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吴亮:地理空间信息云引擎实践

地理信息系统从过去的阳春白雪到现在部署到我们互联网领域,互联网巨头也都纷纷投入到了地图服务方向。其实这时候我们也在考虑或思考这样一个问题,GIS或GIS核心软件厂商,大家知道现在3S行业的线条非常长,上中下游。而GIS厂商在整个链条中应该扮演什么样的角色?

   3sNews讯 为期两天的2012地理信息开发者大会(简称:WGDC)在北京国家会议中心举行,本次大会以“新技术、新模式、新商业”为主题,是地理信息领域最具影响力的技术性盛会,其宗旨是不断引领和促进地理信息技术的创新与变革。在第二天分论坛三:云计算与智慧城市分会场,中地数码基础平台研发中心副总经理吴亮先生发表了题为《地理空间信息云引擎实践》的演讲。

泰伯网

中地数码基础平台研发中心副总经理吴亮

  以下为文字实录:

  很高兴参加地理信息开发者大会!

  经过一天半的会议,我感受也颇深。特别是昨天这个行业跨界非常好的盛会,以前参加的都是测绘和对信息系统行业内的交流,这次我们看到了很多互联网、IT、服务厂商的参与,其实让我们行业内也提升了视野,或者看到GIS发展的趋势。

  今天上午,几位专家从大的层面上对包括智慧城市、地理信息系统在相关信息化中的应用,做了非常深入和广泛的讲解及汇报。其实我也感触颇深,刚才谭总谈到了,其实我们关注的是一种新模式、新商业,我今天的报告会重点在新技术上跟大家做一些分享。

  我想,作为开发者大会,更多的是很多的创业者、开发者,能够用一些好的技术去进行一些整合,在这方面我想我们国内,特别是我们行业需要更加努力,因为我们当时去美国FaceBook访问参观的时候,感触颇深,大家知道FaceBook现在上市市值一千亿美金,但我们当时参观的时候他只有三层楼的小房子,很小,扎克伯格就在一间很小的办公室里跟他们同事工作、讨论。

  所以我感觉,很多技术的重要性,或者技术发展到一定程度,再去跟资本很好的整合,可能是我们业内现在需要更关注的方向。大家知道,如果没有这种核心技术的整合,资本也很难亲睐你,就算资本亲睐你,也会催生很大的泡沫。

  回到今天我跟大家交流的主题,今天我跟大家沟通的主题是就核心技术发展的方向和我们目前的实践我今天的主题是《地理空间信息云引擎关键技术研究与实践》。

  谈到地理空间信息云引擎,因为在座各位更多是IT企业的,我们业内第一个地理信息系统的产品是1962年加拿大的Tomlinson研制的CGIS,经过近50年的发展,地理信息系统从过去的阳春白雪到现在部署到我们互联网领域,互联网巨头也都纷纷投入到了地图服务方向。其实这时候我们也在考虑或思考这样一个问题,现在3S行业的产业链非常长——上中下游,GIS或GIS核心软件厂商,在整个链条中应该扮演什么样的角色?应该是我们需要考虑的问题。

  近几年,随着整个IT信息技术的发展,特别是云技术的发展,我们怎样很好的适应地理信息系统基础软件的拓展和可持续发展?今天我从三个方面跟大家做分享。首先我们看一下,在云环境下地理信息环境的发展现状以及趋势,针对地理空间信息云引擎涉及到的几大类关键技术跟大家做交流,最后以具体的地理空间信息云引擎的实践,来介绍实现它的核心价值和技术的发展。

  这个胶片大家都非常熟悉,把我们整个云计算的发展历程做了个简单的总结,其实我个人认为,它更多是一个科学技术商业化的应用,所以它在广义上其实是个分布式计算的延续,五年前的时候大家做IT的可能都了解,当时很热,会做网格计算,有很多开源的网格计算的环境。

  网格计算当时我们叫按需分配,就像使用电力一样,因为网格计算本身就是从电网这个词衍生而来,就像使用电一样方便,当然我们看到了很多技术上的复杂性和体系架构上的复杂性,所以在科研技术上有很大的发展,但在商业上,我们看到逐步的向云的这种方向在发展。云计算我个人认为实际也是个简易网格环境的延续。

