影響將來GIS發展的六大技術趨勢

    近年來，信息技術（IT）發展可謂風起雲涌。GIS（地理信息系統）做爲IT大潮的一員，天然也要緊跟趨勢，作時代的弄潮兒。近年來有哪些重要的趨勢，會影響GIS的發展呢？筆者覺得主要有這六個方面：一、Linux的快速發展以及與其相關的雲計算技術，使IT成爲社會基礎設施的一部分；二、ARM低功耗計算平臺的日新月異，將推進物聯網和智慧城市的快速發展；三、移動應用和基於互聯網絡的協同，推進專業GIS功能讓大衆所用；四、數據開放浪潮和大數據分析技術的快速發展讓「地理智慧」落到實處；五、三維技術和全新的數據採集手段拉開了新一輪GIS技術革命的序幕；六、開源軟件和社會化軟件工程將極大地改變GIS軟件研發和應用的流程和模式。

1、linux的快速發展以及與其相關的雲計算技術，使IT成爲社會基礎設施的一部分。

    隨着雲計算的興起，Linux操做系統以其資源消耗少、軟件生態全、可定製化能力強、安全性能好等優勢獲得幾乎全部IT服務商的青睞，就連微軟也開始在Linux系統進行大量的投入。以Ubuntu爲首的桌面Linux在專業用戶、軟件開發者、IT發燒友中裝機量也在迅速上升，逐漸改變了Linux在桌面應用上的弱勢形象。我國的基於Linux的深度定製操做系統，也開始獲得更爲普遍的應用。所以，2015年能夠說是Linux從打破Windows壟斷到全面開花的轉折之年。尤爲是各類嵌入式Linux系統以及基於Linux內核的Android的手機、平板設備獲得了迅猛的增加，Linux今後走上了飛速發展的康莊大道。
    雲計算概念已提出多年，前幾年主要是進行基礎設施建設、雲計算支撐軟件的研發，不少小型的雲計算系統也在摸索中逐步建設。這一過程當中，雲計算的概念獲得了普及、技術獲得了驗證、產品獲得了完善。如今，基礎雲計算資源已經能夠作到「按需提供」，成爲整個社會基礎設施必不可少的一部分。2015年雲計算將快速進入應用之年，使雲計算的「集中管理、資源共享、節能降耗、穩定可靠」的優勢獲得充分發揮。
    適應這一趨勢，超圖軟件推出了可運行於Linux的全系列GIS平臺。高效的Linux64內核可以更好地支持虛擬化和雲服務平臺，爲自主、安全、可靠的專業應用的開發提供GIS承載平臺。基於Linux的GIS服務器和組件已經推出和應用4年以上，今年發佈的基於Java的桌面GIS平臺補齊了Linux上的桌面GIS工具鏈，使測繪和地理信息專業人員能夠在Linux上完成全部的GIS工做，能夠依據OSGi接口規範開發擴展插件，整合專業知識、拓展平臺能力。面向雲服務環境的雲GIS平臺，包括iPortal、iServer、iExpress、iCloudManager以及在線服務平臺，能夠爲共有云、私有云、混合雲的搭建提供多級分佈式的解決方案。全部的專業桌面GIS、移動GIS和開源的Web客戶端都能接入雲服務平臺，並聚合應用其服務和各種第三方信息。
    雲計算時代的GIS創新即將全面開啓，雲GIS來的正是時候。

