一、云计算（Cloud Computing）

1、云计算的概念

是由规模经济驱动的大规模分布式的计算模式，它以虚拟化技术作为基础，以 络作为载体提供诸如Haas、DaaS、SaaS等服务，实现抽象的、虚拟的、可管理的计算模式。存储、平台和服务的资源池由互联 按需提供给外部用户。其显著特征为：虚拟化、大规模、动态配置、可靠性、可扩展性及经济性。

2、云计算的特点

①：虚拟化。虚拟化突破了时间、空间的界限，物理平台与应用部署的环境在空间上没有任何联系，通过虚拟平台可以实现相应终端的数据备份、迁移和扩展等。 

②：动态可扩展。在原有服务器基础上增加云计算功能能够使计算速度迅速提高，最终实现动态扩展虚拟化的层次达到对应用进行扩展的目的。

③：按需部署。云计算平台能够根据用户的需求快速配备计算能力及资源。 

④：灵活性高。虚拟化要素统一放在云系统资源虚拟池当中进行管理，不仅可以兼容低配置机器、不同厂商的硬件产品，还能够外设获得更高性能计算。

⑤：可靠性高。单点服务器出现故障可以通过虚拟化技术将分布在不同物理服务器上面的应用进行恢复或利用动态扩展功能部署新的服务器进行计算。

⑥：性价比高。将资源放在虚拟资源池中统一管理在一定程度上优化了物理资源，用户不再需要昂贵、存储空间大的主机。

⑦：可扩展性。用户可以利用应用软件的快速部署条件来更为简单快捷的将自身所需的已有业务以及新业务进行扩展。

3、云计算的服务形式

云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施级服务（IaaS），平台级服务（PaaS）和软件级服务（SaaS）。这里所谓的层次，是分层体系架构意义上的“层次”。IaaS，PaaS，SaaS分别在基础设施层，软件开放运行平台层，应用软件层实现。

（1）IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基础设施即服务，消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。IaaS是把数据中心、基础设施等硬件资源通过Web分配给用户的商业模式。

（2）PaaS（Platform-as-a-Service）：平台即服务。PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。PaaS服务使得软件开发人员可以不购买服务器等设备环境的情况下开发新的应用程序。

（3）SaaS（Software-as-a-Service）：软件即服务。它是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。SaaS模式大大降低了软件，尤其是大型软件的使用成本，并且由于软件是托管在服务商的服务器上，减少了客户的管理维护成本，可靠性也更高。

二、云GIS

1、云GIS的概念

云GIS是基于云计算的理论、方法和技术，扩展地理信息系统的基本功能，从而进一步改进传统GIS的结构体系，以实现海量空间数据的高性能存取与处理操作，使其更好地提供高效的计算能力和数据处理能力，解决地理信息科学领域中计算密集型和数据密集型的各种问题。其实质是将GIS 的平台、软件和地理空间信息能够方便、高效地部署到以云计算为支撑 的 “云”基础设施之上，能够以弹性的、按需获取的方式提供最广泛的基于Web的服务。

2、云GIS的特点

【思路一】从云计算的角度作答，也就是回答云计算的特点，并在此基础上加上GIS的论述。云计算的特点上述已经论述，在此不在赘述。

【思路二】相关文章和资料提及的云GIS的特征。

①：抽象特征。只要空间位置确定，该位置上的资源、类型、所有者等信息均可认为是依附于空间位置的抽象属性，该特征为数据虚拟化提供了理论依据。

②：透明特征。信息复杂多样，最终用户、管理人员或者研究人员只关心对他们来说“有价值”和“能操作”的信息和结果，其他“无价值”的信息、数据存储组织方式以及处理过程等均可对用户透明。

③：宜合宜分特征。与传统空间信息的“横向成 ，纵向多级”特征相对应，云GIS 呈现出“合而分之，分而合之”的特征。在对海量数据进行存储或者对大规模任务进行划分时，需要对资源数据进行划分，而这种划分过程必然保存了原有的空间信息和非空间的属性信息。该特征与分布式存储和MapReduce 的思想一致。

