大數據時代的GIS軟件技術發展

張文

摘 要：隨著大數據時代的悄然來臨，GIS因大數據的特性支持得以快速發展，GIS軟件技術更是發生了翻天覆地的變化。為了充分挖掘大數據的價值，促進GIS創新發展，對大數據GIS軟件技術進行全面分析和研究很有必要。本文簡單介紹大數據時代的GIS體系，分析其基礎軟件，并就其應用和發展進行探討，以期能為相關研究人員提供參考。

關鍵詞：大數據；GIS；軟件技術；基礎軟件

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）20-0028-02

Development of GIS Software Technology in the Era of Large Data

ZHANG Wen

（Zhengzhou Institute of Engineering and Technology，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： With the advent of the era of large data， GIS has benefited from the characteristics of large data and developed rapidly， making the GIS software technology changing dramatically. In order to fully tap the value of big data and promote the innovation and development of GISD， it is necessary to carry out a comprehensive analysis and study of big data GIS software technology. This paper briefly introduced the GIS system under large data， analyzed the GIS basic software in the era of large data， and discussed the application and development of GIS software technology in the era of big data， in order to provide reference for the relevant researchers.

Keywords： big data；GIS；software technology；basic software

1 大數據概述

大數據是指海量數據的集合，其本身具有5V特性，分別是Volume、Velocity、Variety、Value和Veracity。其中，Volume是指大數據的體量大，難以通過常規軟件工具在短時間內對其進行處理；Velocity是指大數據產生的速度快，往往在以ms為單位的時間內就有數據不斷產生；Variety是指大數據具有多樣性，不管是數據來源還是數據類型，都存在許許多多的形式；Value是指大數據具有低價值密度的特性，雖然大數據本身蘊含著巨大的價值，但其中單個流數據所蘊含的價值則往往可以忽略不計；Veracity則是表示大數據具有真假難辨的特性，因為各種因素使得數據存在較為嚴重的不確定性，從而使得數據真假難辨，同時大數據必須要保證真實性才有意義[1]。

2 大數據GIS技術體系

GIS包含了大量的空間數據，這些數據在大數據技術的支持下才能得以充分利用。因此，大數據GIS技術體系是以大數據GIS支撐技術為基礎，并對傳統GIS軟件的數據進行了分布式重構，充分利用空間大數據技術來促進GIS軟件技術的提升與發展。其中，空間大數據技術主要包括四大類，分別是空間大數據的分布式存儲技術、分析技術、流數據分析技術與可視化技術。分布式存儲技術是在對傳統GIS數據進行分布式重構的基礎上，利用大數據引擎來實現對海量空間數據的有效存儲，比如在SuperMap GIS 9D中就增加了HDFS等大數據引擎。空間大數據分析技術根據分析對象的不同，主要可以分為起訖點、熱點和密度分析3種方式。其中，起訖點分析最為常用，該技術是對起點與迄點進行分析的主要方法；熱點分析則是對熱點與冰點等異常點進行分析；密度分析則是在考慮周邊影響的前提下，對空間內的分布密度進行分析。至于流數據分析技術，則是對不斷產生變化的流數據進行高效分析的技術，這也是在大數據技術支持下才能得以有效實現的關鍵技術。至于大數據空間可視化技術，其是在分析技術的基礎上，對分析結果進行處理，以便人們觀看，從而使大數據分析結果能夠更加直觀地呈現。在GIS中，可視化技術無疑非常重要，其將抽象的數據變成了更加形象的圖形，是大數據GIS的必需技術。

3 大數據時代的GIS基礎軟件

大數據GIS基礎軟件實際上就是對空間大數據進行高效處理的軟件，其廣泛運用于各個方面，包括位置信息、刷卡記錄、導航軌跡等。大數據GIS基礎軟件的存在，能夠有效降低空間大數據挖掘處理的技術門檻和成本，從而充分推廣應用，這對GIS的發展有著重要意義。大數據GIS相關軟件依據功能不同，一般可以劃分為運維管理軟件、處理軟件和終端軟件3類。常說的大數據GIS軟件就是終端軟件，也被稱作大數據GIS基礎軟件。其中，運維管理軟件是對大數據進行管理和調度的軟件，也就是對GIS中空間大數據進行收集、管理。與運維管理軟件直接相連的軟件是處理軟件，運維管理軟件將海量云計算資源放入以Spark大數據處理框架為基礎及核心的處理軟件中。由于該框架中內嵌有組件式GIS，從而能夠有效處理空間大數據。這樣一來，GIS中的空間大數據均能通過該處理軟件進行處理，其工作內容包括對大數據的索引、查詢、處理及分析等，能全面而高效地完成空間大數據的處理工作。處理結果通過云GIS應用服務器顯示在終端軟件上，以供用戶使用。另外，終端軟件對GIS空間大數據的調用情況會通過云GIS應用服務器而被處理軟件所調用，完成反饋。

