淺析云計算在GIS中的應用

李雨鮮 羅昌瓊

（四川省遙感信息測繪院，四川 成都610100）

1 引言

隨著GIS與主流IT技術的日益加速融合，GIS的大規模、大眾化應用趨勢已十分明顯，涉及到多個部門和行業的GIS的應用的需求也越來越大，用戶對最新數據的需求也越來越快，如何解決大眾化應用對超大規模并發訪問給GIS平臺架構帶來的嚴峻挑戰，如何解決重復建設投資的問題，如何解決我們長期面臨的信息孤島的問題，云計算為上述問題的解決找到了新的方法，云計算為GIS提供一種穩定、高效、低成本而又環保的支撐架構，使GIS徹底突破既有的“專業圈子”，將空間信息的服務和增值帶給大眾，GIS的各項功能能夠以彈性的、按需獲取的方式提供最廣泛的基于WEB的服務，GIS用戶可以將GIS應用部署在云計算供應商所提供的云計算平臺中，以實現能動態的調整軟件和硬件的需求。因此，GIS與云計算的結合必將成為行業應用和產業發展最重要的趨勢之一。

2 概述

2.1 云計算

云計算是在分布式計算、并行計算和網格計算基礎上發展起來的，其前身是利用并行計算解決大型問題的網格計算和將計算資源作為可計量服務提供的公用計算，在互聯網寬帶技術和虛擬化技術高速發展后發展起來。云計算其實并不是新技術革命性的發展，它是分布式計算、網格計算、并行計算、效用計算、平臺即服務、軟件即服務、基礎設施即服務等概念綜合演進的結果。同時云計算又運用了許多技術，其中以編程模型、數據管理技術、數據存儲技術、虛擬化技術、云計算平臺管理技術最為關鍵［1］。

2.2 網絡GIS

隨著計算機技術、通信技術、網絡技術的迅猛發展，互聯網深刻地改變了地理空間數據信息獲取、傳輸、發布、共享、應用和可視化的過程和方式，地理信息系統與網絡相結合而成的網絡GIS已成為GIS發展的主流。網絡GIS是指在Intemet／Intranet網絡環境下。發布地理信息和服務，使用戶可以隨時隨地地獲得分布的空間數據和服務的一種技術，是Web技術與GIS技術相結合的產物。它基本包含了傳統GIS所具有的功能，越來越多的GIS應用架構在web上，但是網絡GIS的性能效率問題卻一直困擾著人們，成為了網絡GIS快速發展的重要障礙。

3 云GIS

云GIS是指以云計算理論和技術作為指導，以網絡為中心的地理信息系統。云GIS通過互聯網以web服務的形式提供空間數據存取與交換服務、空間信息查詢服務、空間信息分析服務以及空間信息應用接口服務。能實現分布式跨平臺的空間數據集成，為用戶提供分布式協同信息處理和按需服務。云GIS是 Web GIS、網格GIS、分布式GIS的一種集合和擴展。它支持WebGIS、網格GIS、分布式GIS等技術標準，是在這些技術基礎上融合商業云計算平臺發展起來的技術［2］。

云GIS提供基于位置云的服務，用戶只需要一臺筆記本或者一部手機，就可以通過網絡服務來滿足用戶對GIS功能的需求。甚至包括復雜的GIS空間分析運算任務。云GIS能在無線互聯網上，連接PDA、手機等智能移動信息終端等，通過Web服務的方式提供空間信息加工、查詢、瀏覽、分析運算等GIS應用。這樣，通過云GIS，用戶無需了解、也不用擔心系統應用運行的具體位置，只需通過終端就可以在任意位置獲取具有超大規模、虛擬化、按需服務等一系列特性的GIS服務。

云計算對于GIS最大的改變就是GIS平臺所有的技術點都將“暴露”成一個個可調用、可訪問的服務，一切都是開放性的、以服務的形式展現，整個產品是一個具有松耦合、可移動、可伸縮性和自適應性的架構。傳統的GIS部署方式無論是基礎設施的存儲，網絡、服務器，每個單位都要購買，自己安排人維護，或者請人規劃、搭建，自己的系統平臺應用軟件開發還需要技術人員，但是在一個云的環境里面，一切設施都可以推到云端去。

利用云計算技術，GIS的各種功能將以網絡服務的方式向用戶提供。用戶購買自己需要的GIS服務，可以按需付費，云GIS提供的服務是“即拿即用”在線式的，云GIS系統的維護和升級有GIS服務提供商負責，用戶使用和維護GIS的難度將大大降低，采用云計算技術，可以集中統一的管理GIS云數據，可以通過共享的方式為所有的客戶端提供數據服務，使用者無需關注數據如何采集，更新或維護，也無需購買數據，需要時間采用公共GIS云服務，只需按流量的方式付費，大大節省成本。通過現有的云計算平臺，GIS企業可以租用他們的硬件服務，利用其基礎設施，將數據或服務部署在他們提供的云平臺上，面對用戶需求的不斷變化時，只需動態、彈性地增加或移除硬件設備就可以應對［3］。

