[GIS熱點] 網絡篇-WebGIS、物聯網、網格GIS、霧GIS、雲計算

網絡篇

WebGIS

	說明
語義Web	【what】①Semantic web，是計算機業和互聯網業對網絡下一階段發展所作出的術語化定義。其基本含義就是基於網絡建立任何微小數據的連接，這種連接不僅僅侷限於網頁。這樣一來，任何微小的數據都可以與其他信息進行“溝通”；②在語義Web中，各種資源被人爲地賦予了各種明確的語義信息，計算機可分辨和識別這些語義信息，並對其自動解釋、交換和處理 【技術實現】① 核心：通過給萬維網上的文檔添加能夠被計算機所理解的語義“元數據”，從而使整個互聯網成爲一個通用的信息交換媒介；②依賴的三大關鍵技術：可擴展標記語言（XML）、資源描述框架（RDF）、本體（Ontology）；③挑戰：“語義Web”現在所面臨的最大挑戰是找到一種方法來表示所有的數據 【應用】①語義Web提供各種依靠語義的自動化服務，如天氣預報服務、航班信息服務、在線航班預定服務、數據查詢服務、目錄查詢服務、搜索和分類服務、B2C交易服務、B2B交易服務等；②互聯網信息發佈與搜索：通過對內容的標註與分析從而克服了關鍵詞查詢的歧義性，提高了查詢的精度；③Web問題解答：在用ontology對信息源進行標註的基礎上，進一步運用知識庫來解答用戶的提問 【用途舉例】萬維網之父蒂姆·貝納斯-李(Tim Berners-Lee)稱，使用“語義網”的用戶將可應用遠遠強於現有網絡中任何東西的功能。他表示，在“語義網”中，用戶可將兩個毫不相干的東西連接在一起，比如說銀行報帳單和日曆。用戶可以將銀行報帳單拖到日曆上，也可以將日曆拖到銀行報帳單上，這樣就可以知道何時應當進行支付。他指出，“語義網”將呈現給人們的是一個所有數據“無縫”式連接的網絡
WebGIS	【WebGIS（萬維網GIS、網絡GIS) 】把GIS功能劃分爲客戶單元和服務器單元，分別加載到局域網的客戶機與服務器，通過相同協議實現正常通信 1. 以網絡爲中心的GIS，它使用Internet環境，爲各種GIS應用提供GIS功能和空間數據獲取能力 2. 是GIS技術和WWW技術的有機結合，是Internet環境下的一種傳輸、存儲、分析、顯示與應用地理空間信息的計算機系統 3. 從WWW的任意一個結點，Internet用戶可以瀏覽Web GIS站點中的空間數據、製作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶 4. 是一種Internet信息發佈、數據共享、交流協作基礎之上實現GIS的在線查詢和業務處理等功能 【類別】B/S模式；C/S模式；多層架構；混合架構
POI	【POI】Point of Interest，可以翻譯成“感興趣點” 1. 每個POI包含四個方面信息：名稱、類型、經度緯度、附近的酒店飯店商品等其他信息 2. 可以稱它爲“導航地圖信息”，導航地圖數據是整個導航產業的基石 【舉例】目前許多電子地圖提供商有提供POI的HTTP服務，提供用戶調用，如高德地圖、百度地圖等
瓦片技術	【what】類似於影像金字塔的思想，在服務器端對地圖根據預定義生成不同比例尺級別的底圖 【作用】以減少在客戶端每發送一次地圖瀏覽請求時，服務器根據請求實時生成一張地圖，解決時間長、效率低和出圖慢的問題

