GIS:我來解釋“云”

GIS本身是一種普適性很強的技術，它把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作集成在一起，作為獲取、處理、管理和分析地理空間數據的重要工具，非常適合在云上部署。現有的許多GIS應用，正是云計算的最好詮釋。

吳帥來到四惠地鐵站，習慣性地掏出手機簽到，別小看這個動作，它對用戶來說只是按一下鍵盤，但引發的卻是一個最簡單的云GIS服務——這條簽到指令在手機上促發GPS獲取當前座標，然后手機將座標信息交給LBS提供商的服務器，由LBS提供商在其服務器數據庫中獲取周邊匹配點，同時，用戶手機會向圖商請求地圖顯示信息，用戶選擇了地點簽到后，LBS服務器得到信息并搜索其后臺服務器，將其他人在這里留下的一些信息推送給這個用戶。

以前，用戶在互聯網上看地圖查詢出行路線，現在，用戶走到哪都掏出手機來簽到，移動互聯改變了人們的習慣，也延伸了GIS的觸角。它不再是政府部門和大企業的專屬，而成為普通人口袋里的地圖。可是，它怎樣才能更快地蔓延普及呢？云GIS就是答案。

中國工程院院士李德毅直言：“云計算將改變整個地理產業的面貌，是地理信息產業的飛天之路。”兩院院士李德仁更是宣稱：“一個按需服務的新地理信息時代到來了。”

云GIS的“S”牌

近年來，“服務”成為GIS領域的熱點詞匯，云技術的出現，更讓服務模式找到捷徑。地理信息產業的核心就在于地圖，而地圖價值的體現就在于服務。服務怎樣才能用好？地理信息的特殊屬性讓它更適合把服務搬到云上。

服務是云GIS得以落地的王牌，云GIS必須打好“S (服務) ”這張牌。

“其實，各地政府部門很早就在做GIS共享，通過政務信息資源共享交換平臺實現了一張地圖上不同圖層的疊加。這本來就是云GIS的雛形，只是現在，云GIS更多的服務是面向大眾的。”中國地理信息系統協會副秘書長湯海剛參加完“2011年中國地理信息優秀工程”考察，緊接著又擔當了GIS業界某著名圖商的位置應用大賽的評委。前者多數仍然是一些傳統的政府應用，而后者則覆蓋了許多大眾應用，包括旅游、個人保健、物流、租車等。湯海告訴記者：“是云計算讓大眾更加便利地使用上地理信息服務。”

云GIS正在讓地理信息系統從專業化走向社會化，地理信息服務有望成為一個國家的公共基礎設施，為全社會提供服務。GIS已成為移動通信、汽車導航等技術領域的關鍵元素，廣泛應用于車載導航、位置監控、應急救援、智能交通、電子商務等各個行業，走進了社會大眾的日常生活。將地理空間信息的服務帶給以往沒有實力搭建屬于自己的GIS應用平臺的中小企業，甚至個人。云計算本身就是基于互聯網的大眾參與的模式，其計算能力、存儲能力、交互能力等可以比較方便地實現分享，使GIS從數據共享走到信息共享，再到服務共享。云時代的地理信息服務要求為用戶提供包含地圖、影像和興趣點更加豐富的各種服務，與此同時，用戶也成為空間數據和信息的提供者。

用戶在使用GIS服務的同時反饋回去的空間數據讓整套系統形成一種閉環，延伸了服務的價值。8月，當颶風“艾琳”抵達美國東海岸時，公眾自發地在YouTube、Flickr、Twitter等社會媒體發布了相關艾琳的大量信息，這些信息被整合到地圖上，直觀地反映出艾琳颶風的走向。

在中國，新浪微博也基于地理信息生成了“熱門話題”的“事件地圖”，直觀地展示不同地方的微博用戶對熱門話題的關注，并通過空間分析功能顯示“熱門話題”的關注程度。

云計算將帶動地理信息由產品轉為服務，地理信息服務是社會的普遍需求，具有基礎性、普遍性和長遠性等特征，是其他行業的服務所不具備的，因此，GIS尤其需要云技術的支持，而云的落地應用也可以把GIS作為一種典范。

云是GIS的最好載體

GIS給人的印象是昂貴、專業、涉及海量數據。中小企業建不起，政府部門建得起但養不起，而對測繪部門來說，基礎地理數據利用率低、專業數據整合難度大，社會需要急用時往往保障又跟不上。怎樣解決這些難題？建立公共服務平臺勢在必行。

超圖地理信息技術研究所所長王爾琪認為，GIS應用的特點非常適合采用云計算模式。首先，空間數據的產生單位相對較少，而數據使用者眾多且多樣化；其次，基礎數據多，數據量龐大，更新頻度低，適合采用云存儲服務方式共享；第三，并發用戶數很大，但每次使用量較小，適合云計算的大規模分布式計算；第四，需要海量數據存儲，進行數據處理和數據挖掘，適合云計算的并行化分布式處理。

