遙感云服務(wù)是基于云計(jì)算技術(shù)

1、遙感云服務(wù)是基于云計(jì)算技術(shù)高原地區(qū)高分遙感多要素環(huán)境監(jiān)測(cè)云服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)遙感云服務(wù)是基于云計(jì)算技術(shù)，整合各種遙感信息和技術(shù)資源，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以按需共享的方式提供的遙感應(yīng)用服務(wù)。本文簡(jiǎn)單介紹了遙感云服務(wù)的基本模式和技術(shù)特點(diǎn)，闡述了遙感云服務(wù)的技術(shù)體系及關(guān)鍵技術(shù)。并對(duì)未來(lái)云遙感普及應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展作出了展望1、云與云計(jì)算云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法。過(guò)去在圖中往往用云來(lái)表示電信網(wǎng)，后來(lái)也用來(lái)表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。所謂“云"其實(shí)指的是后端(服務(wù)器端)，平時(shí)我們很少能夠看到的那一端，正因?yàn)槠綍r(shí)難得看到，所以有一種虛無(wú)縹緲的感覺(jué)，也許就是因?yàn)檫@個(gè)原因，才被稱為“云”吧。我們平時(shí)能夠看到

2、的是什么呢，當(dāng)然是自己用的PC和手機(jī)這些東西了，也就是所謂的“客戶端”。云計(jì)算(cloudcomputing)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通2、遙感云服務(wù)的基本概念遙感云服務(wù)是基于云計(jì)算技術(shù)，整合各種遙感信息和技術(shù)資源，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以按需共享的方式提供的遙感應(yīng)用

3、服務(wù)。遙感云服務(wù)應(yīng)體現(xiàn)云計(jì)算兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是通過(guò)云計(jì)算技術(shù)提高遙感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理的效率；二是實(shí)現(xiàn)資源共享、按需使用的服務(wù)模式。具體地說(shuō)，遙感云服務(wù)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：(1)無(wú)需事先購(gòu)買(mǎi)，可以隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使用所需的遙感數(shù)據(jù)處理軟件、開(kāi)發(fā)環(huán)境和計(jì)算設(shè)備。(2)按需使用、即用即付，只需支付實(shí)際使用遙感數(shù)據(jù)、軟件和計(jì)算資源所產(chǎn)生的費(fèi)用，避免不必要的資源閑置和技術(shù)支持、系統(tǒng)安裝、升級(jí)維護(hù)等所產(chǎn)生的人力和費(fèi)用。(3)獲得更強(qiáng)大、更可靠、更高效的遙感數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)與并行處理能力，并可滿足應(yīng)急或高峰期的存儲(chǔ)和計(jì)算需求。(4)可以從眾多的遙感數(shù)據(jù)和遙感軟件中選擇或組合應(yīng)用，也可以根據(jù)需要使用多種不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)

4、境。3、遙感云服務(wù)的技術(shù)特點(diǎn)由于遙感技術(shù)的行業(yè)特點(diǎn)，遙感云服務(wù)與其他云服務(wù)有所不同。它的主要技術(shù)特征包括：(1)提供遙感數(shù)據(jù)、信息、軟件與所需計(jì)算資源的一體化、一站式服務(wù)。數(shù)據(jù)是遙感應(yīng)用的基礎(chǔ)，也是遙感應(yīng)用費(fèi)用和時(shí)間開(kāi)銷的重要環(huán)節(jié)，遙感軟件和計(jì)算設(shè)備是遙感應(yīng)用必需但又非全時(shí)占用的基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)據(jù)、信息和軟硬件設(shè)施一體化服務(wù)是遙感云服務(wù)可應(yīng)用于實(shí)際業(yè)務(wù)的基本要求。(2)基于統(tǒng)一的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)和可視化基底，支持?jǐn)?shù)據(jù)共享與協(xié)同工作。遙感云服務(wù)平臺(tái)可以通過(guò)云平臺(tái)支持用戶既可以自由使用空間數(shù)據(jù)和軟件，又可以避免數(shù)據(jù)和軟件的流失，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合與協(xié)同操作，滿足多方面的空間數(shù)據(jù)共享需求。(3

