十年一觉GIS梦

一、梦回

　　1、线描地图

　　上初中时最喜欢做的事就是将一张纸蒙在地图册上线面地图，没想到一“描”成谶，十多年后，辗转人生，与地图打交道真的成了我工作。

　　2、初遇GIS

　　“烽火戏诸侯，一呼天下应”，上世纪九十年代末，传呼机主宰移动通讯，我接触的第一个GIS项目就是做这个烽火台——寻呼机基站的信息管理系统。

 

图1-1  传呼时代

　　其实需求挺简单，就是基站的位置、相关设备、覆盖范围等信息的管理。

　　当时流行地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）应用平台是MapInfo的桌面系统和MapX控件，空间数据库是个奢侈品，所以一般的应用系统是空间数据用文件存储，非空间数据用关系数据库存储。

　　这个时候对GIS的认识还是很感性的，相对于其它的应用，如管理信息系统（Management Information System，简称MIS），就觉得GIS比它们美。

　　3、电信资源

　　电信97系统（即市内电话业务计算机综合管理系统）成就了一大批软件企业，其中的配线配号系统和机线资源管理系统也促进了GIS的应用。

　　一般是把配线配号系统和机线资源管理系统合并开发，实现对公共交换电话网（Public Switched Telephone Network，简称PSTN）在物理网和逻辑网上的统一管理，其实对于端局到用户，号（设备端口）和线（电缆线对）常常是逐一对应的。

　　随着信息技术的发展，电信不再是简单的电话业务，其它增值服务迅速增长，电信资源管理的内容也拓展为从物理到逻辑到业务的多层次网络，大致的组网情形包括支撑网（管道、杆路）、缆线网（电缆、光缆、微波、卫星）、传输网（电路、光路）、接入网、数据网、同步网等。

　　电信网的业务模型无疑是复杂的，某一业务变动可能会涉及各层次资源的调度，比如，如果一个用户需要一个E1的电路，就可能使传输网各层次的资源状态改变，如图1-3所示。 

　　可以看出，电信资源管理属于GIS中AM/FM（Automated Mapping/Facilities Management，自动成图/设施管理）这一细分应用，国外的鹰图公司（Intergraph）和国内的雅都图形在这方面有较强的实力。

　　4、城市综合地下管线

　　不同于运维管网资源，城市综合地下管线系统更多关注管线位置信息和外形特征，以避免在城市建设中对管线造成不必要的损害。

　　城市综合地下管线是以测绘为基础的，是城市综合管线探测的内业部分，相对于更注重拓扑结构的AM/FM，空间数据量是比较大的，须借助更为专业的GIS平台来进行管理。广州市的综合地下管线最早是用MapInfo桌面系统开发的，采用分幅的方式巧妙的解决了海量数据的存储与更新问题。

　　我来中心的第一项工作就是将分幅的管线数据无缝地合并起来，以便将管线存入空间数据库，之后的工作就是将管线系统升级到ArcGIS平台，管线数据的入库是整个系统的核心应用，是大数据量多批次矢量数据的入库，因此在系统的实现上采用了工作流，长事务管理和版本管理。

　　5、地理信息共享平台

　　地理信息共享平台是这两年里GIS行业最火的名词之一，而中心早在04年就已经开始了共享平台的使用啦，这就是统一信息交换平台，一个自己开发的分布式GIS应用系统，05年有幸接手这个项目GIS应用的维护工作，受益匪浅。

图1-5  统一信息交换平台结构图

　　统一信息交换平台重在“统一”，有统一空间参考坐标系、统一空间数据存储管理、统一的数据更新维护机制，统一的对外服务应用接口。

　　2010年参与了云浮市基础地理信息共享平台的开发，这是一个采用面向服务架构（Service-Oriented Architecture，SOA），将地理信息共享以网络服务（Web Services）实现的系统，Web服务封装屏蔽了对平台数据库的直接访问，可以通过网络实现异构平台不同系统间的数据交换和互操作。

图1-6  云浮市基础地理信息共享平台结构图

　　6、土地开发

　　2009年的广州市土地开发中心GIS系统，使我得以了解土地整理的相关业务，土地储备包括土地征购、土地整理和土地供应。土地收购是指通过征用集体土地、收回闲置土地、调整不合理配置用地和土地置换等行为取得土地使用权；土地整理是指通过统一规划、统一拆迁、统一配套和统一开发等方式对所预收储的土地进行整合；土地供应则是指根据社会发展、城市规划和供地计划，向社会公告并以招标、拍卖、挂牌等多种形式出让土地使用权。

　　土地开发和规划是息息相关的，需参考“一图两规”的相关信息，“一图两规”是对基础地形图数据、城规数据、土规数据的简称。基础地形图数据主要包括1:500、1:2000地形图，0.3米航摄正射影像图，多时相卫星遥感影像图以及电子地图数据。城市规划数据是从操作层面为土地储备工作提供具体的规定和要求，主要包括总体规划、控制性规划导则、控制性详细规划、规划用地红线、建设工程规划许可证。土地利用总体规划（国土部门）相对宏观，主要对建设用地和农用地做出限定。

