云gis技术难题 gis技术分析

GIS—T面临的问题和解决方案？

一、背景

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20世纪80年代以来，交通运输部门采用现代技术改善工作效率和质量。同时，环境保护、经济可持续发展等影响人类生活质量和生存空间等重大问题日趋严重，而由交通所引起的环境污染、交通堵塞等问题也被人们逐渐认识，跨学科多层次的合作研究成为解决交通运输及其相关问题的基本途径。

随着社会的进步，社会经济水平不断提高，人民生活也越来越富裕，由道路、水运、铁路、航空和管道构成交通系统也越来越复杂。在交通的规划、设计和管理中遇到许多前所未有的难题。而交通地理信息系统（Geographic Information System for Transportation，GIS-T）的出现给新时期的交通提供了崭新的技术平台和手段。

GIS-T是以现代计算机科学、地理学、信息科学、管理科学和测绘科学为基础，并与传统的交通信息分析和处理技术紧密结合，采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术，对交通地理信息进行数据处理，能够实时准确地采集、修改和更新地理空间数据和属性信息，为决策者提供可视化的支持。GIS-T为新时期的交通行业发展提供了新的思维模式。

国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006━2020年）》中指出，交通运输业发展思路之一是“以提供顺畅、便捷的人性化交通运输服务为核心，加强统筹规划，发展交通系统信息化和智能化技术，安全高速的交通运输技术，提高运网能力和运输效率，实现交通信息共享和各种交通方式的有效衔接，提升交通运营管理的技术水平，发展综合交通运输”。而智能化和信息化的基础之一就是GIS-T。

交通部颁布的《公路水路交通中长期科技发展规划纲要（2006-2020年）》中给出公路水路交通科技发展目标之一“到2010年，数字交通技术实用化程度和行业管理信息化水平明显提升，集装箱多式联运和一体化运输技术明显突破，交通决策技术明显提高。到2020年，智能化数字交通管理技术、一体化运输技术、决策支持技术整体达到国际先进水平，交通运输管理技术能够适应交通现代化的要求，全面实现决策的数字化与科学化”。

国务院颁布的《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》指出，要“推进工业结构优化升级”，并“坚持以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，提高经济社会信息化水平”。而GIS-T的研究、开发和应用正是促进交通行业信息化的必要手段和途径，进而改善交通行业的发展模式，保证交通行业的科学发展和可持续发展。

二、国外发展状况

美国是较早利用计算机技术建立交通运输和规划数据库的国家之一。在20世纪80年代中期，美国联邦公路署开始公路综合数据库的开发研制，并在1988年建立了实用的GIS-T。该系统包含45，000条道路，总长595，456公里覆盖全美国的公路网，并且有与每条公路关联的属性信息，如公路等级、归属、编号、长度、路幅形式、中央分隔带、交叉口类型、车道数、路面类型、桥梁、州交通量、州界等。1995年第20届PLARC会议上，美国联邦公路署向与会的各国代表提供了一张综合公路数据库V2.0光盘，该数据库是适合于交通运输网络规划、分析建模的综合数据库，是当时世界上最大的公路数据库之一。

在美国公路署的倡导下，各州运输局相继展开一系列的GIS-T的研究，包括适合于GIS-T的交通运输建模问题、GIS-T的数据存储方式、数据格式转换、GIS-T应用范围、软件平台选择、GIS-T项目可行性研究等。其中Wisconsin 运输局是GIS-T的开发与数据集成的先驱，开发的基于地理信息系统的路面管理系统已投入运营之中，同时还开发了桥梁管理和维护地理信息系统、交通标志和道路设施管理系统、基于地理信息系统的交通事故分析等系统。为减少数据建库费用，实现资源共享，各州运输局与测绘部门紧密合作，采取分工负责数据采集，同时将GPS技术引入数据采集中并建立了进行空间信息采集和集成的参考框架和标准。美国运输组织成立了GIS-T工作组，从事GIS-T与ITS的数据模型、线性参考系设计、数据质量控制、线性参考系中的误差传播等研究。

随着GIS-T的广泛研究和展开，美国从1992年以来先后召开多次学术研讨会并出版了相应的论文集。美国开展GIS-T研究的特点是紧密结合交通运输发展的实际，解决在交通运输中急需解决的关键技术和策略问题。

