超图将高新技术融入地理智慧

程梦瑶

分布式技术可以解决高性能计算的难题，正在日益成为计算机科学中一颗耀眼的明星。当分布式GIS遇见同样具有分布式特征的区块链，将产生怎样的火花呢？在GIS软件领域深耕多年的超图，又是如何将这两者融入地理智慧的呢？

2020年9月9日，在2020GIS软件技术大会主题大会上，超图正式发布了新产品—SuperMap GIS 10i（2020），并提出了新的GIS基础软件五大技术体系（BitDC），即大数据GIS、人工智能GIS、新一代三维GIS、分布式GIS和跨平台GIS技术体系，丰富和革新了GIS理论与技术，为各行业信息化赋能更强大的地理智慧。

在SuperMap GIS 10i（2020）的新特性中，分布式GIS技术体系赫然在列。该技术体系包括分布式空间数据引擎技术、空间区块链技术、分布式空间分析与处理技术、云原生GIS技术和边缘GIS技术。它不仅能够支撑海量经典空间数据和空间大数据的存储、管理、分析、处理、可视化与发布，还实现了GIS在高可用、高并发、高弹性、高性能、大容量、高可信等方面的突破，构建了云边端一体化GIS的分布式协同新模式。

从集中式GIS走向分布式GIS

在超图集团总裁、董事宋关福看来，GIS软件技术的发展史，就是不断与膨胀的空间数据战斗的历史。自2011年起，超图就着手在64位计算、多线程计算、GPU计算等高性能计算技术方面进行了探索，以满足不断激增的空间数据处理需求。在这一阶段，利用单机算力提升GIS性能的集中式GIS是主流。

随着数据采集技术的不断进步，新一代测绘与设计数据和空间大数据愈发膨胀，GIS软件的数据存储、处理和分析面临巨大挑战：分析处理性能骤降，基本无法管理类似手机信令的流式空间大数据。从集中式GIS转向分布式GIS，成为了主流。

事实上，“分布式GIS”不是新概念，20年前就有学者提出，但市场上一直未能出现真正商业化的产品。宋关福表示，今天的分布式GIS技术由多项零散的技术演化而成，可以划分为五大技术方向，包括云原生GIS技术、边缘GIS技术、分布式空间分析与处理技术、分布式空间数据引擎技术、空间区块链技术。

早在三年前，超图就在业界率先发布了云原生GIS技术—原生为云设计、充分发挥云的弹性和分布式优势的GIS技术，可以让云更好地发挥作用。

其中，微服务、容器化、自动编排、持续交付、DevOps是云原生GIS五要素。在2019年，超图与阿里巴巴新一代自研数据库POLARDB深度对接融合，完成兼容性认证，构建自治、弹性、高可用的云原生时空管理平台联合解决方案，推出业界首个“云原生数据库+云原生GIS”全国产化平台。

关于边缘GIS技术，宋关福用章鱼来比喻，章鱼只有40%的神经元在大脑里，60%的神经元分布在八爪里，所以它的思考是“分布式”的。边缘GIS计算也是一种分布式计算，将各种空间数据的计算处理分析功能，通过网络中心下放到网络边缘的节点上，就像章鱼的‘八爪一般。分布式的边缘GIS服务器是对云GIS中心的补充，是一种协同式计算。

而相对更加偏底层的分布式空间计算技术，主要是探讨利用空间原则优化地理空间信息分布式计算的原理和方法，从而实现海量数据的高效存储、并行计算等计算性能提升。

作为一款二三维一体化的空间数据采集、存储、管理、分析、处理、制图与可视化的工具软件，SuperMap GIS历经二十余年的技术沉淀，不断丰富和革新了GIS理论与技术，开拓了从集中式GIS走向分布式GIS的创新方法论。

空间区块链：一种分布式空间数据存储的延伸

数据安全越来越重要，怎么防止空间数据被人篡改？今年，超图率先发布了空间区块链（Geo-Blockchain）技术。

有关地理空间区块链的理论探讨，在几年前就已经开始有一些相关著述。早在2016年，GIM International发表了一篇Jonas Ellehauge的署名文章《地理空间应用中的区块链》（Blockchain in Geospatial Applications），文中不仅详述了区块链技术的典型特征，包括不可篡改、安全性、弹性、透明和可审计、可控制、无须可信第三方等。同时，文章中也列举了一些地理空间用途，比如在街道地图、地块模型、航空影像等数据方面的应用;在协商使用空域无人机、车道空间或支付道路使用费的自动驾驶汽车、支付公共交通费用的移动或可穿戴设备等物联网相关的应用;在土地或房地产所有权的管理方面的应用。