超圖軟件總裁宋關福介紹說：“除了通常的三種云計算形式外，在地理信息領域還非常需要第四種云計算的形式，那就是數據即服務（Data as a Service，DaaS）。在不少GIS應用系統建設時，要購買大量遙感影像和矢量數據。這些數據不僅貴，處理工作量也很大，有時一個項目的數據成本會超過軟件和硬件成本。通過服務的方式租用GIS數據，不僅可以節約采購資金，還能節約大量處理時間，所以DaaS是地理信息領域中非常重要的云計算形式。”

云計算的使用模式有三個顯著特點，即集中管理、移動應用和租用模式。而涉及到GIS應用時，由于地理信息的特殊性，如安全性、保密性、數據一致性等，決定了地理信息云分私有云和公有云兩類。至于選擇私有云還是公有云，則要根據自身業務系統、保密性、用戶覆蓋、應用模式等多維度來決策。

前些年，數字城市的建設帶動了政府地理信息共享平臺的發展，各省在建的地理信息框架公共服務平臺和各市在建的數字城市共享平臺，從共享地圖數據開始到共享應用，這樣的平臺本身就是“政務云”的基礎。政府部門是使用者，也是運營者，北京市信息資源管理中心總工程師李軍告訴記者：“我們自己本身就在做平臺服務，而且逐漸深化，云服務是大勢所趨，但云服務的層次和架構也分好幾層，比如我們，在提供給別的委辦局底圖時，又會采用圖商的GPS導航服務。云服務不是靠一家獨立的廠商就可以提供完備的，需要一個大的生態環境。”

除了傳統的政務云GIS應用外，地理信息系統開始逐漸走向大眾。今年1月18日，國家測繪地理信息局宣布旗下公眾版國家地理信息公共服務平臺“天地圖”正式上線運行，支持普通地圖、衛星地圖和三維地圖。以此來提高測繪公共服務能力和水平，改變傳統離線提供地圖和測繪成果數據的服務方式。

國家測繪地理信息局局長徐德明指出，“天地圖”建設是測繪地理信息部門的“天字號”工程，與數字城市建設、地理國情監測工作、國家地理信息科技產業園建設共同構成了測繪地理信息部門的“3+1”工程，這些工作做好了，對于推動測繪地理信息成果應用、促進地理信息產業集聚發展非常有益。開通了國家地理信息公共服務平臺“天地圖”網站，已有130多個城市開展了數字城市建設。

云GIS要“吃軟飯”

以前的GIS市場多是通過項目驅動，隨著應用的普及和云計算等新技術的帶動，必將轉變為技術驅動。細觀GIS廠商的一些變化就能窺出端倪，6月8日，GIS基礎平臺軟件開發商美國Esri在北京宣布其首個駐外研發中心正式成立，這也是全球GIS廠商中首個在中國成立的研發中心。對于研發中心的定位，Esri(北京)軟件研發中心總經理張劍宇表示，不做內部外包、不做測試漢化、不做邊角補訂編程、不打下手。目前的很重要一部分工作，就是進行云計算的研發。

在評價云GIS軟件平臺開發的難易度時，張劍宇直言：“現在的云GIS平臺，不同廠商有不同的做法，有的僅僅是簡單的虛擬化，有的是底層代碼徹底重寫。不論采取什么路線，可以肯定的是，云GIS并不是簡單的移植，涉及到運算和存儲資源部署等很多細節。不能倉促上馬云GIS，必須做長遠規劃。”基于此，張劍宇對人才要求也比較苛刻：“軟件研發和項目開發性質不一樣，前者是對一個產品的不斷豐富、完善和修正，后者是一個時間段的產物，注重用戶需求的二次開發為主。GIS軟件研發需要的是真正能夠創造的人，還要有一點理想主義，希望做出的產品能夠對社會產生價值。”張劍宇為研發中心選的辦公地點，位于酒仙橋一個軟件園區，里面是一幢幢簡潔明快的小矮樓，很有些美國硅谷的樣子。這里很安靜，讓人心凈，讓人嗅到一種創新的環境。

“云計算要的不是買了多少服務器、堆了多少存儲，而是一種軟環境的搭建。”張劍宇笑道：“云計算就是要‘吃軟飯’。”

云計算時代的軟件開發是基于服務的軟件開發。李德毅表示：“對用戶來說，云計算意味著將來不再購買軟件系統，而是購買服務，不再付購置費，而是付服務費。”云計算的軟件開發是基于服務的軟件開發，更加強調標準接口和具有自治能力的計算組件的重用和綁定。從以編碼為主轉化為側重建模及模型轉換的開發過程，從相對封閉的、面向固定系統的軟件開發與產品買賣方式，轉化為依托網絡開放資源、面向服務的聚合及租賃方式，將形成軟件開發、軟件注冊和檢索以及軟件租賃三分離的格局。