④：集中性特征。用户和数据均是云GIS的组成部分，两者均具有 会属性。前者表现为用户权限，后者表现为空间数据的 会属性（如河流名称、行政区划等）。 会科学视角下的云GIS平台呈现集中性特征。云GIS平台通常由“实力雄厚”的机构来创建基础设施和平台，其子机构和用户使用云平台提供的服务，可以达到资源的有效控制和合理使用的双重目的。我国现行的从中央到地方的集中式行政管理体制，为云GIS这种统一的集中式计算的实施提供了良好的环境；同时，云GIS也促进中央集权机制。

3、云GIS的优缺点

（1）优点：

①：云 GIS 利用云计算提供的高可用基础设施，解决了 GIS 面临的数据密集、计算密集、并发密集、时空密集等问题的挑战。

②：云计算使 GIS 系统具备分布式存储、分布式并行计算和分布式表达能力，满足空间数据的地理位置相关性与海量多源异构特点对 GIS 系统性能的需求。

③：云 GIS 平台利用云计算集约化资源利用模式，提供“即拿即用”的使用方式，通过 络即可随时随地获取 GIS 功能，带来更高性能、更低成本的 GIS 应用。

【版本二】另一种思路，可以从“硬件、软件、数据、人员、 络”的角度作答。这是下策，只能作为应急或者补充答案来对待，好处是这个版本不需要额外记忆，可以根据自己的理解对关键字扩展形成答案。

①：（硬件）云GIS降低了对用户的设备要求，使得用户在硬件配置不高的情况下实现海量数据的处理与分析称为可能。

②：（软件）云GIS可以提供SaaS，使得软件开发者能够轻易得调用相关的功能服务，从而降低软件开发的工作量。

③：（数据）云GIS具有极高的资源利用效率，避免了数据重复采集造成的资料浪费，提高了地理数据的共享性；同时也间接降低了地理数据的使用成本；数据存储在云平台交由专业人员管理，这也提高了数据的安全性。

④：（人员）云GIS在减少了软件开发人员的软件开发工作量之外，也使得云GIS的使用者可以更为专注得聚焦自身业务，将数据存储、管理和分析交由云平台，这就降低了云GIS的使用难度。

⑤：（ 络）降低了 络负担，海量数据的存储与分析工作都在云的内部完成， 络只负责上传任务请求以及下传分析结果，这就降低了 络的负担。

（2）缺点：

①：国内当前 GIS 的用户主要还是政府或大型企业，在数据的安全性和保密性上有很高的要求，并且绝对不能实现“云计算”中的共享的要求。

②：无论是云计算所要求的计算机技术，包括海量数据的 络存储、 格计算、并行计算、虚拟技术，还是 GIS 本身的技术，都还不是很成熟。

③：数据成本高，难以获取仍是短板。

④：云GIS计算模型下，设备处理的时效性差，会存在延时现象，同时也具有带宽局限性。

4、云GIS涉及的关键技术

①：虚拟化技术

②：并行计算

是相对于串行计算来说的，是一种一次可执行多个指令的算法，目的是提高计算速度和计算能力，通过扩大问题的求解规模，解决大型而复杂的计算问题。并行计算使云GIS具备并行的数据处理能力和并行的空间分析能力。

③：分布式技术

分布式技术包括了分布式计算技术以及分布式存储技术。分布式计算技术是和集中式计算相对的一种方式，它将大批量的计算任务分解为许多小的部分，分配给多台计算机进行处理，以节省整体时间和提高效率。分布式存储技术采用合理的数据分割或划分策略，以提高分布式环境下空间数据的访问和操作性能。

④： 格计算

是分布式技术的一种，它由一群分散在不同地理位置的、松散耦合的计算机、数据库、输入输出设备，通过高速互联 互联，组成的一个超级虚拟计算机，它使用标准的、通用的、开放的协议和接口来实现 格结点上的计算、存储、通信等操作。在云GIS中 格计算提供了多组织之间共享资源和协同工作的途径。

