关于地理信息系统的未来发展趋势

1、地理信息系统的未来发展趋势资源学院，人文地理潘新英201111122摘要：我们知道，在当今的信息世界中，已经出现了智能城市、网格计算和云计算等几个全新的概念。那么，对于地理信息系统的未来发展，云计算能否在网格失败的地方站稳脚跟，并在企业数据中心领域获得更多认可？随着今天云计算的兴起，网格计算有增长的空间吗？通过分析智能城市的发展以及网格计算和云计算的优势，探讨了网格计算和云计算在地理信息系统中的未来发展前景。关键词：智慧城市，网格计算，云计算，发展趋势1智慧城市的发展智慧城市是一个包含多种应用、行业和复杂系统的复杂系统。需要多个应用系统之间的信息共享和交互。不同的应用系统需要一起提取数据，以进

2、行综合计算并呈现综合结果。许多复杂的系统需要许多强大的信息处理中心来处理各种信息。随着城市转型的深入，我们可以想象未来的城市形态。未来，我们将生活在智能城市，网络是最基本的基础设施，它无处不在，就像城市的神经系统一样。一个强大的数据处理中心将成为城市的“大脑”，它可以自动帮助我们思考如何按照规定的程序使我们的生活更加方便和高效。让我们称这个城市为智慧城市。信息技术是城市的信息化和综合管理，是全球信息化快速发展的典型缩影，是信息基础设施和物理基础设施的有效结合，是利用网络技术和信息技术实现的智能城市。我们通常称之为“数字城市”和“无线城市”，它们可以被纳入智能城市。其运行模式是：各地的传感器和智

3、能设备组成“物联网”，对城市运行的核心系统进行测量、监控和分析，随时随地进行综合感知；“物联网”与互联网系统完全连接和集成，将数据整合到城市核心系统运行的完整地图中，并提供智能基础设施；基于智能基础设施，城市中的所有关键系统和参与者和谐高效地合作，以实现城市运营的最佳状态。智慧城市是全球信息化快速发展的必然趋势。在一些地区，“智慧城市的火花”已经形成，并开始为居民服务。据不完全统计，全球已有1000多个智慧城市启动或在建，未来将以近20%的复合年增长率增长。新加坡的“智能国家”计划和德国的T-CITY就是典型代表。从这些城市中，我们可以看到未来智慧城市的身影。在智能政府、智能基础设施和智能公共

4、服务的帮助下，一触即发的便捷生活将很快实现。2网格与地理信息系统的关系2.1空间信息网格技术网格是近年来信息和网络领域的一个新概念。其目的是创造一个新的信息交流和服务平台，这比目前的互联网更有效。空间信息网格是网格技术在地理信息服务中的需求，因此构建空间信息网格势在必行。随着网格技术的快速发展和成熟，网格环境下的地理信息共享模式逐渐成为一个新的研究方向，这对地理信息科学来说既是挑战也是机遇。空间信息网格技术是一个前沿研究领域，它涉及到各种学科和技术的相互渗透和相互支持。空间信息网格作为一种新技术，正在不断发展变化。它有许多独特的特点：(1)空间信息网格可以提供资源共享，消除信息孤岛，实现应用的

5、互联互通。网格不同于计算机网络，它实现硬件的连通性，而网格可以实现应用层的连通性。(2)空间信息网格实现协同工作，将分布在不同地理位置的计算机、数据库和实验设备等异构资源连接起来，通过网格调度器协同工作，最大限度地提高资源利用效率。(3)空间信息网格基于国际开放技术标准，不同于以前许多行业部门或公司推出的软件产品。(4)空间信息网格中数据资源的存储是异构和分布式的，空间数据的类型一般是海量和多类型的。(5)空间信息网格能够提供动态服务并适应变化。网格上各种资源的动态变化总是会改变网格的规模，网格是自适应的3。2.2网格的深入研究方向基于网格，可以部分解决地理信息服务应用中面临的问题，特别是解决

6、地理信息资源共享和地理信息系统互操作的问题。但与此同时，我们也应该清醒地看到，目前地球科学家对网格的研究已经超出了网格计算的初衷，当计算机专家提出网格时，他们并没有注意到它在地理信息方向的广泛应用。因此，当前的网格技术在一定程度上限制了网格地理信息的进一步发展，尤其是在其基础服务和共享方面，值得进一步研究4。因此，探索以下几个方面有助于网格地理信息的发展：(1)关注分布式地理信息系统，因为对于网格地理信息来说，网格是基于分布式网络的。分布式地理信息系统的研究可以进一步推动网格地理信息的发展。(2)任何共享的基础都是探索和发现资源，不管它基于什么样的网络。基于网格的地理信息资源的探索和发现机制不

