新一代時空大數(shù)據(jù)平臺GMSS介紹

樊文有+閆從文+徐進++宮巧

摘 要：近年來，地理信息產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展契機，GIS全面向網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，處理海量數(shù)據(jù)，與云計算結(jié)合，邁向互聯(lián)共享，“GIS+云+大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)”勢不可擋。本文結(jié)合當前傳統(tǒng)GIS處理時空大數(shù)據(jù)面臨的問題，闡述了GIS與云計算結(jié)合的必要性，并介紹了國內(nèi)先進的云GIS平臺GMSS及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GMSS GIS 云計算 大數(shù)據(jù) 互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）11（a）-0031-02

當前，地理信息系統(tǒng)（GIS）無處不在，但也面臨許多問題。在大數(shù)據(jù)時代，傳統(tǒng)GIS的數(shù)據(jù)管理和處理的體系結(jié)構(gòu)、方法和技術(shù)，不能完全滿足當前海量并發(fā)用戶對海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析、處理的需求，阻礙了GIS的進一步發(fā)展和應(yīng)用。大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)的發(fā)展給信息行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇，改變著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式、計算機運行模式，這孕育并促進了GIS行業(yè)的新發(fā)展[1，2]。

當前，在數(shù)據(jù)方面，GIS具有以下特點：（1）擁有海量空間數(shù)據(jù)，需要對數(shù)據(jù)進行分析、挖掘；（2）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)多，數(shù)據(jù)量龐大，更新頻度低；（3）并發(fā)用戶數(shù)大，但每次使用量較小。這些特點致使傳統(tǒng)GIS已不能完全滿足當前海量的并發(fā)用戶對海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析、處理的需求，同時，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)管理和處理的體系結(jié)構(gòu)、方法和技術(shù)也不能完全滿足上述要求。

1 GIS與云計算、大數(shù)據(jù)

云計算是繼分布式計算、并行計算和網(wǎng)格計算之后出現(xiàn)的一種新興的計算模式，它將計算任務(wù)分布在大量計算機構(gòu)成的資源池上，使用戶能夠按需獲取計算力、存儲空間和信息服務(wù)。

如今我們已身處一個大數(shù)據(jù)時代，大約80%的數(shù)據(jù)都與空間位置有關(guān)。空間數(shù)據(jù)具有空間性、時間性、多維性、空間關(guān)系復(fù)雜等特性。空間大數(shù)據(jù)沒有改變GIS的基本特征，但是對傳統(tǒng)GIS提出了巨大的挑戰(zhàn)。在架構(gòu)層面，大數(shù)據(jù)體量大、速度快、模態(tài)多等特性帶來的挑戰(zhàn)終將引起GIS數(shù)據(jù)存儲與管理的質(zhì)變，GIS大數(shù)據(jù)相對于普通大數(shù)據(jù)空間維度，需要創(chuàng)新數(shù)據(jù)挖掘的策略和方法。

時空大數(shù)據(jù)給GIS帶來了挑戰(zhàn)，而云計算則給GIS帶來了新發(fā)展契機。首先，在空間數(shù)據(jù)存儲方面，云計算的高可靠、高吞吐和可伸縮的新型地理數(shù)據(jù)存儲技術(shù)可為GIS提供可靠、安全的數(shù)據(jù)存儲中心[6]；其次，在地理數(shù)據(jù)計算方面，云計算基于虛擬集群的可伸縮數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可滿足海量地理數(shù)據(jù)高性能計算；最后，在地理信息服務(wù)方面，云計算具有松耦合，數(shù)據(jù)、功能、服務(wù)的全共享，服務(wù)可聚合、可遷移等特點，可解決傳統(tǒng)GIS缺乏統(tǒng)一的平臺、地理信息資源難以共享以及“信息孤島”等問題[2]。

云GIS就是基于云計算的理論、方法和技術(shù)，改進傳統(tǒng)GIS架構(gòu)體系，以實現(xiàn)海量空間數(shù)據(jù)的快速存取與處理，提高計算能力和數(shù)據(jù)處理能力，解決地理空間信息科學(xué)領(lǐng)域中空間大數(shù)據(jù)帶來的各種問題[6]。云GIS平臺提供一種穩(wěn)定、高效、低成本的支撐應(yīng)用架構(gòu)，將成為下一代GIS服務(wù)平臺。

2 GMSS平臺介紹

GMSS是在國家第四代GIS研發(fā)科研項目支持下，由北京天耀宏圖科技有限公司研發(fā)的新一代時空大數(shù)據(jù)平臺，該平臺是自底層基于“云計算+大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)”搭建的大型云GIS平臺，是面向行業(yè)、面向應(yīng)用、跨平臺、可伸縮的多維動態(tài)空間信息服務(wù)框架。平臺采用基于云架構(gòu)的分布式存儲、分布式計算技術(shù)，提供海量空間數(shù)據(jù)存儲、管理、挖掘、分析推送等核心功能。