4 云計算在GIS中的應用

在GIS領域運用云計算技術表現在兩個方面：第一，利用云計算技術對GIS技術本身進行改造升級，使GIS的各項服務都能在云端提供，云GIS逐漸擁有桌面GIS的全部功能。再次，利用云計算技術對GIS軟件的各種功能進行重新包裝，在網絡上實現按需購買使用。第二，GIS軟件與現有商業云計算平臺進行對接，使GIS的數據可以存儲在商業云計算平臺里，GIS的各種功能在商業云計算平臺支持下，優化升級。

4.1 Esri云GIS應用模式

Esri提供的云計算應用模型，概括如下：

（1）LasS：云端地圖切片服務，緩存地圖切片可以上傳到云端，并在云端建立數據中心。用戶可以把緩存的地圖放在亞馬遜的云端數據中心。

（2）SaaS：針對SaaS Esri目前提供了Esri Business Analyst Online，允許用戶將GIS技術結合整個美國的大量的統計專題、消費者數據，以及商業數據。這樣可以實現按需分析，實現報表和地圖通過 Web進行傳遞。Esri維護Business Analyst Online，用戶基于云計算的GIS應用模式研究 不需要擔心數據管理和技術更新。

（3）PasS：，Esri將此內容和功能擴展至Esri的PasS上，并通過ArcGIS Web Mapping APIS來提供，并在ArcGIS Online中實現管理。

（4）軟件加服務：Esri提供了軟件加服務的模式，可以讓用戶按需配置自己所需要的服務。為此，Esri提供了ArcGIS Online Map和GIS Services，使用戶可以快速實現制圖設計，訪問無縫的基礎地圖，用戶還可以在Esri的云計算產品上添加自己的數據［4］。

ArcGIS Online是Esri提供的一站式的地圖云服務，通過ArcGIS Online，用戶可以實現在線查找、共享和組織地理內容來建立GIS應用。而無需管理空間數據庫并無需負責GIS數據和軟件更新工作，從而可以減少軟件維護和數據維護的費用。

ArcGIS.com是一個Esri資源中心對外展示的窗口，是分享、管理和使用ESRI公司、社區中其他用戶提供的資源的一個平臺.它以服務的形式向用戶提供各類數據、地圖服務，這樣，用戶就可以實現按需訪問，自己則不需要建立數據庫或維護數據。Arc GIS.com不是部署在本地的軟件，它的各項功能是在互聯網上實現的，以服務的形式提供給客戶使用，為此，GIS開發人員可基于此服務構建和部署定制的應用系統、計算設備、存儲設備等各種IT基礎設施。通過Arc-GIS.com用戶可以訪問Esri和其他GIS用戶所發布的地圖、應用和工具，并可以共享地圖內容，可以訪問免費的、高質量的基礎地圖服務，來應用到GIS項目中；創建和加入工作組，可以將地圖內容進行共享和協作；快速開發Web應用。通過ArcGIS Web Mapping API和已有的地圖內容，可以迅速搭建地圖應用。

ArcGIS Sharing是Esri提供的共享社區服務。它是地理信息內容即服務的集中表現，在這里，用戶可以瀏覽和使用Esri和ArcGIS用戶發布的地圖，上傳地圖和注冊ArcGIS服務；共享地圖和數據；創建在線地圖。

ArcGIS Web Mapping API是Esri提供的地圖數據接口，通過這些地圖接口，用戶可以用來創建富互聯網應用。ArcGIS Web Mapping API是地理信息平臺即服務的一種表現方式，即也可以把地圖API當做一種服務來提供。通過Arc-GIS Web Mapping API，Esri用戶可以免費的訪問各種ArcGIS Web制圖內容，這些內容其中包括在線幫助系統、API內容、代碼庫、示例代碼和配置應用模板等。Esri用戶還可以用ArcGIS Web Mapping API來實現地圖編碼服務、路徑分析服務、專題統計數據分析和本報表服務等［5］。

5 小結

隨著技術的發展，GIS所包含的數據越來越龐大，應用范圍也不斷擴大。云計算通過網絡向用戶提供方便而廉價的強大功能，二者結合，將使得GIS的應用前景更加廣闊，從而使得GIS以云計算的形式向用戶提供服務，并逐漸發展成熟。不過真正意義上的基于云計算的GIS還有待深入研究，適合云計算平臺GIS還有一段漫長的路要走，GIS沖上云端還要面臨很大的挑戰。但云時代的到來已是一股不可阻擋的發展潮流，基于云計算的GIS必將是未來GIS發展的主要方向。