基于云GIS的測繪保障新模式探索

□ 包祖華

隨著科技的發(fā)展，各種新技術(shù)的應用也日新月異。這也給測繪保障帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。云計算是新一代計算平臺，云計算的發(fā)展必將帶動與計算科學密切相關(guān)的地理信息系統(tǒng)學科的發(fā)展，也將帶動測繪保障模式的轉(zhuǎn)變。本文將結(jié)合保障的實際情況，從信息化的角度，探討測繪保障的新模式。

一、當前測繪保障中出現(xiàn)的瓶頸

(一)存儲空間與存儲穩(wěn)定性的不足。該單位的主服務器只能通過配置大容量硬盤或磁盤陣列來增加存儲空間，不具備橫向擴展能力。同時，所有數(shù)據(jù)都部署在該服務器上，一旦存儲設備出現(xiàn)故障，整個服務器就無法工作。

(二)服務器計算能力與服務穩(wěn)定性的不足。主服務器的計算能力跟CPU性能有關(guān)，不具備橫向擴展能力。摩爾定律失效讓GIS并行計算技術(shù)比以前更重要。根據(jù)摩爾定律，CPU頻率每18個月提升一倍而成本保持相當。但如今微晶體管應接近物理的極限，摩爾定律失效，CPU頻率不能無限增長，可GIS應用的數(shù)據(jù)量增長的步伐沒有停止，以致GIS應用遭遇性能瓶頸。當有多個用戶同時訪問服務器，并發(fā)量較大時，服務器的處理能力跟不上，帶給用戶客戶端的體驗就是卡、頓、慢，甚至死機。

(三)專業(yè)分析服務缺乏，分析可擴展性不強。該單位采用的基礎(chǔ)測繪平臺是基于組件的GIS架構(gòu)。沒有建立符合OGC標準的GIS服務架構(gòu)，缺少各種專業(yè)的GIS分析服務。

二、云GIS技術(shù)的優(yōu)點和特性

所謂云GIS，就是將云計算的各種特征用于支撐地理空間信息的各要素，包括建模、存儲、處理、應用等，從而改變用戶傳統(tǒng)的GIS應用方法和建設模式，以一種更加友好的方式，高效率、低成本地使用地理信息資源。云計算平臺有兩個最關(guān)鍵的問題:一是虛擬化，二是分布式存儲和計算模型。云GIS環(huán)境下，最大的特點就是GIS平臺具備的關(guān)鍵技術(shù)都變?yōu)橐粋€個可調(diào)用、可訪問的服務，整個基礎(chǔ)架構(gòu)，包括數(shù)據(jù)庫、地理處理、存儲管理、應用模塊及發(fā)布都是開放性的、以服務的形式來提供和展現(xiàn)，整個系統(tǒng)是一個松散耦合、可移動性、可伸縮性和自適應性的架構(gòu)。GIS平臺和云計算的結(jié)合是未來認可的技術(shù)方向，完全突破上述瓶頸，為實現(xiàn)測繪保障能力跨越式發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

三、基于云GIS測繪保障需要解決的問題

當前高技術(shù)條件下，基于大型云計算平臺發(fā)布地理空間信息服務，在系統(tǒng)架構(gòu)和應用模式上都已有了較好的案例。但同時，云GIS在應用于測繪保障上仍面臨眾多挑戰(zhàn)。

(一)空間數(shù)據(jù)庫的虛擬化與分布式技術(shù)研究。目前GIS數(shù)據(jù)模型所使用的各種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，本身并不是分布式的。在所有的數(shù)據(jù)都能使用NoSQL數(shù)據(jù)庫進行管理之后，如何來使用這些數(shù)據(jù)、如何使用分布式編程模型來解決實際問題恐怕是更大的問題。云GIS平臺只是給GIS行業(yè)帶來了一種全新的數(shù)據(jù)管理和分析的平臺工具，而怎么樣來使用這些工具，需要我們的智慧與想象力，需要更長遠的眼光和規(guī)劃。

(二)數(shù)據(jù)獲取仍是短板。一般部門的地理空間信息建設只解決了有無問題，尚未構(gòu)建成熟配套的信息系統(tǒng)體系，空間數(shù)據(jù)信息的共享、互聯(lián)、互通和互操作帶來很大困難，難以適應高技術(shù)條件下預防大規(guī)模、大范圍突發(fā)性災難事件以及局部戰(zhàn)爭的全面需要。在信息化建設中，對地理空間情報的地位、作用重視程度不夠，在自動化系統(tǒng)構(gòu)建、區(qū)域綜合信息系統(tǒng)規(guī)劃、精確武器裝備系統(tǒng)等建設中，僅僅把地理信息當成簡單數(shù)據(jù)，而沒有納入到統(tǒng)一的信息化建設框架和頂層設計中;各業(yè)務部門、各系統(tǒng)中所需的測繪信息數(shù)據(jù)獨立設計、自主生產(chǎn)，各系統(tǒng)的測繪信息建設自成標準、煙囪林立，造成整個大系統(tǒng)無法互聯(lián)互通。只靠測繪專業(yè)技術(shù)的力量，很難解決這個問題。

(三)需要解決的幾個關(guān)鍵技術(shù)問題。云GIS還需要以下關(guān)鍵技術(shù)，才能充分發(fā)揮云計算的價值。一是GIS智能集群技術(shù)，主要表現(xiàn)在三個方面:自動伸縮，集群可智能感應服務器的負載，當發(fā)現(xiàn)負載加重時可以自動增加新的服務節(jié)點，以提高響應能力，當發(fā)現(xiàn)負載不高時，可以自動減少節(jié)點，釋放服務器計算資源;自動部署，如果上述新增的節(jié)點為空節(jié)點，集群可自動把主節(jié)點的數(shù)據(jù)和應用程序推送到新增節(jié)點，而無需人工部署，提高了突發(fā)性并發(fā)暴增的系統(tǒng)應變速度;自動同步，當主節(jié)點的數(shù)據(jù)和程序更新后，集群可以自動同步到管理的子節(jié)點。二是GIS并行計算技術(shù)。摩爾定律失效后，計算機的發(fā)展走向多CPU和多核化路線，只有大量功能支持并行計算，才能充分發(fā)揮計算機尤其是高端服務器的性能優(yōu)勢，縮短數(shù)據(jù)處理和空間分析時間。

四、結(jié)語

GIS平臺和云計算的結(jié)合是未來認可的技術(shù)方向，而國內(nèi)當前GIS的用戶主要還是政府機關(guān)、大型企事業(yè)單位和部隊，對GIS數(shù)據(jù)的安全性和保密性都有很高的政策要求，推進云GIS發(fā)展和建設將是一個漸進的過程。云GIS將提供一種穩(wěn)定、高效、低成本、環(huán)保的支撐架構(gòu)，將空間信息的服務和增值帶給以往沒有實力自己搭建GIS應用平臺的基層單位和個體，從而實現(xiàn)GIS自身的革命性突破，極大地擴大應用規(guī)模。云計算與GIS結(jié)合的云GIS研究是地理信息科學發(fā)展的必然要求，也提供了一種嶄新的視角，對于拓展測繪保障模式、提高測繪保障能力、加強測繪保障水平具有重要意義。

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