物聯網

	說明
傳感器網絡	【what】由在空間上分佈的各種傳感器（光、電、溫度、溼度、壓力等）加上中低速的近距離無線通信技術構成一個獨立的網絡，是由多個具有有線/無線通信與計算能力的低功耗、小體積的微小傳感器節點構成的網絡系統，它一般提供局域或小範圍與物之間的信息交換。是物聯網末端採用的關鍵技術之一
泛在網	【what】即無處不在的網絡。並不是一個新的網絡，它包含現有的電信網、互聯網、以及未來的融合各種業務的下一代網絡以及一些專用網絡，接入技術涵蓋寬帶無線移動通信技術、光纖接入等，以及包含傳感器網絡和包括射頻標籤技術等近距離通信技術。它是在原有網絡基礎上，根據人類生活和社會發展需求，增加和拓展的應用網絡
物聯網	【what】Internet of things(IoT)，①物物相連的互聯網，是新一代信息技術的重要組成部分；②是通過各種信息傳感設備（如射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器），按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡，是互聯網的基礎之上延伸和擴展的一種網絡；③本質上說，物聯網是“物物相連的互聯網”，是在互聯網的基礎上建立起來的，並對物聯網進行了極大地延伸和擴展，其用戶端延伸和擴展到了任何物品之間，進行信息交換和通信 【內涵】①物聯網的核心和基礎仍然是互聯網；②其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信 【核心問題】①GIS如何接收物聯網中成千上百萬個的實時流數據；②GIS如何實時動態的聚合這些數據
物聯網與GIS	某種程度上講，物聯網是包含WebGIS的。但這一說法是建立在物聯網需要使用GIS的空間分析功能的基礎上。物聯網應用廣泛，不可避免的需要處理與位置相關的數據，而空間分析正是GIS所擅長的。所以WebGIS本身就具有物聯網的理念，而物聯網很大程度上是離不開WebGIS的。物聯網和WebGIS的綜合應用是必然的選擇

	物聯網（採集）	GIS（處理）
數據源	感知層各種傳感器	遙感影像、數字化成圖、GPS測量
數據類型	多種多樣(圖像音頻視頻等多媒體)	矢柵數據、媒體數據(不能參與系統管理分析)
數據傳輸	各節點性能和網絡環境的質量影響數據傳輸的速度和質量	通過瀏覽器享用服務，只要網絡質量良好，系統便正常工作
數據處理	多源數據融合->雲計算海量數據分析->根據用戶需求反饋結果	地理學的空間分析算法+其他方法

網格GIS（GridGIS）

	說明
網格GIS	【what】①基於網格計算及空間信息格網的地理信息系統，它是一種彙集和共享空間信息資源、進行一體化組織與處理，具有按需服務能力的空間信息基礎設施。②網格GIS的建立能夠爲用戶在空間信息獲取、共享、訪問、分析和處理等方面提供技術支持，爲空間信息應用提供一個強大空間數據管理和信息處理基礎設施；③實現廣域網絡環境中空間信息共享和協同服務的分佈式GIS軟件平臺和技術體系；④將地理上分佈各處、系統異構的各種計算機、空間數據服務器、大型檢索存儲系統、地理信息系統、虛擬現實系統等，通過高速互聯網絡連接並集成起來，形成對用戶透明的虛擬的空間信息資源的超級處理環境 【特徵】分佈性、基礎性、共享性、綜合性 【評價】基於網絡計算的GIS平臺，能夠分佈式、協作化和智能化地處理地理信息，特別適合用於解決涉及大量空間分析的問題，其最大目標：實現空間信息的網格化 【未來】隨着應用的深入，網格計算必將會應用到GIS中，並和計算資源、空間地理數據和通信等集成，構成一個較完整的空間信息服務系統。
網格	網格（Grid）被稱爲第三代互聯網應用，把整個互聯網整合成一臺巨大的超級計算機，實現各種資源的全面共享
網格計算	【what】Grid computing是分佈式計算的一種，它研究如何把需要巨大計算的問題切分成許多個小部分，然後把子任務分配給在地理上分佈的各類計算機進行處理，最後把這些計算結果綜合起來得到最終結果 ①通過網絡連接地理上分佈的各類計算機（包括機羣）、數據庫、各類設備等，形成對用戶相對透明的虛擬的高性能計算環境；②網絡計算被定義爲一個廣域範圍的“無縫集成和協同計算環境”；③雲計算與網格計算都能提高IT資源的利用率。但云計算側重於IT資源的整合，整合後按需提供IT資源；而網格計算側重於不同組織間計算能力的連接，擁有的計算能力節點多來自於自發形成的聯盟，共同解決涉及大規模計算問題，是基礎IT資源聯合共享模式的運用 【應用】分佈式計算、高吞吐量計算、協同工程和數據查詢等

霧GIS

【霧GIS】基於霧計算的地理信息系統

【霧計算Fog Computing】“霧”最開始是爲了抵擋黑客入侵所提出的概念，但後來由思科重新定義：霧計算是雲計算的延伸，霧計算將計算中心分佈於各個節點，故也被人稱爲“分散式的雲計算”。

