云计算在地理信息系统中的应用与研究

2021-11-27王康

中国科技纵横 2021年15期

王康

（江西省国土空间调查规划研究院，江西南昌 330025）

0.引言

云计算作为一种非常先进的数据加工和处理技术，其可以将海量的服务器集成在一起，形成一个计算矩阵，并且可以实现存储器、带宽、服务器等资源的按需分配，大幅度提高信息系统的并发处理能力和访问接入能力[1]。地理信息系统有效的集成了数据库、计算机图形等技术，可以针对地理空间信息进行存储和处理，有效满足人们的交通导航、城市建设和管理、环境保护与检测等应用[2]。地理信息系统引入云计算技术，不仅可以扩大地理信息系统处理效率，还可以在逻辑上扩大存储服务性能，具有重要的作用和意义[3]。

1.地理信息系统应用现状

地理信息系统是以计算机技术、通信传输技术为基础，融合了当前比较先进的空间科学技术、遥感信息技术、地理学科技术等，构建了一个强大的空间位置服务系统，是一个综合性的跨学科技术。地理信息系的主要功能就空间数据存储、数据加工和处理、可视化应用等。地理信息系统可以按照严格的空间数据划分模式，采集和存储空间数据信息，并且将这些信息利用建模的方式，确保空间数据、行业应用数据的有效融合，比如导航软件与地理信息系统融合，能够将每一栋建筑或地标都展示在导航软件上[4]。地理信息系统的加工和处理采用了空间数据处理技术、建模技术和预测技术，能够针对地理位置信息进行加工和处理，并且基于此为人们的行业应用提供决策。地理信息系统还可以引入可视化的交互界面，方便用户浏览和操作。目前，随着我国“互联网+”的普及和发展，许多领域都引入了地理信息系统，比如导航软件、旅游管理软件、地理勘测软件、公安消防软件、城市管理软件等，一定程度上提高了地理信息系统的民用、政务和商用水平。

1.1 导航软件

目前，高德地图、百度地图、腾讯地图等均引入了地理信息系统，利用空间数据为用户提供交通导航服务，并且这些导航软件系统研发人员及时的采集各种建筑物承载业主数据，向人们展示商业用户、政府机构等导航服务。同时，美团、携程网等也均在这些导航软件的基础上，实现了应用软件的二次开发，根据行业软件的应用特性，定制化的提高了地理信息系统的可视交互操作水平。

1.2 地理勘测软件

地理信息勘测是一项科学的活动，也是实现地理信息测绘和应用的基础。地理勘测软件可以充分的利用地理信息系统，精准的定位每一个地理位置，建立一个更加全面的地理信息数据库。地理信息勘测也是地理信息系统完善的一个重要举措，其可以相互促进，利用数据对比和分析，可以更新地理信息系统的数据库内容，确保地理信息系统保持的数据是最新的和最准确的。地理勘测软件与地理信息系统进行有效的结合，目前已经推出了立体形式的数据库，可以更加准确的展示城市三维数据或山地三维数据。

1.3 公安消防软件

公安消防软件是一种非常重要的政务应用系统，可以为公安消防做出重要的定位功能，可以确保公安消防更加快速和准确。公安消防软件可以将地理信息系统划分为各种网格数据，比如在火灾发生的时候，及时的将其输出到公安消防软件上，实现精准的位置定位和导航，并且可以结合交通实况信息实现位置优化，设置一个最佳的救灾线路，提高公安消防反映速度。

1.4 城市管理软件

城市管理软件可以将每一个城市都网格化，在电子地图上实现网格信息的管理和服务，因此地理信息系统可以为城市管理软件提供基础的数据支撑，能够有效的考察和评价每一个城市的具体变化，进一步提高城市管理的自动化、信息化和共享化，让执法者实现更加快速的公共管理服务。

2.云计算技术应用及发展

云计算是计算机技术发展的时代产物，其可以将海量的设备及资源连接在一起，形成一个分布式计算矩阵，提高信息服务和处理能力。云计算服务类型通常包括3个，分布式基础设施即服务、平台即服务、软件即服务，能够为不同的计算机用户提供设备资源、应用平台和应用软件。因此，地理信息系统作为云计算的一个重要应用领域，其可以为用户提供一个强大的物理存储服务器，这些服务器能够基于先进的数据加密、安全防御等技术，确保通信服务器的安全性，同时还可以基于云计算的虚拟化技术、MapReduce技术实现数据备份的可扩展性，极大的提高地理信息系统的利用率。因此，基于云计算构建一个地理信息系统是时代发展的趋势，也是云计算的一个重要应用革新。

3.基于云计算的地理信息系统设计

本文采用自顶向下的软件设计方法，并且基于面向对象设计地理信息系统，该系统包括3个层次，分别是接口层、业务平台层和基础设施层。

3.1 接口层

地理信息系统能够为用户提供多个接口，比如PC电脑接口、移动设备接口和平板电脑接口，这些接口能够实现系统操作，并且可以根据用户的逻辑业务请求，实现数据的输入和输出，为地理信息系统提供一个交互处理界面。接口层还可以为每一个行业应用软件提供数据访问端口，这样就可以提高导航软件、城市管理软件、公安消防软件的数据接入和处理能力。接口层采用先进的云计算进行分布式处理，不仅可以提高数据的并发访问能力，还可以条数据的信息加工和处理性能。

3.2 云计算业务平台层

云计算业务平台层首先可以为地理信息系统提供一个部署接口，完成地理信息系统的逻辑业务加工和处理。同时，这一层又同时提供云计算服务平台的关键功能，包括虚拟化功能、MapReduce功能。MapReduce可以实现分片透明管理，将不同地区的存储器集成在一起，为用户提供一个透明的访问过程，不需要用户掌握任何底层数据信息即可进行二次开发或使用。虚拟化则可以将硬件存储采用优先级、轮询算法等，实现热点数据的高速保存，提高数据的快速响应能力，也可以提高硬件资源的利用率。

3.3 云计算基础设施层

目前，地理信息系统建模完成之后，其需要将海量的三维模型、建筑模型、空间位置等信息保存在数据库中，这些数据库需要配置非常高的硬件存储器才可以完成。为了提高硬件存储器的利用效率，云计算可以利用虚拟化技术，提高存储服务能力。云计算基础设施层则可以部署很多的存储器，这些存储器能够按照用户的需求为其分配备份空间，确保每一个备份用户的独立性和完整性。CPU、网络带宽和服务器则可以根据备份系统的业务处理需求，结合虚拟化技术的应用实例，为不同的用户分配CPU、网络带宽等资源，扩展物理设备的使用频次和提高利用率。