7、同于其他机制，因此有必要对其进行进一步梳理，找到一种快速获取复杂网络中地理信息资源的方法。(3)经过几十年的发展，地理信息数字资源的存在极其庞杂。目前，储存和传输系统是满山，诸侯政权是分裂的。研究地理信息资源的存储和传输机制一直是地理信息科学的前沿。(4)地理信息资源广泛共享的实现是各种地理信息服务的整合，各种地理信息服务应用机的研究是共享模式的有益探索。网格代表了新一代互联网的发展方向。网格计算的兴起将改变传统的clien和cluser结构，形成一种新的普适(普适计算/网格计算)架构，成为下一代互联网的计算模式，并构成信息技术产业新的增长点。空间信息网格是实现空间数据资源有机聚合和综合连通的

8、核心和基础，是构建数据网格的本质和主要内容。数据网格和计算网格共同构成了新一代网格环境的基础设施。随着研究的深入，空间信息网格技术的发展将对地理信息系统的发展产生深远的影响。可以认为，网格技术的应用和空间信息网格的建立将在空间信息科学领域的前沿问题上取得根本性突破，并对数字地球、数字城市、空间信息服务和电子政务等主要应用目标产生全面而重大的影响5。3GIS与云计算的融合需求3.1云计算云计算是一种新兴技术，它的出现使网络服务成为可能。云服务实际上是云计算服务。云计算是并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者是这些计算机科学概念的商业实现。提供云计算服务的企业负责管理和维护这些数据中心的正常运

9、行，并确保计算能力足够强大，存储空间足够大，可供用户使用。事实上，谷歌本身提供的网络搜索功能是典型的云计算，以及其他谷歌服务，如Gmail、谷歌文档、谷歌Picasa网站等。充分体现云计算服务的强大作用。云计算出现的时间很短，所以对云计算没有统一的定义。然而，在不同的定义中，云计算的主要思想得到了体现，即基础设施和具体服务被划分为不同的层次，服务提供商负责构建底层的计算中心和数据中心，为用户提供各种类型的服务；底层基础设施的扩展对上层用户来说是完全透明的。目前，IBM、GOOGLE、YAHOO等公司已经开始构建“云”。3.2云计算的优势(1)云中的软件开发使用高端数据库开发软件，最有可能的选择

10、是使用企业内部数据中心的云服务器池。在测试时，可以使用亚马逊网络服务来临时扩展资源，这样项目经理就可以更好地控制成本、管理安全问题和分配资源。项目经理可以为不同的云类型分配不同的硬件资源。网络开发云、测试云和产品云的成本不同；开发云的单位时间成本可能低于产品云，因为附加功能(如服务级别协议和安全性)分布在产品云中。管理人员可以将项目限制在特定的云中。例如，产品云的一些服务可以用于产品配置，而开发云的服务只能用于开发。为了在软件开发项目的不同阶段优化资产，管理者可以根据项目和用户跟踪使用情况，从而获得成本数据。如果发现成本很高，只要安全和数据恢复问题得到解决，管理人员就可以使用Am azon E

11、C2以较低的成本暂时扩展资源。(2)环保云计算云计算的动机之一是更高的环境友好性。首先，减少了在企业内部数据中心运行应用程序所需的硬件。用云计算代替它们可以降低运行硬件和降低温度所需的能量。将这些系统集成到远程中心可以更有效地管理它们。其次，云计算技术改善了远程打印和文件传输等电信技术，这可能会减少办公空间、购买新家具、淘汰旧家具、办公室清洁等方面的需求。它还减少了开车上班的需要，减少了二氧化碳的释放。3.3地理信息系统软件工程在云计算环境中的应用分析云计算有着非常广阔的前景，但它仍然是一项发展中的技术，它对软件开发的利弊必须仔细考虑。以下是关于成本和实施步骤的讨论。从成本角度来看，云计算的优

12、势在于它可以大大降低成本，这将大大降低地理信息系统软件开发机构，尤其是中小企业在硬件设施和软件工具方面的开发成本。然而，对于云计算地理信息系统服务提供商6，他们需要大量投资来建设云计算基础设施。如果可以利用现有的设施和工具，成本可以降低，大量进入云计算的企业可以进一步分担开发GIS软件的成本。地理信息系统和云计算的整合也相当可观。地理信息系统是在计算机软硬件系统支持下，对各种形式的地理数据进行收集、存储、操作、计算、分析、描述和显示的综合系统。有必要收集大量的基础地理空间信息，并对其进行存储、管理和分析。在地理信息系统的基本功能中，地理信息数据的存储和处理非常重要。这带来了两个重要的基本问题。