德国是较早将GIS-T用于公路选线实际工作中的国家之一。在兴建勃兰登堡的Oranienburg市的绕城公路时，通过GIS-T技术进行了该项目的环境协调性研究及路线方案的规划。日本东京煤气公司研制了基于GIS-T的车载导航系统，该系统由CD-ROM数据库和实时通信系统组成，用于事故抢修、车辆调度和野外作业指挥。加拿大的艾伯塔省建立了全省的公路维护系统，实现了GIS-T对道路养护的决策支持。美国印第安纳州交通局采用GIS-T管理全州的公路、上千座桥梁以及铁路、航道、民航机场等交通信息。

在发达国家，GIS-T几乎已渗透于交通的各个领域。在交通规划中应用于：交通需求分析与预测、路网方案评估、项目选择及优化、交通工程设施规划、危险品运输路径规划、紧急情况下的疏散规划、公交线路规划、公共汽车站站址选择等；在道路设计中应用于：道路走廊选择、路权取得、道路线形仿真等；在交通管理与服务中的应用有：日程养护管理、路面管理系统、桥梁管理系统、辅助决策系统、交通控制、交通事故分析、交通动态模拟、汽车运输调度、交通灾害防治、超限卡车路径选择、车辆导航系统等；在港口应用于：港口基础设施管理、船舶自动识别技术、装卸管理等；在航道中应用于：航道疏浚、航标管理等。这些应用的技术手段是以GIS-T为中心，集成全球定位系统、遥感、网络和多媒体等技术。

三、国内发展与现状分析

我国是一个发展中国家，经济上还处于发展阶段。我国的现状使交通规划与管理就显得十分重要。为从根本上解决交通问题，吸取西方发达国家在交通管理规划方面的经验教训，增强规划决策和管理的科学性、合理性，逐步展开GIS-T技术在交通规划与管理中的推广和应用，进行GIS-T的理论和应用研究，具有重要的理论意义和现实价值。

从20世纪80年代起，我国公路管理部门采用各种数据库系统建立了一些公路路况数据库，交通部组织组织了一系列旨在提高公路规划和管理水平的应用系统开发研制，包括路面管理系统CPMS、桥梁管理系统CBMS，这些系统具有查询简单快速的特点，但只有公路属性数据，并未建立各级道路的空间数据库，无法满足空间分析的需要，难以胜任对公路信息的全方位动态管理和进行公路规划、建设和养护的分析和决策支持。为从总体上改善我国公路信息的管理水平，缩短与发达国家之间的差距，交通部决定建立我国自己的公路数据库系统，并于1991年将省市两级的公路数据库建设任务下达，开发完成了地市级公路数据库Trans-GIS的研制开发。1995年交通部科技司申报国家重点科技项目“GIS在公路信息系统中的应用研究与开发”中，着手研究将GIS-T技术用于公路建设和管理，建成基于公路交通地理信息系统。1998年中国城市规划研究院承担的863项目“GIS支持下的城市交通需求分析系统软件开发”，将城市地理信息系统和交通需求模型结合为一体进行研究开发，在交通需求分析中引入地理信息系统空间数据分析模型和空间技术分析，从交通数据采集、管理、交通分析过程以及结果的表现等方面对交通需求分析进行支持。GIS-T的研究在中国蓬勃发展起来。

GIS-T蓬勃发展的主要原因分析如下：一是信息技术的发展，使得相关信息技术的性能价格比急剧提高，开发相关系统的经费门槛大幅度降低，系统开发费用从几百万降低到几十万人民币。二是目前在软件开发领域，组件技术以前所未有的方式提高了软件的生产效率，近二十年来兴起的面向对象技术进入到成熟的实用化阶段。为了适应组件式软件技术潮流，地理信息系统软件像其他软件一样，由过去厂家提供全部系统或者具有二次开发功能的软件，过渡到提供组件由用户自己再开发的方向上来，从而使开发相关系统的技术门槛大幅度降低。三是我国公路大建设，以及因特网和电子商务引发的对物流的关注，形成了对以GIS-T为核心的3S（卫星定位系统GPS、地理信息系统GIS和遥感系统RS）技术研究和应用的强大的需求。