5、)與遙感數(shù)據(jù)處理及專題信息產(chǎn)品生產(chǎn)系統(tǒng)相結(jié)合，提供業(yè)務(wù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的遙感信息產(chǎn)品在線服務(wù)。通過(guò)云服務(wù)平臺(tái)，可以定期生產(chǎn)和發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)化的遙感專題信息產(chǎn)品，使用戶無(wú)需自行組織數(shù)據(jù)處理就可以直接獲得業(yè)務(wù)應(yīng)用所需的專題信息，降低技術(shù)和應(yīng)用成本。(4)通過(guò)對(duì)遙感服務(wù)元素(數(shù)據(jù)獲取、加工處理、處理算法、應(yīng)用模型等)的開(kāi)放性接入和動(dòng)態(tài)化調(diào)度，既包括對(duì)數(shù)據(jù)、信息和技術(shù)資源的組合使用，也包括對(duì)服務(wù)提供方的流程化組織，實(shí)現(xiàn)信息鏈、技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同化服務(wù)。4、遙感云服務(wù)的基本模式基于云計(jì)算的基本服務(wù)模式，遙感云服務(wù)主要有4種典型服務(wù)模式：(1)遙感數(shù)據(jù)作為服務(wù)RSDaaS提供數(shù)據(jù)瀏覽和按需使用服務(wù)，用戶無(wú)需購(gòu)買(mǎi)遙感

6、數(shù)據(jù)，即可使用遙感數(shù)據(jù)并獲得遙感業(yè)務(wù)信息。(2)遙感軟件作為服務(wù)RSSaaS提供在線遙感軟件服務(wù)，用戶無(wú)需購(gòu)買(mǎi)和安裝，即可使用遙感處理和業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件。(3)遙感平臺(tái)作為服務(wù)RSPaaS提供后臺(tái)遙感數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用戶可以通過(guò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具包和程序接口開(kāi)發(fā)和部署遙感應(yīng)用軟件，調(diào)用強(qiáng)大的后臺(tái)計(jì)算能力進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)處理、信息產(chǎn)品生產(chǎn)和業(yè)務(wù)應(yīng)用。(4)遙感應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)施作為服務(wù)RSIaaS:虛擬化是云計(jì)算最主要的特點(diǎn)，可以把遙感數(shù)據(jù)、各種遙感軟件、業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟硬件環(huán)境和存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)等要素都進(jìn)行虛擬化，放在云計(jì)算平臺(tái)中統(tǒng)一管理并提供服務(wù)。用戶無(wú)需通過(guò)傳統(tǒng)方式構(gòu)建遙感應(yīng)用系統(tǒng)，可隨時(shí)隨地即時(shí)地在云

7、計(jì)算平臺(tái)上建立虛擬遙感應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境，使用遙感數(shù)據(jù)、軟件、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用或提供服務(wù)三、總結(jié)云遙感無(wú)疑會(huì)促進(jìn)遙感產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。首先，提供云遙感需要打通整個(gè)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，意味著數(shù)據(jù)、軟件、系統(tǒng)得到一體化的整合，這種整合會(huì)使行業(yè)內(nèi)誕生規(guī)模較大的企業(yè)。大企業(yè)對(duì)產(chǎn)業(yè)化的落地將起到有力支撐。第二，云遙感要解決的問(wèn)題（如，安全性問(wèn)題）也是GIS和3s行業(yè)要解決的問(wèn)題，通過(guò)云的推動(dòng)和進(jìn)步，使國(guó)家政策能夠更傾向產(chǎn)業(yè)這邊，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)更好發(fā)展。第三，云服務(wù)的廣闊性必然使整個(gè)行業(yè)從上至下更好的使用和利用空間信息，并在此之上創(chuàng)造更多的成果和更有價(jià)值的服務(wù)。從而推動(dòng)用戶規(guī)模的擴(kuò)大和整個(gè)產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)。云計(jì)算技術(shù)將深刻

