超圖將高新技術(shù)融入地理智慧

程夢瑤

分布式技術(shù)可以解決高性能計(jì)算的難題，正在日益成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中一顆耀眼的明星。當(dāng)分布式GIS遇見同樣具有分布式特征的區(qū)塊鏈，將產(chǎn)生怎樣的火花呢？在GIS軟件領(lǐng)域深耕多年的超圖，又是如何將這兩者融入地理智慧的呢？

2020年9月9日，在2020GIS軟件技術(shù)大會(huì)主題大會(huì)上，超圖正式發(fā)布了新產(chǎn)品—SuperMap GIS 10i（2020），并提出了新的GIS基礎(chǔ)軟件五大技術(shù)體系（BitDC），即大數(shù)據(jù)GIS、人工智能GIS、新一代三維GIS、分布式GIS和跨平臺(tái)GIS技術(shù)體系，豐富和革新了GIS理論與技術(shù)，為各行業(yè)信息化賦能更強(qiáng)大的地理智慧。

在SuperMap GIS 10i（2020）的新特性中，分布式GIS技術(shù)體系赫然在列。該技術(shù)體系包括分布式空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)、空間區(qū)塊鏈技術(shù)、分布式空間分析與處理技術(shù)、云原生GIS技術(shù)和邊緣GIS技術(shù)。它不僅能夠支撐海量經(jīng)典空間數(shù)據(jù)和空間大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析、處理、可視化與發(fā)布，還實(shí)現(xiàn)了GIS在高可用、高并發(fā)、高彈性、高性能、大容量、高可信等方面的突破，構(gòu)建了云邊端一體化GIS的分布式協(xié)同新模式。

從集中式GIS走向分布式GIS

在超圖集團(tuán)總裁、董事宋關(guān)?？磥?，GIS軟件技術(shù)的發(fā)展史，就是不斷與膨脹的空間數(shù)據(jù)戰(zhàn)斗的歷史。自2011年起，超圖就著手在64位計(jì)算、多線程計(jì)算、GPU計(jì)算等高性能計(jì)算技術(shù)方面進(jìn)行了探索，以滿足不斷激增的空間數(shù)據(jù)處理需求。在這一階段，利用單機(jī)算力提升GIS性能的集中式GIS是主流。

隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷進(jìn)步，新一代測繪與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和空間大數(shù)據(jù)愈發(fā)膨脹，GIS軟件的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理和分析面臨巨大挑戰(zhàn)：分析處理性能驟降，基本無法管理類似手機(jī)信令的流式空間大數(shù)據(jù)。從集中式GIS轉(zhuǎn)向分布式GIS，成為了主流。

事實(shí)上，“分布式GIS”不是新概念，20年前就有學(xué)者提出，但市場上一直未能出現(xiàn)真正商業(yè)化的產(chǎn)品。宋關(guān)福表示，今天的分布式GIS技術(shù)由多項(xiàng)零散的技術(shù)演化而成，可以劃分為五大技術(shù)方向，包括云原生GIS技術(shù)、邊緣GIS技術(shù)、分布式空間分析與處理技術(shù)、分布式空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)、空間區(qū)塊鏈技術(shù)。

早在三年前，超圖就在業(yè)界率先發(fā)布了云原生GIS技術(shù)—原生為云設(shè)計(jì)、充分發(fā)揮云的彈性和分布式優(yōu)勢的GIS技術(shù)，可以讓云更好地發(fā)揮作用。

其中，微服務(wù)、容器化、自動(dòng)編排、持續(xù)交付、DevOps是云原生GIS五要素。在2019年，超圖與阿里巴巴新一代自研數(shù)據(jù)庫POLARDB深度對(duì)接融合，完成兼容性認(rèn)證，構(gòu)建自治、彈性、高可用的云原生時(shí)空管理平臺(tái)聯(lián)合解決方案，推出業(yè)界首個(gè)“云原生數(shù)據(jù)庫+云原生GIS”全國產(chǎn)化平臺(tái)。