在此条件下，GIS-T呈现如下特点：

（1）交通系统应用3S技术，体现出集成和综合的特点，交通部提出了“数字交通”的概念，加强以GIS-T为核心的信息技术在交通领域的综合研发和应用。

（2）以省、部级有关单位为示范，以地市级单位为推广，以大型的运输企业为综合应用，广泛推广实施GIS-T技术的应用，提高了交通行业发展的技术含量。

（3）不仅在基础设施管理单位开发相关系统，而且逐渐向物流和电子商务等交通服务领域转移，建立以GIS-T为平台的物流核心关键技术。

（4）随着我国智能运输系统应用逐步开展，一些成功的智能运输系统把GIS-T作为系统的信息平台，通过地理信息系统整合各种其他交通信息。

根据目前GIS-T在交通行业的很多领域都有比较好的应用和发展前景。

在宏观决策和规划中的应用。我国交通在今后相当长时期内将处于快速发展时期，交通管理和建设的投资规模大、项目多、战线长，是一个规模巨大、耦合度高、透明度低、动态而且开放的系统，需求预测、发展战略、政策策略、资金投入等方面将面临着大量的复杂决策问题，如建设项目的宏观决策、建设和养护项目的选择与优化排序、建设管理与工程的控制等。而目前这些决策，如规划（计划）、投资项目优化、公路建设和管理的宏观决策和管理工作仍多处于手工操作阶段，计算机仅仅用作文字和表格处理的工具。大量建设信息仍以纸张为存放介质且较为零散，查询效率低，信息处理重复工作量大、耗时多，更无法实时、全面地为领导或上级部门提供综合信息报告。利用地理信息系统等信息技术，可以提供直观、明了的集点、线、面信息为一体的多媒体方式的各种公路专题图，实现交通决策和管理的科学化，提高决策的效率和质量。

在公路建设中的应用。在公路建设中，可以充分利用交通地理信息技术为公路勘测和设计服务。在道路选线过程中，利用GPS和RS和其他测量手段，获得外业的勘测数据，然后通过测量数据产生数字地面模型，作为内业数据处理的基础，以选择公路走向。在构建数字地面模型中，一般采用地形图数字化或扫描矢量化，随着数字地球概念和技术的广泛应用，现在则以卫星图像和航空照片为基础，通过地理信息系统软件可以快速精确地生成数字地面模型。在此基础上，输入有关的技术，环境及社会等数据，并且考虑各种限制条件，如曲率半径、最大纵坡、多层地质构造及边坡、已有线形物（公路，河流，铁路等）、特别区域（沼泽地，城镇，环境保护区等）等，优化道路的选择。利用卫星图像技术或航空摄影测量技术，可以准确获得地形高程及图像，大大减少繁琐、艰巨的实地测量等前期工作。地理信息系统软件等技术在计算机上的运算和虚拟，可以节省期资金及设计时间。通过确定路线最佳方案，可以大幅度减少并平衡工程的土石方量。通过在路线优化过程中处理、保存大量的数据，并计算各条优化路线的分项建设费用，为项目提供财务分析及运营费用控制。

在公路养护中的应用。路网的养护和建设业务范围比较大，养护管理业务非常复杂和繁多，但从业务流程上讲，有养护决策所需要信息的采集、养护方案决策、养护项目进度管理、竣工管理等环节。养护的不同职责也分散在不同的业务部门。我们可以通过GIS-T技术，进行整体的决策和调度，在路网级根据交通量、交通类型、路面状态等决定养护的规模和次序，根据交通分配决定养护的时间以避免交通堵塞等，并且直接进行养护项目的管理，合理配备养护的人力和物力，有效安排养护资金，跟踪、评价养护项目的完成情况，实现公路养护项目计划管理、进度管理、成本管理、质量管理的计算机化。

网络gis和网格gis的不同点

1，从概念产生背景及解决的问题来看，云GIS的产生背景是大约在09年末产生的，首先是Esri的ArcGIS 10支持直接安装到亚马逊平台上，通过亚马逊的云平台来实现GIS服务的弹性使用，这种方式的根本目的是GIS资源的集中存储来达到有效利用，必须要有IAAS平台和PAAS平台的支撑。而网格GIS大约提出在2001年左右，主要是GIS技术和网格技术的结合，它是无缝连接不同硬件，软件上应用资源的一种方式，把本来异构的环境搞成一个同构的环境，目的是通过访问网格上的任意的应用节点就能达到所有节点应用。资源是分布在各个节点上的。而非一定是集中式的。

2，从技术上说，云GIS一定会依赖于IAAS平台，是构建其上的服务平台，本质是虚拟化技术，GIS资源和服务集中式管理和发布，要使GIS服务具有按需使用或高弹性等特点。一般要有服务管理运营平台。而网格GIS是依赖于网格技术，技术难点在于异构数据的互操作问题。

3，本质上说二者都是为了解决数据，信息，服务的共享问题，很显然，云GIS不论在理念上还是在解决问题的技术本质上都强于网格GIS，慢慢的网格GIS这种形式的共享最终会推出，而云GIS会胜出。