2、ARM低功耗計算平臺的日新月異，將推進物聯網和智慧城市的快速發展。

    ARM的崛起是一個奇蹟，以其功耗低、發熱小的突出優點和開放的生態圈、靈活的定製能力迅速佔領了近幾年來發展最爲迅速的移動計算市場，或者說，正是ARM的卓越貢獻極大地推進了移動計算的發展，讓「信息在指尖」可以真正地實現，而且與迅猛發展的互聯網一塊兒掀起了移動互聯網應用的大浪潮。
    儘管ARM已經佔據移動計算的絕大部分市場，但ARM的潛力還遠未充分發揮。高達1024個內核的ARM服務器將極大提升數據中心的部署密度和下降電力消耗，8核／16核的ARM桌面機將大大縮小體積並延長持電時間，勢將改變對於計算系統的高熱、笨重、能耗高的傳統印象；用於物聯網的超低功耗ARM芯片也開始進入大規模商用階段，對推進智能設備、物聯網和智慧城市的發展具備極其重要的做用。基於ARM指令集的全志、飛騰、海思等國產CPU芯片尤爲是64位芯片的推出和量產，將迎來ARM陣營的更大發展。
    2015年，多平臺通用GIS內核（UGC，Universal GIS Core）再樹新里程碑，SuperMap 8C完成了全球首個基於ARM指令集CPU的全系列GIS平臺，包括低功耗服務器、低功耗桌面系統、平板與手持機SDK和C++支持庫，可運行於樹莓派2代B+等ARM芯片和飛騰1500A等ARM64芯片以及Lubuntu/Kylin/Android/iOS等系統之上，爲低功耗數據中心、便攜桌面應用、移動數據採集以及工業控制、自動化設施、無人駕駛、無人機、傳感系統等新興物聯網系統的構建提供高效GIS內核。新版內核繼承了STL（Standard Template Library）、64位、多線程安全的優點，能夠支持Java/.NET/C++/Python四種接口，支持定製的高性能專用設備和工業級系統的研發，爲物聯網和智慧城市的發展提供了時空一體化管理的支撐平臺。
    開放和低功耗計算的時代已經來臨，智能設備驅動的智慧城市曙光乍現，已經無可阻擋。

3、移動應用和基於互聯網絡的協同，推進專業GIS功能讓大衆所用。

    移動應用的浪潮已經風起雲涌，移動化的工做模式也正在向專業領域快速滲透。也許只需幾年，那些笨重而效率低下的「專業」設備就會進入博物館，看看如今博物館裏哪些大型的測量、繪圖的設備，咱們就知道這已經是大勢所趨。
    移動應用並不是簡單地「移動着使用」，而是從裏到外的一場技術變革和「從搖籃到墳墓」的數據工做流程的全面再造：①輕量的智能軟硬件一體化系統能夠即時完成多個傳感器的數據採集和實時運算，並經過網絡快速造成時空一體化數據庫，而後發佈到各個服務系統爲應用終端所用，從根本性上改變了工做模式和數據時效性；②超低功耗的基於太陽能、風能等天然能源的系統實現空氣狀態、水體質量、滑坡位移、橋樑變化等的24小時自動化連續監測，提供了新的「實時測繪」的可能；③大規模網絡化差分系統改變了高精度工程測量的理論、方法和模式，大幅度提高工做效率，拓展了地理空間信息的應用領域；④網絡化協同能夠快速進行即時任務分配和實時數據交換，使業務團隊能夠更高效率地協同工做，得到更有價值的成果；⑤衆包模式的數據更新機制能夠補充按期的大規模數據測量的不足，得到最爲新鮮的即時信息，使製圖成爲真正的「互聯」服務，讓普通用戶也能夠參與到專業工做中來；⑥手機、平板、手持機、嵌入式設備的計算能力已經足夠運行大多數專業功能，實現數據採集、編輯、分析、製圖、共享等操做，使專業工做能夠隨時進行。
    SuperMap 8C體系中具備豐富的桌面GIS、移動GIS和開源的Web客戶端軟件，經過移動設備和網絡協同把工做人員從傳統的繁重業務中解脫出來，能夠隨時隨地完成專業的工做。除了傳統的SOA服務模式，在iMobile和iClient支持消息總線的集成應用，爲實現對等計算(P2P)、空間協同和空間數據的實時交換、發佈、共享和在線分析提供了更佳的手段。目前支持AMQP和MQTT兩個國際標準，支持送達、羣發、過濾、加強等消息總線的多種路由模式，在應急指揮、物聯網應用、資源環境監測、城市交通管理和社會化應用、大數據即時共享等領域具備廣闊的應用前景。
    移動互聯和GIS開始進入生活的各個層面，GIS的社會化時代已經到來。

