云計(jì)算在GIS中的應(yīng)用

$云計(jì)算在GIS中的應(yīng)用（CloudGIS）

2024/8/51云計(jì)算在GIS中的應(yīng)用一、云計(jì)算是什么二、云計(jì)算的主要服務(wù)形式三、云環(huán)境下的GIS發(fā)展需求四、云GIS的應(yīng)用模式五、云計(jì)算的優(yōu)缺點(diǎn)六、參考文獻(xiàn)2024/8/52云計(jì)算是什么云計(jì)算（cloudcomputing）是一種基于因特網(wǎng)的超級(jí)計(jì)算模式，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心里，成千上萬(wàn)臺(tái)電腦和服務(wù)器連接成一片電腦云。云計(jì)算甚至可以讓你體驗(yàn)每秒10萬(wàn)億次的運(yùn)算能力。用戶通過電腦、筆記本、手機(jī)等方式接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行運(yùn)算。2024/8/53云計(jì)算原理云計(jì)算的基本原理是，通過使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，使企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。2024/8/54二、云計(jì)算的主要服務(wù)形式軟件即服務(wù)(SaaS)(Softwareasaservice)為客戶提供各種應(yīng)用軟件服務(wù)平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)(Platformasaservice)通過平臺(tái)為客戶提供一站式服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)(Infrastructureasaservice)為客戶提供網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)一體化的基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)2024/8/55云計(jì)算的主要服務(wù)形式軟件即服務(wù)(SaaS)(Softwareasaservice)SaaS軟件即服務(wù)，即利用云計(jì)算技術(shù)包裝服務(wù)，將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上，用戶根據(jù)需求通過互聯(lián)網(wǎng)向廠商訂購(gòu)應(yīng)用軟件服務(wù)，服務(wù)提供商根據(jù)客戶所定軟件的數(shù)量、時(shí)間的長(zhǎng)短等因素收費(fèi)，這種服務(wù)是通過瀏覽器向客戶提供，它們是在線服務(wù)的應(yīng)用程序，而不是傳統(tǒng)的外部軟件。比如各種OA系統(tǒng)，在線office等。但已由簡(jiǎn)單的文檔管理和流轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)的分析轉(zhuǎn)移。2024/8/56云計(jì)算的主要服務(wù)形式平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)(Platformasaservice)平臺(tái)即服務(wù)是通過網(wǎng)絡(luò)把軟件開發(fā)平臺(tái)作為一種服務(wù)來提供的商業(yè)模式。平臺(tái)即服務(wù)實(shí)際上是軟件即服務(wù)提交模式的一個(gè)產(chǎn)物。平臺(tái)即服務(wù)模式提供了建設(shè)、交付、維護(hù)Web應(yīng)用服務(wù)的一個(gè)完整生命周期。比如GoogleAppEngine/SinaAppEngine基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS)(Infrastructureasaservice)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)是把計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施（通常是一個(gè)平臺(tái)的虛擬化環(huán)境）作為服務(wù)提供。這些基礎(chǔ)設(shè)施包括計(jì)算機(jī)的硬件、存儲(chǔ)設(shè)備，操作系統(tǒng)等。基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)也叫硬件即服務(wù)（LaaS），它是云計(jì)算服務(wù)可以利用的最低級(jí)別的服務(wù)。比如AmazonEC2/S3。2024/8/57三、云環(huán)境下的GIS發(fā)展需求傳統(tǒng)GIS的地理計(jì)算依賴于靜態(tài)的物理系統(tǒng)無法滿足海量地理數(shù)據(jù)高性能計(jì)算；地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)計(jì)算地理信息服務(wù)傳統(tǒng)GIS存儲(chǔ)不具有可伸縮性無法滿足海量地理數(shù)據(jù)在高并發(fā)情況下的地理信息服務(wù)要求傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)缺乏統(tǒng)一的平臺(tái)和地理信息共享機(jī)制將導(dǎo)致地理信息資源難以共享，出現(xiàn)“信息孤島”等問題

傳統(tǒng)GIS

云計(jì)算高可靠、高吞吐和可伸縮的新型地理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)基于虛擬集群這一新型云計(jì)算設(shè)施的可伸縮地理數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)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2024/8/58四、云GIS的應(yīng)用模式1.云GIS概念云GIS是指以云計(jì)算理論和技術(shù)作為指導(dǎo)，以網(wǎng)絡(luò)為中心的地理信息系統(tǒng)。就是將云計(jì)算的各種特征用于支撐地理空間信息的各要素，包括建模、存儲(chǔ)、處理等等，從而改變用戶傳統(tǒng)的GIS應(yīng)用方法和建設(shè)模式，以一種更加友好的方式，高效率、低成本的使用地理信息資源。2024/8/59云GIS的應(yīng)用模式云GIS應(yīng)用模式地理信息內(nèi)容即服務(wù)地理信息軟件即服務(wù)地理信息平臺(tái)即服務(wù)地理信息基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)2024/8/510云GIS的應(yīng)用模式Esri提供的云計(jì)算應(yīng)用模型，概括如下：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)：云端地圖切片服務(wù)，緩存地圖切片可以上傳到云端，并在云端建立數(shù)據(jù)中心。用戶可以把緩存的地圖放在亞馬遜的云端數(shù)據(jù)中心。軟件即服務(wù)：針對(duì)SaaSEsri目前提供了EsriBusinessAnalystOnline，允許用戶將GIS技術(shù)結(jié)合整個(gè)美國(guó)的大量的統(tǒng)計(jì)專題、消費(fèi)者數(shù)據(jù)，以及商業(yè)數(shù)據(jù)。這樣可以實(shí)現(xiàn)按需分析，實(shí)現(xiàn)報(bào)表和地圖通過Web進(jìn)行傳遞。Esri維護(hù)BusinessAnalystOnline，用戶不需要擔(dān)心數(shù)據(jù)管理和技術(shù)更新。平臺(tái)即服務(wù)：Esri將此內(nèi)容和功能擴(kuò)展至Esri的PasS上，并通過ArcGISWebMappingAPIS來提供，并在ArcGISOnline中實(shí)現(xiàn)管理。內(nèi)容即服務(wù)：Esri提供了軟件加服務(wù)的模式，可以讓用戶按需配置自己所需要的服務(wù)。為此，Esri提供了ArcGISOnlineMap和GISServices，使用戶可以快速實(shí)現(xiàn)制圖設(shè)計(jì)，訪問無縫的基礎(chǔ)地圖。2024/8/511六、云GIS的關(guān)鍵技術(shù)異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)異構(gòu)功能資源的集成異構(gòu)功能資源的互操作與搭建式開發(fā)技術(shù)2024/8/512異構(gòu)空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)（1）對(duì)既有空間數(shù)據(jù)庫(kù)的集成

