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王伟光
  男,汉族,1950年2月出生,山东海阳人。1967年11月参加工作,1972年11月加入中国共产党,博士研究生学... 详情>>
李 扬
  1951年9月出生,籍贯安徽,1981年、1984年、1989年分别于安徽大学、复旦大学、中国人民大学获经济学学... 详情>>
李培林
  男,山东济南人。博士,研究员,中国社会科学院副院长,中国社会学会副会长,中国社会科学院社会学研究所副所长。《社会... 详情>>

    智慧时代需要什么GIS技术?

    作者:宋关福 石伟伟 李绍俊 出版时间:2014年01月
    摘要:云计算、物联网、移动计算、大数据和智慧城市是当前影响IT发展的五大因素,其中,前四个是技术手段,最终落脚点在智慧城市。尽管数字城市建设正如火如荼,但智慧时代正在悄然来临。地理信息是智慧城市重要的基础信息,GIS技术是智慧城市重要的支撑技术。二维GIS、空间数据库、组件式GIS和ServiceGIS等技术有力地支持了数字时代的GIS应用建设,那么在智慧时代需要什么样的GIS技术?在智慧城市与云计算、物联网、大数据和移动计算携手并进时,GIS技术的未来发展趋势也渐渐明朗。

    一 GIS技术光环曲线

    大家已经很熟悉Gartner的新技术光环曲线了,笔者曾于2009年初次绘制了GIS平台软件技术光环曲线。2011年更新过一版,各种技术在曲线上的位置有了明显变化。时至2013年,该曲线又有新的变化(见图1~图3)。

    图1 2009年GIS平台软件技术光环曲线

    图2 2011年GIS平台软件技术光环曲线

    图3 2013年GIS平台软件技术光环曲线

    在2013年GIS平台软件技术光环曲线上,可以看出:

    (1)二维GIS、组件式GIS、空间数据库等技术经过30多年或者10多年的发展,都已经进入成熟期。

    (2)基于SOA架构的服务式GIS正在逐步替代WebGIS,从复苏期走向成熟期,WebGIS将逐步被淘汰。

    (3)移动GIS在10年前产生,现在应该在低谷期,正在向复苏期转移。三维GIS自从谷歌推出Google Earth之后进入过热期,随后大众对三维的华而不实有所失望,经历了一段低谷期。现在,三维GIS正从低谷期进入复苏期。

    (4)GIS云计算从2009年开始萌芽,2010~2011年经过概念炒作阶段,现在正进入低谷期。

    在我们构建未来的应用系统时,成熟的技术往往不会被忘记,但目前尚未成熟的技术却很容易被忽略,而这些技术恰恰是以后很可能很快被成熟应用的技术。

    我们认为,在智慧时代需要关注三大技术的应用,即云GIS技术、移动GIS技术和二三维一体化GIS技术。本文将简单介绍这三项技术。

    二 云GIS技术

    为了更好地支持云计算,充分发挥云服务器的优秀性能,GIS软件特别是服务器软件需要具备三大技术:跨平台GIS技术、64位GIS技术和GIS并行计算技术。

    (一)跨平台GIS技术

    早期的GIS系统大多是C/S结构的,主要GIS功能在客户端实现,服务器主要是存储数据。现在应用系统更多采用B/S结构,GIS的功能重心转移到服务器端,主要功能在服务器端实现,客户端只是用来展示计算结果和交互。客户端基本是Windows一统天下的局面;而服务器端操作系统则是Windows、Unix、Linux三分天下的格局,因此需要考虑GIS平台对跨平台的支持能力!

    超图研发中心曾经在一组对比测试中发现,用Linux和Unix可以满足更多的客户端并发访问需要。也就是说,在满足相同数量客户端的情况下,用Linux和Unix需要更少的服务器。在云计算领域,有Windows的云,但更多的云计算技术和平台是基于非Windows的,如IBM的云、红帽的云和谷歌的云都是Unix或Linux。因此,在智慧时代所选的GIS平台软件必须支持多种操作系统,才可以在云计算建设中有更多优秀技术和平台可供选择。

    SuperMap GIS服务端软件除了支持Windows之外,还支持主流的Linux和Unix平台(见图4)。在实际应用中,Linux和Unix两个操作系统的稳定性非常高,并发能力也更强。SuperMap GIS还支持国产操作系统,如麒麟、红旗、凝思等(见图4)。

    图4 SuperMap GIS支持的操作系统

    (二)64位GIS技术

    曙光天演小型机可装内存512GB,天河一号超级计算机可装内存98GB,如果是32位GIS软件,则GIS软件一个进程只能用不到4GB的内存,超级计算机变成了超级浪费。因此需要发展64位GIS,只有这样才能充分发挥高端服务器的优异性能和海量内存优势(见图5)。

    图5 32位与64位大数据量空间计算对比

    超图公司早在2001年就发布了64位GIS软件的Windows版本,2012年4月发布了64位SuperMap iServer的Linux和Unix版本,这也是全球首套真64位Service GIS。

    (三)GIS并行计算技术

    鉴于2011年以来硅晶体管已接近了原子等级,达到了物理极限,摩尔定律开始失效,CPU频率无法像以前那样快速增长,取而代之的是多核技术的快速发展。但GIS数据量的增长步伐却没有减缓,CPU频率的增长无法抵消GIS计算量的增长,GIS正在遭遇性能瓶颈。要解决这一问题,必须发展GIS并行计算技术并产品化。

    其中一个例子就是缓存切图。现在的B/S应用为了提高出图性能,大多采用金字塔结构的瓦片缓存。但Web地图发布之前缓存切图非常耗时,动则几天甚至几十天的切图时间严重影响了数据更新的效率,即使采用高端服务器,也不能大幅度缩短切图时间。唯有通过并行切图技术,充分利用多核计算机和多台计算机的计算能力来大幅度提升切图的效果。SuperMap研发的并行缓存切图技术具备以下特点。

    (1)大幅提高切图性能:某省国土数据切图由23小时减至3小时(10个并发),并发越多速度越快;

    (2)支持搭建切图云:超图把并行切图的技术内置于SuperMap iServer 6R(2012)SP3中,方便用户搭建