2.1 GMSS云平臺架構(gòu)

在行業(yè)技術(shù)標準和安全標準體系下，GMSS平臺設(shè)計為5個模塊，自底向上依次為：

（1）感知層。是空間數(shù)據(jù)采集獲取階段。采集空間數(shù)據(jù)的方式不局限于傳統(tǒng)測繪遙感手段，還包括物聯(lián)網(wǎng)中各種傳感器獲取。

（2）大數(shù)據(jù)管理層。是地理空間數(shù)據(jù)高效的組織管理與融合數(shù)據(jù)中心，基于云架構(gòu)分布式存儲，實現(xiàn)海量空間數(shù)據(jù)的高效存儲、負載均衡、彈性擴展、動態(tài)融合。

（3）計算層。是GMSS平臺數(shù)據(jù)處理中樞。采用基于云架構(gòu)的分布式計算引擎、分布式挖掘引擎，實現(xiàn)多元異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合與挖掘。

（4）服務(wù)層。面向云GIS各種應(yīng)用需求，提供豐富的服務(wù)接口。在該層中用戶除了可以通過云服務(wù)來獲取和發(fā)布GIS的相關(guān)資源外，還可以通過平臺服務(wù)接口進行自定義開發(fā)。

（5）應(yīng)用層。是GMSS平臺最頂層，直接面向個人用戶或組織。基于平臺服務(wù)層提供的豐富服務(wù)接口，可適用于智慧城市的各個領(lǐng)域。

2.2 GMSS特點及優(yōu)勢

GMSS全新的底層架構(gòu)，顛覆了傳統(tǒng)GIS平臺封閉設(shè)計。與傳統(tǒng)的地理信息服務(wù)平臺相比，GMSS具有多個方面的特點和優(yōu)勢。

（1）基于云計算架構(gòu)體系，提供云安全訪問控制策略、沖突檢測與合成、資源管控等云端一體化解決方案。

（2）大數(shù)據(jù)整合挖掘與智能推送，以獨創(chuàng)的GDaaS（GIS DaaS）層提供海量空間與非空間數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的分布式存儲、管理、挖掘、分析、融合、信息主動推送等服務(wù)。

（3）支持時空大數(shù)據(jù)存儲、管理、計算、發(fā)布，數(shù)據(jù)海量多級、多尺寸、超文本、多維動態(tài)、深度融合、數(shù)據(jù)一體、互聯(lián)互通。

（4）功能資源服務(wù)化、按需配置，用戶自由選擇使用地圖服務(wù)資源和二次開發(fā)語言，按需租用相應(yīng)能力的云服務(wù)。

（5）在線服務(wù)，支持服務(wù)的云端部署，提供數(shù)據(jù)的云端計算，向用戶提供云端應(yīng)用。

3 GMSS的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 智慧城市

基于GMSS云平臺研發(fā)的智慧城市空間信息云服務(wù)平臺，通過云計算、大數(shù)據(jù)的技術(shù)架構(gòu)，以強大的運算和處理能力，實現(xiàn)了智慧城市的海量時空數(shù)據(jù)管理、融合和動態(tài)挖掘。

3.2 智慧警務(wù)

基于GMSS云平臺，研發(fā)的警務(wù)云GIS平臺，對公安信息資源進行了有效地整合與集成，形成新的公安信息資源體系，推動著公安信息技術(shù)向深度發(fā)展。

3.3 智慧工商

依托GMSS云平臺，建立的工商大數(shù)據(jù)可視分析決策平臺，實現(xiàn)了工商數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的融合與集成，為工商行政監(jiān)管提供決策支持。

3.4 智慧國土

以GMSS為支撐，研發(fā)的GreatMap不動產(chǎn)統(tǒng)一登記云平臺、國土資源“一張圖”綜合監(jiān)管平臺、國土資源電子政務(wù)平臺等系統(tǒng)，實現(xiàn)了國土信息的互聯(lián)互通和智慧化管理。

4 結(jié)語

云計算、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)使GIS行業(yè)得到了新的發(fā)展，云GIS的時代已經(jīng)來臨。基于“云+大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)”搭建的大型云GIS平臺GMSS，是新一代時空大數(shù)據(jù)云GIS平臺的代表。它的不斷創(chuàng)新和突破，將大大推進GIS行業(yè)的發(fā)展，深化GIS的應(yīng)用領(lǐng)域。

參考文獻

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[2] 彭義春，王云鵬.云GIS及其關(guān)鍵技術(shù)[J].計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2014，23（8）：10-17.

[3] 陳全，鄧倩妮.云計算及其關(guān)鍵技術(shù)[J].計算機應(yīng)用，2009，29（9）：2562-2567.

[4] Steven Ramage.Standards for geospatial technology and services in cloud computing[S].2011.

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[6] 李明巨，吳勤書，劉昱君.一種基于云GIS技術(shù)的地理信息服務(wù)新方式[J].測繪通報，2015（2）：92-94.