在webgis开发过程中,最大的难点是什么

最大的难点是深入理解各个框架的结合特点

优点：是人家牛人们已经基础的内容都做好了，我们只要考虑和实现我们的业务即可

缺点：各个版本更新太快，造成集成会不时的出现些问题，不过学熟了也没有什么问题了

所以重点和难点是学会，学深

为什么我们需要边缘计算GIS技术？

边缘计算 (Edge Computing)是指在靠近客户端或数据源头的一侧，采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台，就近提供最近端服务。其应用程序在边缘侧发起，产生更快的网络服务响应，满足各行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本需求。

边缘计算 GIS 技术 指的是将边缘计算的各种特征，用于支撑GIS应用的各要素，包括GIS内容的发布和分发，GIS服务的代理和加速，以及在线分析和计算，以一种更加灵活的方式，高效率、低成本地使用地理信息资源。

边缘计算GIS技术是云GIS技术的重要的补充，具体包括以下技术：

• 边缘前置代理 ：在GIS云中心和客户端之间，对GIS服务进行代理加速，提供更好的服务访问体验。

• 边缘服务聚合 ：将不同来源，不同内容的GIS服务聚合为一个服务，实现多源、异构地理信息与服务的整合。

• 边缘内容分发 ：云GIS中心自动将瓦片数据分发到边缘GIS节点，实现了边缘GIS内容的自动更新。

• 边缘分析计算 ：在边缘端按需进行GIS分析和计算，有效提升GIS服务性能。

边缘 GIS 服务器： SuperMap iEdge 9D(2019)

SuperMap iEdge 9D(2019)部署在靠近客户端或数据源一侧，实现就近服务发布与实时分析计算，可降低响应延时和带宽消耗，减轻云GIS中心压力。

SuperMap iEdge 9D(2019)可作为GIS云和应用终端间的边缘节点，通过服务代理聚合与缓存加速技术，有效提升云GIS的终端访问体验，并提供内容分发和边缘分析计算能力，助力搭建更高效智能的 " 云-边-端" GIS应用系统。

iEdge 的边缘前置代理

终端用户直连云GIS中心，浏览GIS服务时，由于互联网的网络延迟效应及云GIS中心出口带宽的限制，GIS服务的响应性能和可靠性较差。可以在靠近用户一侧部署iEdge边缘GIS服务器，用于对云GIS中心的服务进行代理和加速，可有效提升GIS服务的访问体验。

边缘计算GIS技术是云GIS技术的重要的补充，包括几个关键技术：

• SuperMap REST服务、OGC标准服务

• 互联网地图服务

• 第三方平台发布的GIS服务

iEdge 的边缘服务聚合

SuperMap iEdge 9D(2019)部署在靠近用户的边缘端，可以实现将不同来源、包含不同数据内容的GIS服务聚合成一个服务，比如可以把包含某专题数据的REST服务和包含全国基础地图的OGC服务聚合成一个REST服务，实现多源、异构地理信息与服务的整合。

iEdge 的边缘内容分发

SuperMap iEdge 9D(2019)在实现边缘前置代理和边缘服务聚合时，为了实现加速的需求，会在本地缓存大量的数据，包括请求缓存及瓦片数据等。当云GIS中心的数据内容发生变更后，对应的瓦片数据需要及时更新，从而更好地保证时效性。

SuperMap iEdge 9D(2019)和云GIS中心实现了深度集成。SuperMap iEdge支持按地域、定时从云GIS中心拉取最新的瓦片数据，实现瓦片数据的自动更新。

iEdge 的边缘分析计算

在常规的GIS应用中，有些GIS数据变化频率不高，或者数据体量总体不大，这种数据可以在边缘节点进行发布。有些GIS业务需要的GIS分析和计算任务和数据无关，是无状态的，这种分析运算工作也可以放在边缘节点来提供。通过把一部分GIS分析计算的工作按需前置到边缘节点，从而提供更快的网络响应。

SuperMap iEdge 9D(2019)支持基于本地的计算、存储、网络和数据资源，提供边缘动态出图、边缘空间查询、边缘空间运算等多种边缘GIS分析计算能力，助力构建更高效的云GIS应用。

小结

边缘计算GIS技术是云GIS技术的重要补充。SuperMap iEdge 9D(2019)充分利用边缘GIS技术，提供边缘前置代理、边缘服务聚合、边缘内容分发、边缘分析计算等各种边缘GIS能力，助力构建更强大、更可靠、更高效的云GIS应用。