4、數據開放浪潮和大數據分析技術的快速發展，「地理智慧」落到實處。

    大數據是以容量大、類型多、存取速度快、應用價值高爲主要特徵的數據集合，正快速發展爲對數量巨大、來源分散、格式多樣的數據進行採集、存儲和關聯分析，從中發現新知識、創造新價值、提高新能力的新一代信息技術和服務業態。全球範圍內，運用大數據推進經濟發展、完善社會治理、提高政府服務和監管能力正成爲趨勢。
    2015年9月5日，國務院發佈《促進大數據發展行動綱要》，提出：「2017年末前造成跨部門數據資源共享共用格局，造成公共數據資源合理適度開放共享的法規制度和政策體系，2018年末前建成國家政府數據統一開放平臺，率先在信用、交通、醫療、衛生、就業、社保、地理、文化、教育、科技、資源、農業、環境、安監、金融、質量、統計、氣象、海洋、企業登記監管等重要領域實現公共數據資源合理適度向社會開放，帶動社會公衆開展大數據增值性、公益性開發和創新應用，充分釋放數據紅利。」
    在雲計算、移動應用、物聯網等新技術、新概念的重重掩映之下，各類大數據技術也在茁壯地成長。以Hadoop和Spark爲首的大規模計算體系，基於R、Python的數據研究和分析工具，以Ceph、Swift、MongoDB爲表明的新一代存儲系統，以及OpenCL、Cuda、MPI、OpenMP等並行化計算技術近年來取得了重大的突破，爲大數據分析奠基了有力的基礎。
    地理空間信息領域天天在產生大量的數據，同時GIS也提供了一個實現時空數據一體化管理、整合、分析的理論模式和最佳技術平臺。地理空間數據不只服務於衆多的行業領域，也須要強大的計算能力爲其提供快速的數據處理和行業模型分析。超圖在2015年推出「地圖慧」商業數據分析在線平臺，協助合做夥伴將「地理智慧」用於業務改進，幫物流企業提高訂單分揀效率十倍以上。在時空大數據領域展開了研究，基於C++ SDK創建了GIScript腳本引擎，並搭建Celery和Python的並行處理環境，大幅度了提高數據處理能力。面向將來，明確大數據發展的技術路線，將基於C++和MPI/OpenMP實現高性能和並行計算，基於iObjects Java和Hadoop/Spark實現大規模數據處理，基於GIScript和Python/R/Celery等知足數據探索和分佈式研究的須要。