图1-7  广州市土地开发中心GIS结构图

　　二、梦萦

　　1、GIS门户之见

　　有一篇名为《地理信息产业究竟应该以谁来主导？》的博客文章，说在“在地理信息系统这个新鲜学问问世之时，学术理论界就有测绘学派和地理学派之争”，我个人比较赞同这样的看法：“测绘更多的任务应该是把地图数据测绘好，测绘的成果，也是所谓的4D产品（DLG，DEM，DRG，DOM），都是数据的初步加工产品；而对于GIS的中游、下游行业，坦率的讲，基本与测绘技术关系不大。”

　　以个人的经历看，城市地下管线就涵盖了这两个学派，外业是测绘学派内业是地理学派，二者相辅相成，互相渗透，共同担负城市地下管线的数字化工作。

　　有意思的是，GIS平台开发商似乎多数并不具备测绘背景。

　　2、架构

　　地理信息系统的发展经历了桌面GIS、组件式GIS、WebGIS和服务式GIS。

　　桌面GIS还没有太多的架构设计，基本上是C/S（Client Server）结构的，系统的开发主要侧重在功能某块的设计上，就是设计模式的应用，不过有许多项目还是为了赶时间，并没有很好的设计，通常是三个月开发完，九个月在修改，每个项目间可公用的资源很少，基本上是一个新的项目，就全部重头来过。在做城市地下管线系统的开发时，有意对公用模块做了相应的封装，并在以后的几个项目中得到了应用，但是在效率上偏低。

图2-1  管线系统逻辑结构

　　没有做过WebGIS的项目，但是做为一种三层架构的系统，我觉得统一信息交换平台的架构设计还是值得一提的。统一信息交换平台是一种分布式的GIS，虽然只是一种数据访问上的分布式（没有实现地理对象的分布式调用），但在效率和实用上还是可圈可点的，实际上对于GIS这种大数据量和客户端交互的系统，在服务器端完成地图的绘制和渲染效率还是堪忧的，窃以为不如交给客户端处理好。

图2-2  统一信息交换平台架构图

　　眼下最流行的是服务式GIS，是一种基于面向服务软件工程方法的GIS技术体系，它支持按照一定规范把GIS的全部功能以服务的方式发布出来，可以跨平台、跨网络、跨语言地被多种客户端调用，并具备服务聚合能力以集成来自其他服务器发布的GIS服务。服务式GIS采用面向服务架构组织发布相应的GIS服务，使系统的数据管理、应用服务、应用界面实现分离，同时也使系统的构建端、应用端和开发端实现分离，达到“快速构建，敏捷应变”的效果。

图2-3  服务式GIS架构图

 

三、梦想

　　1、物联网

　　做过AM/FM的诸多项目，总觉得物联网就是AM/FM的推而广之。物联网分为三个层次，即全面感知、可靠传输、智能应用。

图3-1  物联网

　　GIS和物联网的结合主要在智能应用这一层。将GIS 与物联网技术集成起来，可以充分发挥GIS 空间管理与分析的优势，以及物联网目标身份快速识别的特点，改善管理信息系统的工作效率。

　　2、GIS云

　　不知道专业名词满天飞的IT行业为什么选了这么个有诗意的事务来称呼一项新技术。云的最大特点就是虚拟化技术，即把有限的固定的资源根据不同需求进行重新规划以达到最大利用率。这也许就是被称为“云”的原因吧。

　　一般认为云计算有三种形式，即基础设施即是服务（Infrastructure as a Service，简称IaaS）、平台即是服务（Platform as a Service，简称PaaS）和软件即是服务（Software as a service，简称SaaS）。

　　超图的宋关福对于GIS云又加上了一个数据即是服务（Data as a Service，DaaS），因为GIS数据量大价贵，服务的方式租用GIS数据，不仅可以节约采购资金，节约大量处理时间，还大大降低了数据更新和维护的代价。

图3-2  云计算

　　3、智慧城市

　　在冠以“数字”二字的各种应用还没退出我们的视野，冠以“智慧”的各种概念已是铺天盖地，IBM提出了智慧地球，而在中国提的最多的是智慧城市。可以说“智慧城市”一声爆响，炸出了满地的物联网园区、云计算基地。

图3-3  智慧地球架构图

　　如果说数字城市建设还是信息技术的范畴，而智慧城市就不仅仅局限于此，最深刻的影响应该是城市生活和社会管理方面，值得一提的是云浮市建设“三规合一”的基础地理信息共享平台正是体现了这种理念，“三规合一”就是将国民经济和社会发展规划、城市总体规划、土地利用规划中涉及到的相同内容统一起来，并落实到一个共同的空间规划平台上。

　　不过感觉这些冠以“智慧”二字的应用还处在“弱智”的阶段，还需我辈努力。

　　四、是梦？非梦？

　　已在GIS行业十多年啦，或许这只是谋生的手段而已。

　　云渐升起，何不智慧坐看。

　　是梦？非梦？奋蹄依旧！

 

　　作者简介：

　　李赟鹏，男，硕士，系统架构设计师，高级程序员，广州市城市规划自动化中心开发部

http://www.cpiso.cn/jsyj/ghxx/2013/2/4/259.shtml