【OpenFog】開放霧聯盟

無論是雲計算、霧計算，還是邊緣計算，它們本身只是實現物聯網、智能製造等所需要計算技術的一種方法或者模式

嚴格講，霧計算和邊緣計算本身並沒有本質的區別，都是在接近於現場應用端提供的計算。就其本質而言，都是相對於雲計算而言的

雲計算	邊緣計算	霧計算
計算功能完全放在雲端	邊緣是相對於雲的計算中心而言，即指部署在網絡邊緣**（雲邊端）**的服務器	相比於雲計算，霧計算將數據、處理、應用程序集中在網絡邊緣的設備中 類似於邊緣計算，但霧計算偏向於分佈式計算
帶寬捉襟見肘；數據中心負擔大	將需求在邊緣端解決，大大提升處理效率，減輕雲端的負荷，爲用戶提供更快的響應	雲計算是新一代的集中式計算，而霧計算是新一代的分佈式計算，符合互聯網的“去中心化”特徵

【CDN（內容分發網絡Content Delivery Network）】『依靠部署在各地的邊緣服務器，通過中心平臺的負載均衡、內容分發、調度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內容，降低網絡擁塞，提高用戶訪問響應速度和命中率，因此被形象地稱爲“網絡加速器”。其關鍵技術主要有內容存儲和分發技術。』

雲計算

（1）什麼是雲計算

【雲計算（cloud computing）】是網格計算、分佈式計算、並行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機技術和網絡技術發展融合的產物
【目的】雲計算旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統，並藉助軟件即服務、平臺即服務、基礎設施即服務和項目羣管理等先進的商業模式，把這強大的計算能力分佈到終端用戶手中

（2）雲計算的特徵

特徵	說明
超大規模	“雲”具有超大規模。Google雲計算已經擁有1.00多萬臺服務器，Amazon、IBM、微軟和Yahoo等公司的“雲”均擁有幾十萬臺服務器。“雲”能賦予用戶前所未有的計算能力
虛擬化	雲計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取服務。所請求的資源來自“雲”，而不是固定的有形實體。應用在“雲”中某處運行，但實際上用戶無需瞭解應用運行的具體位置，只需要一臺筆記本或一個PDA（Personal digital assistant掌上電腦），就可以通過網絡服務來獲取各種能力超強的服務
高可靠性	“雲”使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用雲計算比使用本地計算機更加可靠
通用性	雲計算不針對特定的應用，在“雲”的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一片“雲”可以同時支撐不同的應用運行
高可伸縮性	“雲”的規模可以動態伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要
按需服務	雲是一個龐大的資源池，用戶按需購買，像自然水、電和煤氣那樣計費
極其廉價	雲的特殊容錯措施使得可以採用機器廉價的節點來構成雲：“雲”的自動化管理使數據中心管理成本大幅降低； “雲”的公用性和通用性使資源的利用率大幅提升； “雲”設施可以建在電力資源豐富的地區，從而降低能源成本
潛在的危險性	【背景】雲計算服務除了提供計算服務外，還必然提供了存儲服務。但一旦把“數據（信息）”存在雲端，就有着潛在的危險。而且對於信息社會而言，“信息”是至關重要的。 - 【一方面】“雲”中的數據對於數據所有者以外的其他用戶是保密的，但對於雲計算服務提供商而言，這些數據毫無祕密可言。但他們僅僅能提供商業信用作爲保障 - 【另一方面】無論雲計算的技術優勢有多強，在人性上，終究很難避免這些“數據（信息）”落入非法分子手中【所以】無論是商業機構、政府機構，還是個人用戶，在選擇雲計算服務時（特別是國外機構的雲計算服務），不得不考慮其潛在的危險性

（3）雲計算服務形式

【On-Premises本地部署】從頭到尾，自己生產披薩

服務形式	比喻	簡介	優勢	詳細介紹
軟件即服務SaaS	他人提供廚房、爐子、煤氣，你使用這些基礎設施，來烤你的披薩	通過網頁瀏覽器來接入。任何一個遠程服務器上的應用都可以通過網絡來運行，就是SaaS了	1… 由服務器提供商維護和管理軟件 2… 提供軟件運行的硬件設施，用戶只需擁有能夠接入互聯網的終端，即可隨時隨地使用軟件	Google Apps、Dropbox、Salesforce、Cisco WebEx、Concur和GoToMeeting等
平臺即服務PaaS	設計披薩的味道（海鮮披薩或者雞肉披薩），他人提供平臺服務，讓你把自己的設計實現	一種分佈式的平臺服務。把開發環境作爲一種服務來提供（讓用戶自己部署軟件）	給企業或個人提供研發的中間件平臺，提供應用程序開發、數據庫、應用服務器、試驗、託管及應用服務	Google App Engine,Microsoft Azure，Force.com,Heroku，Engine Yard
基礎設施即服務IaaS	他人直接做好了披薩，不用你的介入，到手的就是一個成品。你要做的就是把它賣出去，最多再包裝一下，印上你自己的 Logo。	將硬件外包出去，由特定公司來提供場外服務器，存儲和網絡硬件，節省維護成本和辦公場地，在他們的地盤上運行應用	1… 最靈活的雲計算模型 2… 輕鬆實現存儲、網絡，服務器和處理能力的自動部署 3. 可以根據消耗量購買硬件 4. 使客戶能夠完全控制其基礎架構 5. 可以根據需要購買資源 6. 高度可擴展	Amazon, Microsoft, VMWare, Rackspace和Red Hat

