中的空間數(shù)據(jù)具有異構(gòu)、海量、多時空、多尺度以及多源等特點,所以會導(dǎo)致平臺中的數(shù)據(jù)空間往往雜亂而無序,因此分布式存儲技術(shù)被應(yīng)用到云GIS之上,通過使用該技術(shù)來確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性與可靠性。
目前,云GIS一般采用基于HBase、BigTable、NoSQL等數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行管理與存儲空間數(shù)據(jù),并且通過空間數(shù)據(jù)連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)SDE以及REST接口來進行統(tǒng)一調(diào)用與訪問,同時,其中的分布式緩存技術(shù)也可以加快服務(wù)的響應(yīng)速度和降低服務(wù)器的壓力。技術(shù)方面,谷歌的非開源GFS以及Hadoop的開源HDFS是目前兩種主流的數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。
2.2 ?資源虛擬化技術(shù)
資源虛擬化技術(shù)在計算機領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用,它實現(xiàn)了資源邏輯的抽象與統(tǒng)一表示,從邏輯上出發(fā)對所有資源進行統(tǒng)一整理,從而實現(xiàn)資源共享。同時虛擬化技術(shù)在WEB服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲管理等各方面發(fā)揮了很大的作用,大大提高了資源利用率,降低了管理復(fù)雜度,從而控制了運營成本。但是虛擬化技術(shù)并不能解決海量數(shù)據(jù)的管理與維護等問題,所以與云GIS的結(jié)合勢在必行。
當(dāng)前,虛擬化技術(shù)已經(jīng)成為云GIS中的關(guān)鍵技術(shù)之一,在云GIS中,虛擬化技術(shù)主要包含應(yīng)用虛擬化與資源虛擬化:應(yīng)用虛擬化主要解決云GIS服務(wù)器中的數(shù)據(jù)處理、邏輯關(guān)系、人機交互、格式轉(zhuǎn)換等方面的GIS專業(yè)應(yīng)用,應(yīng)用虛擬化將系統(tǒng)操作界面與應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)本地遷移工作,方便用戶進行本地交互與實時結(jié)果顯示,而數(shù)據(jù)的實時處理則在“云”上來完成;資源虛擬化將云GIS平臺中的軟硬件劃分為多個虛擬資源進行裂分或者將多個虛擬資源整合為一個虛擬資源進行聚合,通過各種邏輯抽象化,可以為GIS平臺提供多種可用虛擬機,這些虛擬機可以運行多種操作系統(tǒng),并且保持資源的獨立性,從而確保了整個云GIS平臺運行的可靠性。
3.3 ?虛擬化數(shù)據(jù)管理技術(shù)
云GIS是由大量的分布式服務(wù)器互相連接而形成,需要并行地為互聯(lián)網(wǎng)接入使用者提供各種服務(wù),并且要對海量數(shù)據(jù)空間進行數(shù)據(jù)處理與分析,在傳統(tǒng)GIS結(jié)構(gòu)中,空間的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能單一并且效率低下,容易成為整個GIS的性能瓶頸,而虛擬化數(shù)據(jù)管理技術(shù)則可以很好地解決在這個問題。在空間數(shù)據(jù)管理方面,虛擬化數(shù)據(jù)管理技術(shù)具備在線更新與離線應(yīng)用功能,可以使得系統(tǒng)、部門、層級之間能夠互相交互、自動同步、快速遷移數(shù)據(jù),實現(xiàn)了多級別、多終端的分布式數(shù)據(jù)管理;在分布式服務(wù)器管理方面,虛擬化數(shù)據(jù)管理技術(shù)能夠使得服務(wù)器群進行協(xié)同工作,使得相關(guān)業(yè)務(wù)的部署以及順利運行得到了保障,同時,由于自動化、智能化方法的運用,可以確保大規(guī)模系統(tǒng)運營的穩(wěn)定性。
3.4 ?云GIS技術(shù)應(yīng)用案例
國內(nèi)比較典型的基于云GIS應(yīng)用之一體現(xiàn)在某市政府的試點Web平臺云服務(wù)中心,這個Web服務(wù)中心目前主要提供政務(wù)與公共兩方面的服務(wù),其政務(wù)內(nèi)容主要限于內(nèi)外部之間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換,公共內(nèi)容則關(guān)系到個人、團體以及企業(yè)等各方面,涉及到的部門由環(huán)保、國土及交通等,除此之外,該市的試點云GIS還用到了兩個核心內(nèi)容:數(shù)據(jù)虛擬化和應(yīng)用虛擬化。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
4 ?結(jié) ?語
云GIS是一種新興的技術(shù),目前的發(fā)展方向面臨兩極分化,一方面趨向于專業(yè)化、企業(yè)化的發(fā)展方向,這要求云GIS能夠深度整合到各個行業(yè)的主營業(yè)務(wù)當(dāng)中,為其提供強大的空間數(shù)據(jù)信息支持;另一方面趨向于平民化、大眾化的發(fā)展方向,其目的在于為公共事業(yè)服務(wù),提供包括餐飲、交通、購物、旅游等在內(nèi)的各個領(lǐng)域相關(guān)信息服務(wù),從宏觀上來說,這兩種趨勢分別和公有云以及私有云兩種云GIS系統(tǒng)相對應(yīng)。
從技術(shù)方面來說,云GIS將會提供一種高效、穩(wěn)定、環(huán)保、低成本的支撐平臺,使用云技術(shù)來共享海量數(shù)據(jù)使得GIS打破了傳統(tǒng)的“小圈子”,將信息服務(wù)帶入了“大圈子”,給眾多實力不足的企業(yè)帶來了擴展市場規(guī)模的便利,實現(xiàn)了GIS服務(wù)革命性的突破。
云GIS平臺所展現(xiàn)出的靈活性、高效性以及擴展性都將幫助GIS與各個生活領(lǐng)域的數(shù)據(jù)信息完成快速接軌,云技術(shù)必然成為GIS學(xué)科發(fā)展的良好機遇。
參考文獻:
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