⑤：异构资源技术

在云GIS中异构资源技术包括了：对空间数据库建立全局的空间索引；利用局部查询改变原有全局查询的方式实现空间查询的优化；实现云GIS环境下的事务管理，对数据的操作交由事务实现；多个异构自治空间数据库需要实现并发控制。

5、云GIS需要突破的关键问题

①：云环境下的GIS资源集成和并行计算。针对云环境下数据的异构多源分布式等特点造成的数据孤岛难题，利用开放式空间数据库互联互访（open geospatial database connectivity，OGDC）接口，统一对数据的共享与无缝集成方式。利用云计算多核、大内存、64位计算环境和弹性扩展优势，优化数据处理算法，实现了空间分析算法的多线程并行、适应分布式集群环境的GIS并行计算，大幅提升了数据密集和计算密集场景的处理效率。利用云计算的微服务架构和实例化技术（如Docker容器技术），实现GIS功能的解耦和服务化拆分以及相互间的运行隔离，提高GIS计算性能和资源利用率。

②：跨终端的资源访问和应用开发。针对B/S架构下多种应用终端（组件GIS、桌面GIS、移动GIS和WebGIS）的统一访问问题，采用表述性状态转移（representational state transfer，REST）架构，实现基于标准Http协议的应用程序接口，使其通过互联 、移动互联 就能获取云计算支撑下的GIS计算、服务、软件和数据。在应用中，融合Web-GL技术实现轻量级开发客户端，减少Web应用开发对终端的依赖，最大化发挥云计算优势。

③：云端互联和云端协同。云GIS和各种终端之间的连接，除了直接连接之外，还存在跨内外 、多级、混合等连接方式，面临着不同程度的复杂问题，如 络带宽压力、异构服务访问等。通过远程服务代理和Geo-CDN 缓存加速技术，缓解超高并发访问 络压力，提高终端访问能力和效率。通过服务端聚合和客户端聚合，实现跨区域、跨层级、跨部门异构GIS应用系统的资源整合，这使终端直接利用云上的多源地理信息和服务，再利用消息队列等机制，实现多终端在线协同工作。

6、云GIS的架构

①：Service 服务层（ SaaS 层），用户无须安装应用程序，直接通过接入 络，即可通过浏览器和简单二次开发直接使用云GIS端发布的各种地图资源、空间分析服务和开发API等。

②： GIS Server 服务层（ PaaS 层）为用户提供完整的GIS 系统所需的基本资源，包括 GIS Server 服务器、空间数据库和文件存储空间，用户无须另行购买服务器和 GIS Server 软件。

③：云基础设施服务层（ IaaS 层）面向一般的组织和用户，可直接租用基本的服务器、存储和 络等服务。

④：虚拟数据中心服务层（ VDC 层） 面向高级的有特殊需要的组织和用户，可为其提供一个独立的虚拟资源池。基于该虚拟资源池，组织或用户可以灵活调度、管理各种资源，构建一个具有自主管理权限的虚拟云 GIS 数据中心。

⑤：云服务管理端是用户使用和管理云GIS 端资源和服务的入口，主要包括服务目录、服务发布管理、资源管理、资源监控等功能，每一个用户根据其申请管理权限， 可以远程通过云 GIS 端提供的 Web 页面对其相应权限的云GIS资源和服务进行管理。

7、与传统的GIS平台相比，云GIS带来的主要改变

（1）更简单、更智能的GIS部署、运维方式。

（2）更简便的GIS数据、服务共享方式。

（3）更高的GIS服务性能。

（4）更强大的海量数据的处理能力。

（5）更短的GIS行业应用开发周期。

（6）更丰富、智能的GIS端（智能同步，互联互通，与GIS中心紧密连接）。

（7）GIS 资源的按需服务新模式。

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