云时代的GIS软件技术与应用(二)

 

 

2. 云使能的GIS平台软件

云使能的GIS软件，就是能支撑云计算的GIS软件。未来在云计算的应用模式是：云+端的组合。在政务网、企业内网、互联网上有很多的云，可提供各种各样的能力和服务；应用方面就是端。端可以是台式电脑、电视机、笔记本电脑、平板电脑甚至智能手机，因为云计算是中心计算，对端的计算和存储能力要求降低，而且以后的应用当中，便携的端越来越重要，越来越多的应用都将使用便携的端。因此云使能的GIS软件技术包括两个部分：第一部分是云GIS服务器软件，第二步部分是端GIS工具软件，有云和端，才能构成云使能的GIS软件技术。

2.1. 云GIS服务器软件

作为一个云GIS服务器软件，应该具有什么特点，才能满足云计算的需求呢？应该具有四个特点：支持虚拟化的Service GIS技术、跨平台的GIS技术、支持64位计算和二三维一体化。需要说明的是，其中第一个是必备(Must have)条件，后三个是优选(Nice to have)条件。即使没有后三个条件也能构建云计算环境，但有了它们，可以更好的建设GIS云计算环境和应用。

2.1.1. 支持虚拟化的Service GIS平台

要做云计算，GIS的服务器软件必须支持虚拟化，这是首要的前提。所谓虚拟化，指的是GIS软件运行在虚拟机上，而不是物理的计算机上。这样做的好处在于应用系统使用多个计算机上的资源时配置简单，各个应用系统在服务器上是相对独立的空间运行而互不干扰，最终可以显著的提高计算机的工作效率和资源利用率，计算资源可以在不同系统之间按需分配。因此，要构建GIS的云计算体系，首先要选择支持虚拟化的GIS服务器。

SuperMap GIS在虚拟化方面的支持工作很早就开始了。目前支持以下虚拟技术和软件：IBM的Power VM、微软的虚拟化技术Hyper-V、美国威睿公司的虚拟化软件VMware和Oracle公司的虚拟化技术Virtual Box、开源的虚拟化技术Xen与KVM。

Service GIS是支持云计算的另一个重要的技术基础。Service GIS是基于面向服务体系架构（SOA）的全功能GIS服务平台软件，而不是Web GIS。现在来看，Web GIS是GIS软件形态发展的一个过渡形式，不是一种完善的GIS软件形态，功能相对简单，将逐步被淘汰。

建设云时，最好选择Service GIS，而不建议选择Web GIS，更不建议选择瓦片结构的图片服务器，后者缺乏后续的功能扩展能力。WebGIS和瓦片结构的图片服务器在应用初期能够满足要求，今后还得推倒重来。主流的服务器端GIS 软件如SuperMap IS和ArcIMS是Web GIS，而SuperMap iServer和ArcGIS Server则是Service GIS。

2.1.2. 跨平台的GIS技术

也许有人会问，现在PC里都用Windows，跨平台有什么用？跨平台是应用系统结构发展变化所带来的新的要求。早期的GIS系统大都是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处理结果。虽然PC机基本是Windows一统天下的局面，但服务器端操作系统则是Windows、Unix、Linux是三分天下的格局，而移动终端的操作系统更加多样化。在服务器操作系统中，Linux和Unix 有更好的稳定性和更大的并发访问能力。因此GIS软件的跨平台特性就成了必然要求。

在云计算领域，有Windows的云，如微软的公有云和私有云都是基于Windows的，亚马逊也提供了Windows版本的公有云。但是有更多的云计算的技术和平台是基于非Windows的，比如说IBM的云计算平台、红帽的云计算平台、谷歌的云都是Unix或Linux。因此，若所选GIS平台软支持多种操作系统，才可以在云计算建设中有更多优秀技术和平台以供选择。

在云计算时代跨平台比以前更重要，有远见的GIS平台软件企业都提前考虑了跨平台的解决方案，但各家采用策略不同。几个典型的企业分别采用了三种跨平台方案，即模拟Windows方案、Java方案和标准C++方案。

模拟Windows方案非常巧妙的保护了已有的GIS研发投资，通过专业跨平台解决方案商（如MainSoft）的产品在Linux或Unix上建立一个Windows的虚拟环境，这样Windows的程序很方便能在Linux或Unix上调试通过。该方案开发代价最小，很快就可以推出跨平台的GIS技术和产品。但该方案的缺点是在非Windows操作系统上性能较低，而且受限于第三方技术可能不支持某些操作系统。

Java方案则基于Java来重写GIS软件核心模块，该方案虽然工作量较大，但Java是跨平台的开发语言，其“编写一次，到处运行”的特性让支持多种操作系统变得不那么复杂，而且一旦开发出来，就支持各种操作系统。但Java解释执行的特点决定了系统性能相对C和C++有相当的差距，Java开发的GIS内核很难满足大数据量和高复杂度的计算要求。

标准C++方案则是开发代价最高的解决方案，选择标准C++全部重写GIS内核。虽然各操作系统都支持标准C++，但标准C++“编写一次，到处编译”的特点使得开发跨平台软件远不如Java方便，不仅需要在每个操作系统上编译调试，而且有不少跨平台的问题需要自行处理，工作量很大。举个最简单的例子，一个32位长整数包括4个字节，这4个字节的顺序在不同的CPU下都不同，如果简单的把这4个字节从内存写到文件中，换台计算机软件就无法识别这个长整数了，这些都要自行处理。尽管这是一个开发代价极大的方案，但它的好处也非常明显，在所有的操作系统都具有C++的高性能特性。在以服务器端计算为特点的云计算时代，高性能、跨平台的GIS技术意义十分重大。

经过慎重权衡，SuperMap选择了标准C++方案。2001年到2005年，超图软件基于标准C++重写了GIS内核，并基于该内核逐步重新构建了SuperMap GIS系列产品，该系列产品支持Windows系列、Linux系列（如：Redhat Linux、Suse Linux、Ubuntu Linux、麒麟Linux、凝思Liunx、红旗Linux）和Unix系列（如：IBM AIX）。