5、三維技術和全新的數據採集手段將拉開GIS新一輪技術革命的序幕。

    計算機的圖形處理能力的進步推進了三維建模、三維可視化、虛擬現實、加強現實、立體仿真等三維技術的快速發展。虛擬現實（VR,Virtual Reality）技術將現實世界進行數字化，重建賽博空間（CyberSpace）。加強現實（AR，Argumented Reality）技術進一步將現實世界與虛擬世界相互疊加，創造「虛實結合的將來世界」。各類虛擬世界體驗的專用裝備也獲得快速發展。
    三維技術將完全改變GIS管理世界的模式。海量空間信息管理與可視化技術是管理真實地理空間的核心技術，二三維一體化技術將已有的二維地圖映射到三維場景中展現，架起了傳統地圖通向數字空間的橋樑。BIM（Building Information Model，建築信息模型）經過將建築物的數字模型按照對象化管理，並與建築設施的屬性進行鏈接，實現建築設施的全生命期數字化管理，是支撐智能建築、智慧城市的基礎信息技術。
    近年來傾斜攝影技術取得了重要的突破，很好地解決了3DGIS的數據來源問題，大幅度縮短了三維數據採集到投入應用的週期，在提高了三維數字場景的質量的同時下降了成本，基於無人機的傾斜攝影集成系統能夠隨時啓動、隨時採集全三維的數字化場景數據，通過簡單的處理後便可直接導入三維GIS中使用。除了傾斜攝影技術，其它的智能數據採集技術如全景圖、街景圖也在快速發展、成本持續下降。基於雲服務能夠將三維場景發佈爲服務，經過移動三維App能夠實現對逼真數字城市場景快速訪問，而WebGL技術能夠將三維場景帶到任何主流的網頁瀏覽器之上。
    SuperMap GIS 8C首次實現三維GIS、BIM、VR/AR和傾斜攝影四大技術的融合，提供了雲服務平臺和桌面GIS、移動GIS、WebGIS等多種客戶端，爲三維GIS的平臺化發展進一步掃清了障礙，爲智慧城市建設、智慧園區管理、能源與礦山管理等提供承載平臺，爲真三維分析、大數據呈現和時空仿真平臺、LiveGIS的研究和發展提供了基礎。
    三維GIS漸入佳境，不同的GIS將帶來史無前例的價值。

6、開源軟件和社會化軟件工程快速發展，將改變GIS軟件研發和應用流程和模式。

    隨着軟件規模愈來愈大，運行邏輯愈來愈複雜，對用戶的需求快速反饋、對發現的Bug快速修復、適應新技術發展不斷進行調整成爲愈來愈艱鉅的一項任務，傳統軟件的開發模式面臨極大的挑戰。隨着互聯網的發展，適應社會化軟件開發的模式和快速反饋的須要，新一代的分佈式軟件工程平臺發展了起來。
    linux軟件倉庫、git分佈式版本管理系統、github.com和oschina等源代碼託管平臺、軟件開發社區和各類在線工具使軟件開發進入了社會化階段，全球各地的開發者一塊兒協做，完成以往只有少數大公司才能勝任的大型軟件的研發。社會化軟件開發工具鏈，包含了一系列開源的軟件系統：git版本管理系統，gitlab代碼託管平臺，Jenkins持續集成系統，Sonar代碼質量管理平臺，Gerrit代碼評審工具，多種自動測試、快速部署工具，以及Zabbix/Nagios/Cacti等運維監控工具，puppet部署管理工具。涵蓋了敏捷模式、快速迭代、在線測試等敏捷開發的各個環節，並可進一步實現DevOps(開發運維一體化)。
    爲了適應多平臺、多版本軟件研發須要，超圖軟件研究院創建了研發的雲服務平臺，整合了開源軟件、商業軟件和自行研發的軟件模塊，基於該平臺創建了完整的敏捷開發、持續集成和自動化測試的完整技術系統。在3萬多個測試用例的基礎上完成三十多個版本的自動化測試，SuperMap 8C的質量達到了一個新的高度。
    爲了回饋開源社區，推進GIS的社會化研發和應用，超圖軟件也逐步推出了多個開源軟件。① iClient是一個開源WebGIS產品系列，面向瀏覽器和移動設備的GIS應用，支持iOS、Android等移動設備以及FireFox、Chrome等多種瀏覽器訪問GIS服務；② iDesktop Cross是開源的桌面GIS軟件，採用多平臺語言Java開發，能夠採用流行的集成編程環境Eclipse快速開發插件，基於標準的OSGi規範擴展平臺的功能；③ GIScript地理信息腳本引擎，基於Python進行GIS功能的腳本封裝，採用PyQt和SIP的技術路線，還一併開放了C++到腳本的封裝技術，爲數據研究、算法研究和應用模型研究提供開放的社區。
    這些功能強大的開源工具，能夠幫助你們在Linux下進行數據處理、數據瀏覽和應用開發，使地理科學研究者和地理愛好者均可以參與到地理信息發掘、認知和利用的過程，能夠容易地編寫本身的模型、整合算法，並將本身的成果發佈和分享。