  大家知道,刚才讲到网格计算的单词是从电网来的,云的概念则是从“电子云的概念”衍生而来的,因为电子云是很松散的、无规律的,它不能用传统的牛顿力学去解释,但它用相关的规律函数进行模拟。我们想云计算也是这样的,拥有低耦合和高密度的进行有序组织。我们看到的整个云计算发展历程,到现在来说,我们看到包括国内外的一些厂商,很多虚拟化桌面、虚拟化存储、虚拟化计算的发展,应该说为我们地理信息系统提供了很好的模式。

  我们看一下,在我们GIS层面上、云环境下的发展需求,这个幻灯片从三个需求做了诠释。在整个云环境下,我们对GIS的发展我们从这三个维度上看他的发展和特点。首先是地理信息的存储,这两天很多专家都讨论过,我们怎样有效的进行虚拟化存储,包括EMC也讲到他虚拟化存储的一些技术。确实,从空间信息的存储上,目前提供虚拟化存储,给了地理信息数据系统一个非常好的机遇。

  大家知道,地理信息一个非常大的特点就是数据量大,以前我们讲到TB级就非常大了,现在来看超TB级的数据是非常普遍的。这也为我们地理信息数据的管理提供了很好的模式,包括我们看到,传统GIS基于这种文件系统,包括关系数据库的系统,现在我们逐步看到很多厂商,包括中地基于这种分布式文件系统,总结了基于分布式,或者基于大型的非结构化的数据库,这都为地理信息系统的数据存储提供了很好的方式和方法。

  第二个角度是计算的模式,大家知道,以前传统上资源是固化的,有多少资源就用多少资源,而现在云里面有个很重要的虚拟资源池的概念,基于虚拟计算,我们可以把目前这些闲余的资源利用起来。据不完全统计,国内大型服务器的利用率不到20%,也就是说80%以上的计算资源都是被闲置的。所以,我们怎把计算资源能够有效的利用起来?从计算模式上也为我们提供了很好的途径和可能性,使我们更快的在分布环境下做数据空间的计算,这是计算的角度上。

  第三个,是服务的角度上,大家都谈SaaS软件即服务,我们如何把基于这种把地理信息资源贡献出来,进行很好的整合。

  从几个维度看一下云环境下的GIS云引擎的特点:一个是可伸缩性,资源可整合,不断扩充,应用可定制。另一个是自适应性,我们在提供GIS这个功能或者模块的时候,能够动态的进行有效的自适应,我们在做空间计算的时候,能够根据数据量或者计算规模,能够合理的调节到我们需要的功能模块,我们称之为可适应性。在这个层面上,要求运算功能和数据能够有效的分离,也就是我们经常提到的能够让软件有效的移动,让这些功能进行整合,这是我们谈到的基于云环境下GIS引擎的几个特点。基于这样的模式,可以构造GIS云引擎地理信息计算中心,包括基础设施、平台以及服务层面上,去提供一些有效的应用。

  下面,我把云引擎涉及到的技术跟大家做个分享。现在大家都在谈软件即服务的概念,我们怎样合理的把我们的软件变成合理的颗粒?颗粒度也可以叫做细胞,能够把这个颗粒度的功能提供给应用开发者、使用者或者服务提供者,这是GIS这个核心平台必须关注的问题。像现在包括一些百度地图,它目前提供的是地图浏览和一些查询功能,如果以后涉及到一些专业的计算,这是GIS核心厂商的优势。作为应用,他有强GIS应用和弱GIS应用,弱GIS应用植入很小的功能模块就可以完成它的功能,构造这样一个微内核,实现功能与功能的重组,包括微内核的合成和元素拓展。

  第二个就是虚拟化存储的技术,到目前为止我们可以看到,虚拟化存储已经比较成熟了,现在GIS能够更好的把虚拟化存储技术合适的用到GIS存储环境中去。刚才我们谈到了,地理信息本身的特点,具体的IT信息技术我们就不展开了,这里是关于地理信息空间建模的理解,因为我们知道这经过了三个过程,从客观的物理世界到模型世界,最后形成数字世界,这三个世界我们怎样去转换?这是我们GIS厂商要重点研究的。大家都学过地理信息的原理,基于不同地理信息问题的解决方式,是有不同的模型可以构建的。现在我们更多谈到的是,建立一个更多源多尺度的时空数据模型,刚才李博士也讲到了,他要去构建测绘时空的信息模型。大家都看到了这个模型的重要性,在这个模型的完整性之下,我们再按照这个构造一个完整的信息模型。