建立接入云GIS環(huán)境的所有節(jié)點(diǎn)上的空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立全局索引，實(shí)現(xiàn)空間查詢的處理和優(yōu)化，即自動(dòng)將全局空間查詢語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為參與空間數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的局部子查詢，并生成最優(yōu)的查詢執(zhí)行計(jì)劃，交付給有關(guān)的機(jī)器執(zhí)行，并將綜合返回的結(jié)果再返回給全局用戶。（2）對(duì)新產(chǎn)生的空間數(shù)據(jù)庫(kù)的集成采用云GIS空間數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理，空間數(shù)據(jù)中心的構(gòu)建過程將異構(gòu)的GIS數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等經(jīng)過數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)清洗和數(shù)據(jù)加載等環(huán)節(jié)得到面向主題的、多時(shí)相的、集成的空間數(shù)據(jù)信息?？臻g數(shù)據(jù)中心在數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)上，引入空間維數(shù)據(jù)，增加對(duì)空間數(shù)據(jù)的存貯、管理和分析能力，根據(jù)主題從不同的GIS應(yīng)用系統(tǒng)中抽取不同規(guī)模時(shí)空尺度上的信息，從而為各種不同的GIS應(yīng)用提供更好的空間數(shù)據(jù)服務(wù)。2024/8/513異構(gòu)功能資源的集成從GIS系統(tǒng)功能的共性和可變性角度，GIS系統(tǒng)功能可以劃分為通用基本功能、領(lǐng)域共性功能、應(yīng)用專有功能。不同的GIS應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)于功能資源的粒度需求有所不同，因此功能倉(cāng)庫(kù)按照多粒度對(duì)功能資源進(jìn)行組織，主要有功能組件倉(cāng)庫(kù)，功能插件倉(cāng)庫(kù)、功能流程倉(cāng)庫(kù)3個(gè)層次。功能倉(cāng)庫(kù)是在目錄系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的對(duì)功能的倉(cāng)庫(kù)式管理，各種功能通過多個(gè)目錄規(guī)則被分門別類地組織起來。提供對(duì)各種異構(gòu)功能的調(diào)用機(jī)制；提供專門的元數(shù)據(jù)部分影響目錄系統(tǒng)在界面上的表現(xiàn)及定義功能的界面事件；提供查詢與檢索機(jī)制，在功能倉(cāng)庫(kù)中的節(jié)點(diǎn)，不管是直接定位的還是間接搜索出的，都可以直接支持應(yīng)用。2024/8/514異構(gòu)功能資源的互操作與搭建式開發(fā)技術(shù)云GIS通過WebService技術(shù)實(shí)現(xiàn)了分布式異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的GIS集成和互操作。通過WebService屏蔽了功能資源的異構(gòu)性，不僅可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)的GIS功能資源的互操作，還能實(shí)現(xiàn)GIS功能資源與非空間信息資源的互操作。將GISWeb服務(wù)組合規(guī)范與工作流技術(shù)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)分布式空間信息功能流程的復(fù)用和集成。在工作流的執(zhí)行過程中，文件、資料和任務(wù)按照一定的規(guī)則流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)組織成員之間的協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到業(yè)務(wù)整體目標(biāo)。2024/8/515五、云GIS優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行平臺(tái)相比，云GIS平臺(tái)提供的開發(fā)與運(yùn)行服務(wù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：云GIS平臺(tái)提供的開發(fā)接口更加標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)云GIS平臺(tái)提供多種開發(fā)模式可以幫助，開發(fā)人員可以在較短時(shí)間完成GIS應(yīng)用的開發(fā)任務(wù)，從而縮短GIS應(yīng)用的開發(fā)周期：由于運(yùn)行與開發(fā)環(huán)境的緊密結(jié)合，開發(fā)人員不必?fù)?dān)心GIS應(yīng)用的兼容性問題；開發(fā)人員無需關(guān)注GIS應(yīng)用的可伸縮性和資源占用，這些都有云計(jì)算環(huán)境來提供。開發(fā)人員只需要專注與業(yè)務(wù)本身。2024/8/516參考文獻(xiàn)Wan

B;Yang

L

Data

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2010(03)Wu

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Data

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GIS

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2009(03)Zhou

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center2010(03)Xu

S

W;Xie

Z;Huang

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Research

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design

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spatial

datacenter

2006(05)HP

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workload

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2008Armbrust

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