8、地改變遙感數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理技術(shù)和服務(wù)方式，為遙感技術(shù)普及應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展帶來(lái)重大的機(jī)遇?；谠朴?jì)算技術(shù)，可將遙感數(shù)據(jù)、信息產(chǎn)品、處理技術(shù)與計(jì)算資源打包成類似公共設(shè)施（如自來(lái)水和電力等）的可計(jì)量的服務(wù)，提供給用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)終端隨時(shí)隨地按需使用，解決遙感應(yīng)用中的數(shù)據(jù)、技術(shù)、設(shè)備、成本和人員的瓶頸，實(shí)現(xiàn)遙感信息技術(shù)在政府和公眾日常業(yè)務(wù)中的普及應(yīng)用。雖然云計(jì)算在通用IT領(lǐng)域已經(jīng)取得了極大的成功，但是在探討遙感領(lǐng)域的云計(jì)算模式前，需要詳細(xì)地討論遙感處理領(lǐng)域是否需要云計(jì)算。可以將遙感處理領(lǐng)域的相關(guān)人員分為四類，即平臺(tái)架構(gòu)者、算法開(kāi)發(fā)者、數(shù)據(jù)提供者和最終用戶。平臺(tái)架構(gòu)者側(cè)重于提供基礎(chǔ)的遙感數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、通用處

9、理算法和用戶界面等；算法開(kāi)發(fā)者側(cè)重于實(shí)現(xiàn)算法邏輯，實(shí)現(xiàn)過(guò)程中可采用平臺(tái)提供的通用方法；數(shù)據(jù)提供者側(cè)重于提供原始數(shù)據(jù)；最終用戶在平臺(tái)架構(gòu)者提供的界面上，通過(guò)算法提供者的算法來(lái)處理數(shù)據(jù)提供者所提供的數(shù)據(jù)，形成最終所需要的數(shù)據(jù)文件。圖1闡述了四者之間的關(guān)系。雖然現(xiàn)在的遙感平臺(tái)有很多，但是都符合上述模型，只是有些平臺(tái)比較封閉，并不支持第三方算法插件。目前絕大部分遙感平臺(tái)有一個(gè)共同點(diǎn)，就是并不提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，都是以桌面軟件形式提供給用戶使用,而網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的形式已經(jīng)在GIS領(lǐng)域被廣泛研究和使用，如著名的ArcGIS軟件已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)將原桌面版本的所有功能移植成為Web服務(wù)。眾所周知，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)比普通單機(jī)桌面版具

10、有更強(qiáng)大的處理能力，更易集成和更開(kāi)放，但是目前遙感處理為什么沒(méi)有服務(wù)的大量涌現(xiàn)，筆者認(rèn)為主要有如下幾個(gè)原因：a）資源緊缺。遙感處理涉及到海量數(shù)據(jù)和龐大的計(jì)算能力，普通的單服務(wù)器計(jì)算模式并不能滿足要求，需要采用集群環(huán)境，而普通開(kāi)發(fā)者并沒(méi)有適合的硬件環(huán)境。b）開(kāi)發(fā)困難。缺乏適合遙感處理的WebFF發(fā)平臺(tái)。目前GIS服務(wù)多數(shù)基于Webservice相關(guān)平臺(tái)。由于微軟、Sun等公司提供了一個(gè)簡(jiǎn)單利用的Webservice開(kāi)發(fā)環(huán)境，開(kāi)發(fā)比較簡(jiǎn)單。但是普通的Webservice只針對(duì)單個(gè)請(qǐng)求的響應(yīng)時(shí)間比較短的情況，而單個(gè)遙感處理請(qǐng)求可能需要10min或更長(zhǎng)的處理時(shí)間，普通的Webservice開(kāi)發(fā)環(huán)境并不