  现在我们的算法,应该在空间信息领域是比较成熟的,特别是对于一些专业算子。现在,大家看到了基于分布式的计算集群处理模式,就要求我们在处理这种高性能计算的时候,需要把我们的一些空间计算模型进行有效的转换或者处理。大家都知道,包括我们做一些空间分析处理的时候,需要做一些优化和概念,能够适应到新的IT的架构上。

  另外是高可重用性,从软硬件基础架构看,目前架构体系的具有多元性,从服务器端到掌上端,包括到桌面端,软件、硬件的架构非常多。我们从GIS核心软件层面上,更多的是看怎么样适应多种的软件架构,后面我会在实践里面稍稍展开一下,这样就能够保证我们能够有效的基于软件架构去同步,比如基于PC、服务器怎么去适应,在ipad上怎么去适应,这是基于内核跨平台技术的实现。

  另外一个很重要的,是GIS的展示度方面,包括我们的二维也好、三维也好,这种展示度,目前来说,大家更需要的是一种我们称之为沉浸的系统,以前我们叫虚拟现实。基于这样一种环境下,大家能在里面做一些基于强虚拟地理环境的应用,现在我们看到,比如有时候地质工作组要出去野外采集或者野外调研的时候,现在提供一些虚拟化地质调查的环境,我可以在家里做一些虚拟地表的建模和检查。实验完以后再出去做实际的测量,包括导航、飞行器,都可以做这方面的处理,我想这也是GIS对专业化、可视化的发展方向,它不拘泥于传统大众化的可视化模式。

  后面还有两个技术点,我就不展开说了,包括集成管理与系统可搭建技术。基于刚才的几点技术,GIS可以产生最重要的理念,就是基于这样一个云内核,能够有效的把相关的应用进行有效的聚合,在上面搭建或者集成管理成一些新的系统,这是我们最重要的要实现的目的、目标,这也就体现了GIS商业技术价值。

  下面我们再花一点点时间看一下,地理空间信息对云引擎的实践。大家知道,中地数码一直进行地理空间信息云引擎的研制工作,中地数码推出了一个产品MapGIS IGSS。这里有三大板块:首先是数据中心,它是服务器端的,我们认为它在IT中是一个服务器端的中间件,它能够把我们刚才所说的涉及到GIS功能的模块有效的注入到IT架构上去。第二块就是AppCenter,更多的就是我们刚才讲到的可视化的表达和用户体验,AppCenter现在我们已经很少再去谈是基于CS还是BS的概念,因为它要么是瘦客户端,要么是富客户端的理念,去构建我们的运营中心。第三大块就是我们的DesignerCenter,我们把它解释为设计中心,可以把我们关注的GIS功能进行快速的构建,特别是对一些弱GIS应用的时候,可快速构建,实现有效的处理。

  后面几张片子,就是我们从另外管理的视角看我们GIS云引擎的架构,分成三大块:一个就是GIS云管理平台,都是基于这样的概念把GIS的模块、中间件进行有效的分割、处理,基于相关的流程、规范、标准进行有效的搭建,形成管理平台。另外一个就是云服务的交互平台,基于服务器有效的把一些GIS应用快速的进行发布,做一些模板的定制,快速的实现。

  我们可以看到,对GIS云引擎的定义,可以形象的把它定义成云GIS的核电站,其实我们更多的是想利用这个GIS云引擎,使得开发者也好、应用厂商也好,能够利用它去创造私有云,这样就可以使得这个产业链条上,每家企业、每个研发人员都关注自己的核心业务,展开他相关的工作,最终实现真正意义上GIS开放的平台,来实现整个IT信息资源的整合和共享。

  今天我和大家分享云GIS引擎的时间和研究,中间有很多不足的地方,也欢迎大家会后跟我联系交流,谢谢大家!

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