新一代時空大數據平臺GMSS介紹

樊文有+閆從文+徐進++宮巧

摘 要：近年來，地理信息產業迎來新的發展契機，GIS全面向網絡化轉型，處理海量數據，與云計算結合，邁向互聯共享，“GIS+云+大數據+互聯網”勢不可擋。本文結合當前傳統GIS處理時空大數據面臨的問題，闡述了GIS與云計算結合的必要性，并介紹了國內先進的云GIS平臺GMSS及其應用。

關鍵詞：GMSS GIS 云計算 大數據 互聯網

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0031-02

當前，地理信息系統（GIS）無處不在，但也面臨許多問題。在大數據時代，傳統GIS的數據管理和處理的體系結構、方法和技術，不能完全滿足當前海量并發用戶對海量數據的數據分析、處理的需求，阻礙了GIS的進一步發展和應用。大數據、云計算等新技術的發展給信息行業帶來了新的發展機遇，改變著傳統的數據處理方式、計算機運行模式，這孕育并促進了GIS行業的新發展[1，2]。

當前，在數據方面，GIS具有以下特點：（1）擁有海量空間數據，需要對數據進行分析、挖掘；（2）基礎數據多，數據量龐大，更新頻度低；（3）并發用戶數大，但每次使用量較小。這些特點致使傳統GIS已不能完全滿足當前海量的并發用戶對海量數據的數據分析、處理的需求，同時，現有的數據管理和處理的體系結構、方法和技術也不能完全滿足上述要求。

1 GIS與云計算、大數據

云計算是繼分布式計算、并行計算和網格計算之后出現的一種新興的計算模式，它將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計算力、存儲空間和信息服務。

如今我們已身處一個大數據時代，大約80%的數據都與空間位置有關。空間數據具有空間性、時間性、多維性、空間關系復雜等特性。空間大數據沒有改變GIS的基本特征，但是對傳統GIS提出了巨大的挑戰。在架構層面，大數據體量大、速度快、模態多等特性帶來的挑戰終將引起GIS數據存儲與管理的質變，GIS大數據相對于普通大數據空間維度，需要創新數據挖掘的策略和方法。

時空大數據給GIS帶來了挑戰，而云計算則給GIS帶來了新發展契機。首先，在空間數據存儲方面，云計算的高可靠、高吞吐和可伸縮的新型地理數據存儲技術可為GIS提供可靠、安全的數據存儲中心[6]；其次，在地理數據計算方面，云計算基于虛擬集群的可伸縮數據處理技術，可滿足海量地理數據高性能計算；最后，在地理信息服務方面，云計算具有松耦合，數據、功能、服務的全共享，服務可聚合、可遷移等特點，可解決傳統GIS缺乏統一的平臺、地理信息資源難以共享以及“信息孤島”等問題[2]。

云GIS就是基于云計算的理論、方法和技術，改進傳統GIS架構體系，以實現海量空間數據的快速存取與處理，提高計算能力和數據處理能力，解決地理空間信息科學領域中空間大數據帶來的各種問題[6]。云GIS平臺提供一種穩定、高效、低成本的支撐應用架構，將成為下一代GIS服務平臺。

2 GMSS平臺介紹

GMSS是在國家第四代GIS研發科研項目支持下，由北京天耀宏圖科技有限公司研發的新一代時空大數據平臺，該平臺是自底層基于“云計算+大數據+互聯網”搭建的大型云GIS平臺，是面向行業、面向應用、跨平臺、可伸縮的多維動態空間信息服務框架。平臺采用基于云架構的分布式存儲、分布式計算技術，提供海量空間數據存儲、管理、挖掘、分析推送等核心功能。

2.1 GMSS云平臺架構

在行業技術標準和安全標準體系下，GMSS平臺設計為5個模塊，自底向上依次為：

（1）感知層。是空間數據采集獲取階段。采集空間數據的方式不局限于傳統測繪遙感手段，還包括物聯網中各種傳感器獲取。

（2）大數據管理層。是地理空間數據高效的組織管理與融合數據中心，基于云架構分布式存儲，實現海量空間數據的高效存儲、負載均衡、彈性擴展、動態融合。

（3）計算層。是GMSS平臺數據處理中樞。采用基于云架構的分布式計算引擎、分布式挖掘引擎，實現多元異構數據的融合與挖掘。

（4）服務層。面向云GIS各種應用需求，提供豐富的服務接口。在該層中用戶除了可以通過云服務來獲取和發布GIS的相關資源外，還可以通過平臺服務接口進行自定義開發。

（5）應用層。是GMSS平臺最頂層，直接面向個人用戶或組織。基于平臺服務層提供的豐富服務接口，可適用于智慧城市的各個領域。

2.2 GMSS特點及優勢

GMSS全新的底層架構，顛覆了傳統GIS平臺封閉設計。與傳統的地理信息服務平臺相比，GMSS具有多個方面的特點和優勢。

（1）基于云計算架構體系，提供云安全訪問控制策略、沖突檢測與合成、資源管控等云端一體化解決方案。

（2）大數據整合挖掘與智能推送，以獨創的GDaaS（GIS DaaS）層提供海量空間與非空間數據、結構化與非結構化數據的分布式存儲、管理、挖掘、分析、融合、信息主動推送等服務。

（3）支持時空大數據存儲、管理、計算、發布，數據海量多級、多尺寸、超文本、多維動態、深度融合、數據一體、互聯互通。

（4）功能資源服務化、按需配置，用戶自由選擇使用地圖服務資源和二次開發語言，按需租用相應能力的云服務。

（5）在線服務，支持服務的云端部署，提供數據的云端計算，向用戶提供云端應用。

3 GMSS的應用領域

3.1 智慧城市

基于GMSS云平臺研發的智慧城市空間信息云服務平臺，通過云計算、大數據的技術架構，以強大的運算和處理能力，實現了智慧城市的海量時空數據管理、融合和動態挖掘。

3.2 智慧警務

基于GMSS云平臺，研發的警務云GIS平臺，對公安信息資源進行了有效地整合與集成，形成新的公安信息資源體系，推動著公安信息技術向深度發展。

3.3 智慧工商

依托GMSS云平臺，建立的工商大數據可視分析決策平臺，實現了工商數據與空間數據的融合與集成，為工商行政監管提供決策支持。

3.4 智慧國土

以GMSS為支撐，研發的GreatMap不動產統一登記云平臺、國土資源“一張圖”綜合監管平臺、國土資源電子政務平臺等系統，實現了國土信息的互聯互通和智慧化管理。

4 結語

云計算、大數據等新技術使GIS行業得到了新的發展，云GIS的時代已經來臨。基于“云+大數據+互聯網”搭建的大型云GIS平臺GMSS，是新一代時空大數據云GIS平臺的代表。它的不斷創新和突破，將大大推進GIS行業的發展，深化GIS的應用領域。

參考文獻

[1] 許暉.測繪地理信息大數據與云計算及其標準化探討[J].測繪標準化，2016，32（2）：8-11.

[2] 彭義春，王云鵬.云GIS及其關鍵技術[J].計算機系統應用，2014，23（8）：10-17.

[3] 陳全，鄧倩妮.云計算及其關鍵技術[J].計算機應用，2009，29（9）：2562-2567.

[4] Steven Ramage.Standards for geospatial technology and services in cloud computing[S].2011.

[5] 唐權，吳勤書，朱月霞.云GIS平臺構建的關鍵技術研究[J].測繪與空間地理信息，2016，39（3）：32-33，36.

[6] 李明巨，吳勤書，劉昱君.一種基于云GIS技術的地理信息服務新方式[J].測繪通報，2015（2）：92-94.