關(guān)于邊緣GIS技術(shù)，宋關(guān)福用章魚來比喻，章魚只有40%的神經(jīng)元在大腦里，60%的神經(jīng)元分布在八爪里，所以它的思考是“分布式”的。邊緣GIS計(jì)算也是一種分布式計(jì)算，將各種空間數(shù)據(jù)的計(jì)算處理分析功能，通過網(wǎng)絡(luò)中心下放到網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)上，就像章魚的‘八爪一般。分布式的邊緣GIS服務(wù)器是對(duì)云GIS中心的補(bǔ)充，是一種協(xié)同式計(jì)算。

而相對(duì)更加偏底層的分布式空間計(jì)算技術(shù)，主要是探討利用空間原則優(yōu)化地理空間信息分布式計(jì)算的原理和方法，從而實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)、并行計(jì)算等計(jì)算性能提升。

作為一款二三維一體化的空間數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、分析、處理、制圖與可視化的工具軟件，SuperMap GIS歷經(jīng)二十余年的技術(shù)沉淀，不斷豐富和革新了GIS理論與技術(shù)，開拓了從集中式GIS走向分布式GIS的創(chuàng)新方法論。

空間區(qū)塊鏈：一種分布式空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的延伸

數(shù)據(jù)安全越來越重要，怎么防止空間數(shù)據(jù)被人篡改？今年，超圖率先發(fā)布了空間區(qū)塊鏈（Geo-Blockchain）技術(shù)。

有關(guān)地理空間區(qū)塊鏈的理論探討，在幾年前就已經(jīng)開始有一些相關(guān)著述。早在2016年，GIM International發(fā)表了一篇Jonas Ellehauge的署名文章《地理空間應(yīng)用中的區(qū)塊鏈》（Blockchain in Geospatial Applications），文中不僅詳述了區(qū)塊鏈技術(shù)的典型特征，包括不可篡改、安全性、彈性、透明和可審計(jì)、可控制、無須可信第三方等。同時(shí)，文章中也列舉了一些地理空間用途，比如在街道地圖、地塊模型、航空影像等數(shù)據(jù)方面的應(yīng)用;在協(xié)商使用空域無人機(jī)、車道空間或支付道路使用費(fèi)的自動(dòng)駕駛汽車、支付公共交通費(fèi)用的移動(dòng)或可穿戴設(shè)備等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用;在土地或房地產(chǎn)所有權(quán)的管理方面的應(yīng)用。

在理論層面，有關(guān)空間區(qū)塊鏈技術(shù)的探討層出不窮，作為深耕空間地理信息領(lǐng)域數(shù)十載的行業(yè)老兵，宋關(guān)福談道：“這個(gè)技術(shù)我們探索了幾年，產(chǎn)品則是剛發(fā)布。如果從發(fā)展曲線上看，它馬上要進(jìn)入過熱期，大家會(huì)越來越關(guān)注并炒作其觀念。實(shí)際上，它在技術(shù)成熟度方面還需要進(jìn)一步探索，應(yīng)用場景還不是很多。雖然我們已經(jīng)在有些地方開始使用了，但還是處在技術(shù)普及的前期階段?！?/p>

簡而言之，空間區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际娇臻g數(shù)據(jù)存儲(chǔ)延伸的技術(shù)。高安全、可追溯、高可信的區(qū)塊鏈，是一種特殊的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，與GIS融合后，就形成了空間區(qū)塊鏈，可作為高可信的分布式空間數(shù)據(jù)庫。

在宋關(guān)福看來，由于空間區(qū)塊鏈要解決防篡改的問題，性能比較低，存儲(chǔ)資源占用比較大，相比傳統(tǒng)方式要多消耗十幾倍的存儲(chǔ)資源，目前還不能做到把所有的空間數(shù)據(jù)都上鏈，更適合把關(guān)鍵的、要保護(hù)的數(shù)據(jù)上鏈。如果要管理的關(guān)鍵數(shù)據(jù)量也很大，直接上鏈則會(huì)導(dǎo)致性能問題，我們提供哈希上鏈能力，可以兼顧數(shù)據(jù)量與性能。即把原始數(shù)據(jù)存到IPFS外部存儲(chǔ)系統(tǒng)，把數(shù)據(jù)的哈希碼上鏈。