GIS與IT相容

這是一個融合的時代，云GIS的發展也必須關注數據的融合和技術的融合兩方面內容。

傳統的測繪成果，如大地測量、基礎地形、基礎地理信息，將與專業地理信息進一步結合，如地質、地貌、大氣、氣候、氣象、水文、水利等信息，進行基于空間的統一處理和分析。同時，互聯網上將產生大量用戶生成的數據，也將通過融合提供給政府、行業、企業使用。地理信息上承載的其他各類信息將越來越多，也越來越復雜。

技術方面，GIS技術必須與其他IT技術實現更深度的融合，實現地理空間信息和非空間信息的全面整合，才能將數據在空間關聯起來，使GIS應用深入到桌面、Web、手機、車聯網、物聯網等應用中去。

信息技術的重要特點之一是技術發展得快、產品更新換代頻繁、信息技術各個分支是相互促進的。GIS與IT的相容開始于多年以前，一方面，GIS依賴于微軟、IBM、甲骨文、思科等軟硬件廠商的平臺，另一方面，GIS又需要面向具體行業和用戶進行二次開發的應用開發商來做集成。但是，新時代又有新的融合需求。

云計算、移動互聯、物聯網都在改變和提升GIS，GIS融合IT，才能實現信息的重構。借助云計算的強大能力把這些精細化、專業化的需求充分挖掘出來，進行深度的知識分析與二次數據挖掘，將帶來巨大的增值服務市場和機會。

一些社會化GIS應用如切客網等已經有了一些嘗試，但是，無論是用互聯網思路去經營GIS也好，從傳統GIS應用轉向互聯網也罷，都需要IT與GIS的深度融合。以切客為例，目前最多的用途僅僅是簽到、查詢。張劍宇認為，LBS的潛在應用還有很多待挖掘。“如果用GIS的思維去做LBS，將會挖掘出更多基于位置的有趣的功能。”張劍宇舉例說，比如現在通常的計算是以某個點為中心，半徑多少公里之內的信息獲取。可是，如果是一個不規則的范圍呢?比如三角形、梯形？如果純粹用IT技術來解決，可能不太容易，但是用GIS軟件，就能找到現成的解決方案。對于GIS于IT的融合，張劍宇體會頗深：“2006年以前，我在美國宇航局工作時，涉及一些地理位置數據的處理，那時初試GIS，好像突然進入了另外一個奇妙的世界，發現GIS軟件居然能夠解決這么多用傳統IT軟件難以解決的問題。”

張劍宇是從IT圈跨界到GIS圈的一個典型，近年來，IT與GIS的融合速度逐步加快，具有IT與GIS綜合性素質的人才更加緊缺。但是從某種程度上來說，云GIS能加速這種復合型人才的成長。

GIS迎戰云

融合是大勢所趨，融合也加劇了云GIS面臨的挑戰。云計算貫穿數據、軟件、開發等幾個層面，且資源是可以計量和靈活擴展的，這給GIS建設和運營模式都帶來新的課題。

云GIS要攻克的技術難點是大規模數據處理和分析能力。GIS領域的應用系統數據量大、空間分析計算復雜度高，此外，計算構架、數據體系、服務系統、商業模式、網絡支撐都將是云GIS不得不考慮的問題。

服務方面，用戶可能通過手機、PC、平板電腦、智能電視等多終端接入，必須滿足多種類型的終端交互，還應支持高并發的用戶訪問和地圖服務申請。移動互聯等新技術帶來的用戶需求也更加苛刻，隨時隨地的應用跟傳統GIS應用需求差別很大。

王爾琪表示，云GIS應支持內容定制和多類型地圖數據資源的聚合訪問；支持多地域分布式架構實現跨地域的負載均衡；可以跨多重網絡進行數據的快速訪問。還必須完善在線故障轉移機制和異地容災、備份等應急體制。

在政務或行業云GIS方面，則更應關注地圖編輯、動態專題圖、空間查詢、空間分析等在線應用，以及地理空間關聯信息的動態集成。隨著應用的深入，還應支持服務的定制、服務的擴展和客戶端應用的在線開發。

云GIS不是玩花槍，而是要真正幫助用戶得到以前所無法享受的服務和技術，在地理信息的精度、基礎碎片和信息重構上下功夫，應對分布式空間數據庫、空間數據挖掘、分布式數據處理及存儲、快速數據保障等挑戰。借助云計算的強大能力把精細化、專業化的需求充分挖掘出來，進行深度的知識分析與二次數據挖掘，才能帶來巨大的增值服務市場和機會。