宋關福|當前GIS軟體四大關鍵技術方向

作者 | 宋關福

每一輪技術變革，都可能會導致GIS基礎軟體重新洗牌，進而對GIS應用開發商及最終用戶產生深遠的影響。

有人說，這世界唯一不變的就是「永遠在變」，在技術領域尤其如此。無論是從事GIS基礎軟體研發還是從事GIS應用解決方案開發，我們既感到痛苦，也感到幸運。痛苦的是，我們必須不斷進步，不斷在紛繁複雜的方向中選出正確的那一個，否則就要被超越乃至被淘汰;幸運的是，暫時的落後不要緊，只要抓准新的變革趨勢，就能彎道超車，迎頭趕上。

GIS基礎軟體技術發展非常快，其推動力有兩個方面：一是需求驅動，二是IT新技術驅動。

在需求驅動方面，現在GIS從業者迎來了最好的時機。放眼望去，的移動支付、電子商務和快遞業務水平已經全球領先。在GIS領域也是如此。甚至可以說，政府的GIS應用水平，也已經處於世界領先水平，特別是在大量新技術的應用方面，有的已經領先於歐美髮達國家。比如在三維GIS應用方面，政府信息化中三維應用已經非常廣泛，已經站在該技術應用的前沿。領先的應用蘊含領先的需求，領先的需求催生領先的產品和技術。近水樓台先得月，的GIS企業，無論從事基礎軟體還是應用軟體業務，都是幸運的。

在IT新技術驅動方面，GIS軟體技術融合IT新技術，不斷推陳出新。前些年最熱的信息技術是「雲物移大智」，即雲計算、物聯網、移動計算、大數據和智慧城市，現在又有了新提法ABC，也就是AI人工智慧、Big Data大數據、Cloud computing雲計算。 這些技術都在推動GIS軟體技術的進步。

在需求和技術的雙重牽引下，最近幾年GIS軟體重要的技術方向可以總結為CCTB。這四個字母分別代表什麼?請允許我以倒序的方式來介紹。

B：Big Data GIS(大數據GIS技術)

現代社會，互聯網、移動互聯網、物聯網和車聯網、金融、通信等瘋狂地生產數據。這些數據種類多、數據量大、價值密度低、變化速度快，以至於傳統的資料庫技術難以對其加以管理和分析，這就是所謂的大數據。近年來發展起來以Hadoop和Spark為代表的一些新技術系統，可以用來存儲、管理和分析挖掘這些數據。

這些數據大多具有位置特性，比如手機信令數據、網路搜索數據、電商交易數據，都有相關人員的位置信息，分析這些大數據的空間分佈和空間移動特點，能讓大數據發揮更大的價值。

對於這些數據，傳統GIS無法直接管理和分析，要基於IT大數據技術做複雜的編程才能實現，無疑增加了分析和挖掘的難度。一些GIS平台軟體廠商結合相關大數據技術，在GIS平台軟體里增加對帶位置的大數據進行存儲、索引、管理和分析的能力，降低了大數據空間分析難度，讓更多機構和個人不用編程或者僅用較少編程，就可以管理和分析空間大數據，這就是大數據GIS技術。

空間大數據技術架構(2016)

大數據GIS技術是對空間大數據進行包括存儲、索引、管理、分析和可視化在內的一系列技術的總稱，而不是單純解決某個環節的問題。從去年開始，一些GIS平台廠商陸續發布了大數據相關的GIS技術，該技術還在不斷發展和進化中，應用還處於初級階段。

大數據是價值密度低的貧礦，開採難度大，開採技術也還在成熟和發展過程中，因為量大才有價值;傳統數據是價值密度高的富礦，開採技術成熟。二者都很重要，沒必要把富礦數據貼上貧礦大數據的標籤。

T：Three Dimension GIS(新一代三維GIS技術)

三維GIS發展了將近20年，取得了極大進步，目前逐漸確立了新一代三維GIS技術體系。

二三維一體化是新一代三維GIS技術的基礎框架。有人把通過二次開發在應用層面集成二維和三維稱為二三維一體化，其實只是二三維聯動。真正的二三維一體化，是數據模型、軟體內核和軟體形態的二三維一體化，這樣才能讓三維從中看不中用的「偶像派」走向真正實用的「實力派」。