因此，在SuperMap GIS 10i（2020）中，分布式GIS與區(qū)塊鏈實(shí)現(xiàn)了有機(jī)結(jié)合。在產(chǎn)品層面，覆蓋了組件、桌面、服務(wù)器GIS等多個(gè)產(chǎn)品，在存儲(chǔ)層面，支持空間數(shù)據(jù)的Fabric與IPFS聯(lián)合存儲(chǔ)，在功能層面，提供了空間區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)查詢、編輯、歷史追溯功能以及地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)和數(shù)據(jù)歷史服務(wù)等。

當(dāng)區(qū)塊鏈遇上GIS

自1997年成立以來，超圖一直聚焦地理信息系統(tǒng)（GIS）相關(guān)軟件的技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用服務(wù)。2009年，超圖軟件在深交所上市。2020年4月10日，超圖發(fā)布2019年年報(bào)，在“行業(yè)發(fā)展趨勢以及公司所面臨的機(jī)遇”中提出，區(qū)塊鏈技術(shù)賦能，加速GIS區(qū)塊鏈產(chǎn)品化推進(jìn)。公司研究院已經(jīng)成立了區(qū)塊鏈研究室，對(duì)區(qū)塊鏈+GIS的結(jié)合應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)的探索和研究，主要集中在兩個(gè)業(yè)務(wù)方向：第一是不動(dòng)產(chǎn)登記業(yè)務(wù)中電子證照存證方向，第二是基于區(qū)塊鏈的GIS引擎方向。未來公司將敏銳把握區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展趨勢，持續(xù)推進(jìn)區(qū)塊鏈與GIS的技術(shù)融合研究與應(yīng)用研發(fā)，加快實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈產(chǎn)品化。

關(guān)于區(qū)塊鏈與GIS相結(jié)合能否碰撞出火花，宋關(guān)福給予了肯定的回答，他指出，目前在不動(dòng)產(chǎn)登記以及食品藥品監(jiān)管方面，區(qū)塊鏈與GIS的結(jié)合已經(jīng)有了具體的落地案例。

最早在2018年11月，湖南省婁底市就開出了全國第一張區(qū)塊鏈不動(dòng)產(chǎn)電子憑證。不動(dòng)產(chǎn)登記業(yè)務(wù)中電子證照存證方面，在近期也陸續(xù)出現(xiàn)一些具有典型性的應(yīng)用案例。如今年的新冠肺炎疫情期間，北京市規(guī)劃和自然資源委員會(huì)會(huì)同北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)、國家稅務(wù)總局北京市稅務(wù)局和北京市城市管理委員會(huì)自2020年2月8日起，上線基于區(qū)塊鏈技術(shù)的不動(dòng)產(chǎn)登記信息平臺(tái)升級(jí)版，推出“區(qū)塊鏈+不動(dòng)產(chǎn)登記”7個(gè)應(yīng)用場景。不動(dòng)產(chǎn)權(quán)利人可直接在銀行或公積金部門等服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)完成抵押登記與抵押注銷登記的業(yè)務(wù)申請(qǐng)，不需要到不動(dòng)產(chǎn)登記大廳。智能審批完成后自動(dòng)生成不動(dòng)產(chǎn)登記證明電子證照。

而在食品藥品監(jiān)管方面，2019年1月31日，重慶市渝中區(qū)食品藥品監(jiān)督管理局宣布將使用區(qū)塊鏈技術(shù)為食品藥品質(zhì)量把關(guān)。據(jù)稱，該局將應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)加強(qiáng)對(duì)食品藥品質(zhì)量的監(jiān)督，從而更好地追溯產(chǎn)品生命周期并采取防偽措施。宋關(guān)福表示，區(qū)塊鏈可以確保不可篡改，提高透明度和公信力，可以有效解決傳統(tǒng)的中心化食品供應(yīng)鏈條管理模式中出現(xiàn)的食品藥品安全問題。

正如宋關(guān)福所言，空間區(qū)塊鏈或者是區(qū)塊鏈跟GIS的結(jié)合才剛剛開始，“我們只是打開了一扇小小的窗戶，還有更多的應(yīng)用場景和可能性需要跟大家一起探索?！?/p>