（4）雲計算的四種部署模式

【背景】目前絕大多數混合雲由企事業單位主導。以私有云爲主體，並融合部分公共雲資源。就是說，混合雲的消費者主要來自一個或幾個特定的單位組織

部署模式	簡介	特點	詳細介紹
私有云	雲端資料只給本單位使用	1… 有利於保護資料； 2… 穩定性高（對雲端集中監控和佈防，更容易監控病毒） 3. 維護方便（終端是純硬件，不用維護，只要維護好雲端即可）； 4. 降低成本（購買費用低，使用成本低，終端使用壽命長，軟件許可證費用降低）	1… 本地私有云部署 2… 託管私有云部署
社區雲	雲端資料給兩個或兩個以上單位使用		這些單位對雲端具有相同訴求（如安全要求、雲端使命、規章制度、合規性、數據共享）
公共雲	用戶來自社會公衆		亞馬遜、微軟的Azure、阿里雲等
混合雲	兩個或兩個以上不同類型的雲（私有云、社區雲、公共雲）組成的		雲服務消費者通過混合雲管理層租賃和使用資源,感覺就像在使用同一個雲端的資源,其實內部被混合雲管理層路由到真實的雲端了。

（5）雲GIS是什麼？

解釋兩種技術的融合是有套路

【what1.】

• 雲GIS是基於雲計算的理論、方法和技術，擴展GIS的基本功能
• 從而進一步改進傳統GIS的結構體系
• 以實現海量空間數據的高性能存取與處理操作
• 使其更好地提供高效的計算能力和數據處理能力，解決地理信息科學領域中計算密集型和數據密集型的各種問題

【what2.】

• 雲GIS是利用雲基礎設施獲得大規模計算能力
• 來解決GIS中海量空間數據的分佈式存儲、處理任務劃分、查詢檢索、互操作和虛擬化等關鍵性科學問題
• 提高GIS數據處理與管理能力
• 爲計算密集型和數據密集型的各類GIS服務提供高性能處理的技術

（6）GIS與雲計算結合的優勢

優勢	說明
降低了對GIS用戶的要求（服務模式方面）	一方面，用戶不需要一樣在自己的計算機上安裝軟件，不需要購買數據，甚至不需要有硬件基礎； 另一方面，雲計算的一個組成部分是效用計算，用戶可以按需支付自己需要的服務，可以用最低代價實現真正意義上的移動GIS
降低了GIS開發人員的工作量（公有云方面）	用戶只需對雲計算平臺提出資源申請就可以獲得超級計算機般的數據處理能力，能夠快速完成空間數據的分析處理，而無需進行算法的優化和構建複雜的並行計算、調度模型
具有極高的資源利用效率（按需服務）	由於用戶對GIS計算能力的要求極其不平均（如：簡單的導航、最優路線計算和深入的數據挖掘相比，它們之間計算量的差別非常大），基於雲計算的GIS用戶就可以根據自身需要向雲計算平臺申請合理的資源，按需使用
提高了空間數據的安全性	空間數據由於採集與更新不易，因此經濟價值不菲，其安全管理一直是用戶和開發者共同關心的問題。不同WebGIS和網格GIS的單獨管理，基於雲計算的GIS對其空間數據集中進行存儲和備份，並由專業人士管理，最大程度保證了數據的安全
降低了網絡的負擔	網絡GIS利用網絡節點上空閒計算機來提供所需的計算能力，在計算過程中勢必涉及空間數據的傳出和傳回，增大了網絡的負擔。基於雲計算的GIS只需向雲計算平臺提出申請，數據存儲和處理都在雲內部完成，在網絡傳輸的只是最後的處理結果，因此大大減少了網絡傳輸的數據量
互操作的可能性	降低了門檻，有了物質基礎