大數據GIS基礎軟件主要是各種終端，常見的包括跨平臺桌面終端、瀏覽器終端和移動終端。大數據GIS基礎軟件的架構主要可以劃分為3層，分別是數據存儲層、GIS組件層和GIS應用服務器層。數據存儲層的作用在于實現對空間大數據的分布式存儲，是大數據GIS基礎軟件的基礎構成，也是保證后續操作得以有效實現的關鍵。GIS組件層，主要實現對大數據的各種處理，包括大數據分析、處理和管理等，也是大數據GIS基礎軟件得以正常運行的重要架構。GIS應用服務器層，是基于GIS組件層實現各種功能服務的架構層，包括數據管理、空間分析、和流數據處理等服務。GIS應用服務器層則是直接與GIS終端相連，并為GIS終端提供各種服務[2]。

4 大數據時代GIS軟件技術的應用和發展

4.1 大數據GIS軟件技術的應用

大數據GIS技術實際上就是在GIS技術的基礎上融入了大數據，使得GIS對數據的處理能力更上一層樓，從而促進了GIS軟件的快速發展。可以說，在大數據時代，以云計算為基礎的大數據GIS技術的應用非常廣泛，但其本質依舊是對大數據的采集、存儲、管理、分析與挖掘，因此各種軟件技術實際上大同小異，不存在顯著差別。在大數據平臺和云平臺的支持下，大數據GIS技術得以在各種軟件中充分應用，并且涵蓋了人們生活的方方面面。在建設智慧城市的過程中，大數據GIS軟件技術可謂功不可沒，城市中的自來水、燃氣、公交、出租車等都可以通過該技術得以升級創新。在大數據GIS技術的支持下，城市的基礎地理信息將會通過相應的應用服務器發布，相關部門和單位可以在該服務器獲得相應的信息，從而促進自身工作的發展。諸如手機信令數據、導航軌跡、車船位置等的快速查詢，都是空間大數據在智慧城市中的有效體現，也是大數據GIS軟件技術合理應用的結果。在應用大數據GIS軟件技術時，有一個很關鍵的環節就是對數據進行清洗，這是因為大數據有著較為明顯的不確定性，通過數據清洗能夠保證大數據GIS軟件技術應用的準確性和可靠性。

4.2 大數據GIS軟件技術的發展

實際上，人類社會的諸多問題都與地理空間有著莫大關系，因此大數據GIS軟件技術必然還有著更為廣闊的發展空間。可以預見，隨著大數據GIS軟件技術的發展，其與其他領域的交叉現象將會越來越頻繁，并在城市發展的過程中得以充分應用。尤其是在智慧城市的建設過程中，大數據GIS軟件技術的應用極為重要，能夠對城市中的自然地理空間環境和社會地理空間環境進行深入融合與分析，從而促進智慧城市的進一步發展。尤其是在地理空間大數據的管理、分析與可視化方面，大數據GIS軟件技術有著難以取替的優勢，能夠幫助人們合理利用空間大數據，為現代社會的發展服務。可以預見，大數據GIS軟件技術的不斷發展，會逐漸向社會化的方向靠攏，而不再是地理行業的專屬技術。在科技快速發展的情況下，其甚至還能與更多的先進技術相結合，如遙感技術，從而使得其精準性得到進一步提升。

5 結語

隨著大數據時代的來臨，GIS的發展受到了巨大影響，在大數據技術的支持下得以全面創新發展。大數據GIS技術體系的形成和相應基礎軟件的完善，使得大數據GIS軟件技術得以充分應用和快速發展，脫離了地測行業的束縛，為人類城市和社會的發展作出了重大貢獻。就目前來說，大數據GIS軟件技術的應用已經非常廣泛，其在不斷發展的過程中將會與更多的領域相結合，不斷向社會化的方向發展，全面為人類社會而服務。

參考文獻：

[1]李清泉，李德仁.大數據GIS[J].武漢大學學報，2014（6）：641-644，666.

[2]陸鋒，張恒才.大數據與廣義GIS[J].武漢大學學報，2014（6）：645-654.