13、首先，如何存储海量地理信息数据；第二，如何满足处理地理信息数据的计算能力需求。在此基础上，有必要对地理信息系统的可靠性提出更高的要求。根据现有研究8，可以发现地理信息系统对计算和存储有以下要求：(1)存储容量要求。地理信息系统的实现需要存储大量的地理信息数据及其关系信息，这就需要很高的数据存储能力。(2)计算能力的需求。地理信息系统的应用领域往往要求地理信息系统能够高速处理地理信息数据并实时显示，这就需要很高的计算能力。(3)数据可靠性要求。地理信息系统数据及其处理结果是大量工作的结果，对地理信息系统的有效应用起着至关重要的作用。因此，有必要提供可靠性保证。地理信息系统对计算、存储和可靠性有更

14、高的要求。将这些需求与云计算的特点进行比较，我们可以发现云计算提供的服务能够很好地满足地理信息系统的需求9。根据以上分析，云计算可以应用于地理信息系统，为地理信息系统提供基础服务。二者的融合不仅是技术发展的需要，也是业务应用扩展的总趋势。4云与网格的关系网格提供了在一个动态的多机构组织中共享资源和合作解决问题的能力。它不仅实现了资源和计算能力的共享，还带来了互联网的革命。如今，云计算还处于初级阶段，大大小小的公司提供各种各样的云计算服务，从软件应用到网络存储再到邮件过滤。然而，云计算的聚合和集成正在形成，它的出现必将给各行各业带来巨大的经济效益。虽然云计算和网格计算有很多相似之处，但最重要的是

15、它们之间的区别。网格计算非常适合拥有少量用户访问大量数据的组织；云计算更适合那些大量用户想要访问少量数据的环境。专家解释说：“网格非常适合虚拟组织中复杂的科学任务。另一方面，云更适合简单的任务，比如许多短期工作。云和网格的另一个主要区别是网格需要批量作业计划和复杂的策略来分配任务，而云则不需要。同时，云不需要这么大的前期投资，因为云服务提供商负责服务器的运行和维护。”也就是说，如果您的计算需求相对较小，或者相对较大，但是偶尔、偶尔和突然，或者不可预测，或者表现出快速和不规则的增长率，那么我认为您最好使用云计算，因为这些类型的计算需求有时会使您的数据中心闲置，或者不能给您足够的规模经济来分享数据

16、中心运营的投资。如果你有一个稳定的、可预测的大规模计算流程，并且这个计算流程不会有很大的波动，忘记云计算或网格计算，你仍然应该投资一个大规模的数据中心，然后继续在其中增加计算任务。在这种情况下，您有足够的规模经济来抵消数据中心的成本。专家指出，在未来，将需要数以千计的计算机工作站来完成计算密集型操作。因为在云中完成这项任务非常昂贵，至少目前如此。网格更有可能转化为云计算。网格计算带来了实现云计算所需的技术。当技术发展到IaaS(架构即服务)阶段，或者在五年内，我们80%到90%的持续计算将基于云。智能城市中云计算的5大优势平台层的统一性和高性能。通过架构即服务(Iaas)的构建模式，整合传统数

17、据中心不同架构、品牌和模式的服务器，通过云操作系统的调度为应用系统提供统一的运营支撑平台。同时，借助云计算平台的虚拟化基础设施，可以有效地进行资源削减、资源分配和资源整合，并根据应用需求合理分配计算能力和存储资源，从而实现效率优化。大规模基础软硬件管理。它主要负责监控和管理大规模的基础软硬件资源，为云计算中心操作系统的资源调度等高级应用提供决策信息，是云计算中心操作系统资源管理的基础。基本软件资源，包括独立操作系统、中间件、数据库等。基本硬件资源包括网络环境下的三大设备：计算、存储和网络。基础软硬件管理中心可以管理基础软硬件资源的资产；可以实现基本硬件的状态监控和性能监控。能够触发异常情况报警，提醒用户及时维修有问题的设备；它可以对基础软硬件资源进行长期统计分析，为高层资源调度提供决策依据。业务资源的调度管理。云计算数据中心的突出特点是拥有大量的基础软硬件资源，实现了基础资源的规模化。它可以提高资源利用率，降低单位资源成本。服务/资源调度中心可以实现多用户资源共享，有效提高资源利用率。并且可以根据服务的负载情况自动将资源调度到需要的地方。业务/资源调度中心是云计算数据中心操作系统的高级应用模式，也是云计算数据中心发展低碳绿色业务的必然要求。节能降耗管理。建设节约型社会是经济社