在理论层面，有关空间区块链技术的探讨层出不穷，作为深耕空间地理信息领域数十载的行业老兵，宋关福谈道：“这个技术我们探索了几年，产品则是刚发布。如果从发展曲线上看，它马上要进入过热期，大家会越来越关注并炒作其观念。实际上，它在技术成熟度方面还需要进一步探索，应用场景还不是很多。虽然我们已经在有些地方开始使用了，但还是处在技术普及的前期阶段。”

简而言之，空间区块链是分布式空间数据存储延伸的技术。高安全、可追溯、高可信的区块链，是一种特殊的分布式数据存储方式，与GIS融合后，就形成了空间区块链，可作为高可信的分布式空间数据库。

在宋关福看来，由于空间区块链要解决防篡改的问题，性能比较低，存储资源占用比较大，相比传统方式要多消耗十几倍的存储资源，目前还不能做到把所有的空间数据都上链，更适合把关键的、要保护的数据上链。如果要管理的关键数据量也很大，直接上链则会导致性能问题，我们提供哈希上链能力，可以兼顾数据量与性能。即把原始数据存到IPFS外部存储系统，把数据的哈希码上链。

因此，在SuperMap GIS 10i（2020）中，分布式GIS与区块链实现了有机结合。在产品层面，覆盖了组件、桌面、服务器GIS等多个产品，在存储层面，支持空间数据的Fabric与IPFS联合存储，在功能层面，提供了空间区块链数据查询、编辑、历史追溯功能以及地图服务、数据服务和数据历史服务等。

当区块链遇上GIS

自1997年成立以来，超图一直聚焦地理信息系统（GIS）相关软件的技术研发与应用服务。2009年，超图软件在深交所上市。2020年4月10日，超图发布2019年年报，在“行业发展趋势以及公司所面临的机遇”中提出，区块链技术赋能，加速GIS区块链产品化推进。公司研究院已经成立了区块链研究室，对区块链+GIS的结合应用进行了相关的探索和研究，主要集中在两个业务方向：第一是不动产登记业务中电子证照存证方向，第二是基于区块链的GIS引擎方向。未来公司将敏锐把握区块链技术的发展趋势，持续推进区块链与GIS的技术融合研究与应用研发，加快实现区块链产品化。

关于区块链与GIS相结合能否碰撞出火花，宋关福给予了肯定的回答，他指出，目前在不动产登记以及食品药品监管方面，区块链与GIS的结合已经有了具体的落地案例。

最早在2018年11月，湖南省娄底市就开出了全国第一张区块链不动产电子凭证。不动产登记业务中电子证照存证方面，在近期也陆续出现一些具有典型性的应用案例。如今年的新冠肺炎疫情期間，北京市规划和自然资源委员会会同北京市住房和城乡建设委员会、国家税务总局北京市税务局和北京市城市管理委员会自2020年2月8日起，上线基于区块链技术的不动产登记信息平台升级版，推出“区块链+不动产登记”7个应用场景。不动产权利人可直接在银行或公积金部门等服务网点完成抵押登记与抵押注销登记的业务申请，不需要到不动产登记大厅。智能审批完成后自动生成不动产登记证明电子证照。

而在食品药品监管方面，2019年1月31日，重庆市渝中区食品药品监督管理局宣布将使用区块链技术为食品药品质量把关。据称，该局将应用区块链技术加强对食品药品质量的监督，从而更好地追溯产品生命周期并采取防伪措施。宋关福表示，区块链可以确保不可篡改，提高透明度和公信力，可以有效解决传统的中心化食品供应链条管理模式中出现的食品药品安全问题。

正如宋关福所言，空间区块链或者是区块链跟GIS的结合才刚刚开始，“我们只是打开了一扇小小的窗户，还有更多的应用场景和可能性需要跟大家一起探索。”