除傳統手工三維建模以外，新一代三維GIS技術還融合了傾斜攝影三維技術、激光點雲三維技術、BIM與GIS結合的三維技術等。傾斜攝影和激光點雲技術提升了三維的真實感、精度和生產效率;而BIM和激光點雲的應用則讓三維GIS從室外走進室內，從宏觀走向微觀。

新一代三維GIS技術架構(2016)

新一代三維GIS技術實現了二維與三維一體化，地上與地下一體化，空中與地表一體化，陸地與海洋一體化，室內與室外一體化，宏觀與微觀一體化。新一代三維將在很大程度上影響未來GIS的應用發展。

C：Cloud Computing GIS(雲GIS技術)

雲計算是為了集中計算資源，以便達到更節約和經濟地利用計算資源的一種技術。雲計算同時也讓更大規模的計算方便得以實現。雲GIS技術的第一個要求是讓GIS軟體能運行在雲環境上，更進一層的要求是能夠充分發揮雲計算環境的優勢，以便提高GIS服務和計算的性能，或者節約計算資源的目標。

雲計算時代的GIS軟體，要打通雲(伺服器)GIS和各種端GIS(桌面GIS和移動端GIS)之間的聯通。在大量應用中，GIS平台還要能夠提供儘可能瘦的客戶端(如WebGL)以儘可能發揮雲的計算優勢，減少端的安裝維護代價。

雲計算時代，伺服器上的GIS軟體不再局限於一套WebGIS或Service GIS伺服器軟體，還需要提供雲GIS門戶軟體、雲GIS管理伺服器軟體，以及提高雲GIS在有限帶寬上高性能運行的CDN伺服器或前置伺服器軟體。

雲端一體化GIS架構(2015)

C：Cross Platform GIS(跨平台GIS技術)

跨平台指的是跨硬體設備和操作系統。硬體設備包括各種伺服器、桌面電腦和移動設備等;操作系統包括伺服器和桌面端用的各種Windows、Linux、Unix，以及移動端的Andriod和iOS操作系統等。跨平台要解決的實際問題包括三個方面。

一是支持各種常用和主流的伺服器。在雲計算和大數據領域，伺服器大多採用性能更高和更穩定運行的Linux伺服器，GIS平台能否高性能支持它們，直接影響到對這些新技術價值的發揮程度。

二是支持各種端。在線模式下比較簡單，採用B/S結構可以讓各種端訪問伺服器上強大的GIS能力;離線模式下GIS軟體是否能運行各種端(特別是移動端)的能力，則比較考驗GIS平台廠商，在沒有信號的海洋、沙漠、原始森林中，或者因保密不能上網時會有這樣的應用場景。

三是支持自主可控的硬體與軟體。為保障信息安全，越來越多的政府和軍事應用要求採用自主可控的計算設備，GIS軟體是否能支持龍芯、飛騰等自主CPU，是否支持麒麟等自主操作系統等，是國內政府採購越來越重要的評判因素。

在CCTB這四個方向中，跨平台是典型的需求驅動型，雲計算、新一代三維和大數據是信息技術和需求共同驅動。未來一段時間，這四大技術方向還將繼續深度影響GIS軟體應用的發展。當然，GIS軟體還會不斷產生新的技術方向，我們也在做相關的研究和探索，在完成產品化之後，再向大家彙報。

最後，延伸拋出一個小話題，與諸君探討：每一輪技術變革，都會出現一些過渡性技術。這些過渡性技術有時候會讓應用開發者在選型中迷惑，甚至走彎路。比如，WebGIS是B/S架構GIS的過渡形式，發展到基於SOA的Service GIS才算成熟;僅僅能在雲上運行而不能充分發揮雲計算資源進行高性能計算的雲使能(Cloud Enabled)GIS軟體是雲GIS軟體的過渡形式;基於虛擬現實開源引擎發展而來的三維可視化軟體以及「二三維聯動」，是二三維一體化GIS的過渡形式。到了大數據GIS時代，又會出現哪些過渡形式的產品和技術呢，讓我們且行且觀察。

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