11、適合c）缺乏統(tǒng)一平臺(tái)級(jí)商業(yè)模式。商業(yè)模式對(duì)于注重算法產(chǎn)權(quán)的遙感領(lǐng)域是很重要的。而長(zhǎng)期以來(lái)，如何保護(hù)普通算法開(kāi)發(fā)者權(quán)益的問(wèn)題一直沒(méi)得到重視和解決。只有統(tǒng)一的平臺(tái)級(jí)商業(yè)模式才能引導(dǎo)遙感處理領(lǐng)域的算法發(fā)展。上述問(wèn)題是阻礙遙感處理服務(wù)發(fā)展的根本原因。針對(duì)上述三個(gè)問(wèn)題，如果采用云計(jì)算模式，可以得到良好的解決。1）資源緊缺云計(jì)算提供統(tǒng)一并強(qiáng)大的計(jì)算環(huán)境和硬件資源，普通算法開(kāi)發(fā)者可以將自己的算法按照接口規(guī)范提交到平臺(tái)即可，而無(wú)須自己架構(gòu)網(wǎng)站。2）開(kāi)發(fā)困難云計(jì)算提供的統(tǒng)一接口可使算法開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單，算法開(kāi)發(fā)者無(wú)須知道網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)知識(shí)即可被最終用戶所調(diào)用。針對(duì)這點(diǎn)，后面將詳細(xì)闡述OpenRS2Cloud!勺解決方

12、案。3）缺乏統(tǒng)一平臺(tái)級(jí)商業(yè)模式云計(jì)算的商業(yè)模式已經(jīng)得到成功，亞馬遜公司已經(jīng)盈利上億美金。在云計(jì)算中，數(shù)據(jù)提供者、算法提供者和平臺(tái)提供者將從最終用戶的每次請(qǐng)求中獲利，進(jìn)行合理的分成，最終用戶也擁有了更多的算法和數(shù)據(jù)選擇權(quán)利。結(jié)合前面對(duì)云計(jì)算特點(diǎn)的描述，有理由相信將云計(jì)算應(yīng)用于遙感處理是可行的。下面將詳細(xì)闡述遙感處理云計(jì)算的系統(tǒng)構(gòu)成與關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)上面的分析，本章提出一種遙感處理的云計(jì)算模式，并在后面利用原型系統(tǒng)加以驗(yàn)證。圖2是設(shè)想的遙感云計(jì)算模式。從圖2中可以看出該模式分為下面幾個(gè)系統(tǒng)：a）Web入口系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要面向最終用戶，利用Ajax、Flash或Slivelight技術(shù)，為用戶提供一個(gè)

13、直接在WebM覽器上就能使用的用戶界面b）多任務(wù)并行作業(yè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Google云計(jì)算的并行模式MapReduce通過(guò)集成大量的服務(wù)器或普通PC機(jī)提供一個(gè)針對(duì)海量用戶的分布式任務(wù)調(diào)度和管理環(huán)境。c）WebGIS數(shù)據(jù)發(fā)布與管理系統(tǒng)。由于待處理的影像是通過(guò)瀏覽器展示給用戶的，需要WebGI繇統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)布和元數(shù)據(jù)查詢。d）算法插件系統(tǒng)。為算法提供者制訂統(tǒng)一的接口方式和插件開(kāi)發(fā)方法。e）分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。由于云計(jì)算涉及的數(shù)據(jù)龐大，需要類似Google的分布式文件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理。數(shù)據(jù)提供者調(diào)用該系統(tǒng)來(lái)發(fā)布自己的數(shù)據(jù)，而WebGIS數(shù)據(jù)發(fā)布系統(tǒng)會(huì)根據(jù)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的變化定時(shí)發(fā)布新的數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)上。f）計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。當(dāng)最終用戶享用數(shù)據(jù)下載或數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)后，需要付一定的費(fèi)用，而這些費(fèi)用將按照一定的比例分配給算法提供者、數(shù)據(jù)提供者和平臺(tái)系統(tǒng)。這種商業(yè)模式已經(jīng)被Google、亞馬遜成功應(yīng)用。上述幾大系統(tǒng)是遙感處理云計(jì)算平臺(tái)的基礎(chǔ)系統(tǒng)，缺一不可，通過(guò)這些系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)搜索、多用戶計(jì)算、海量存儲(chǔ)和WebU覽器訪問(wèn)來(lái)為其他三類用戶提供良好的生態(tài)環(huán)境。最終用戶得到了一個(gè)不斷擴(kuò)展功能，并且擁有海量處理能力和存儲(chǔ)能力的系統(tǒng)；算法提供者不用關(guān)心計(jì)算能力和硬件條件的缺乏，