从光环曲线看GIS平台软件技术发展趋势

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更多发布于：2012-03-23 11:41

作者：宋关福
从1995年开始，Gartner开始用光环曲线来分析各种IT新技术的生命周期，光环曲线非常直观和实用，已被世界上相当一部分IT专家广泛接受。近年来，GIS技术取得长足发展，但还没有机构给出各种GIS技术在光环曲线中的不同位置。笔者抛砖引玉，总结分析GIS技术发展和应用情况后，曾于2009年9月绘制了GIS平台软件技术的光环曲线（图1）。时隔两年，笔者绘制了2012年1月的GIS平台软件技术光环曲线（图2）。鉴于GIS应用技术纷繁复杂，本文仅探讨GIS平台软件技术发展情况。 
<img border="0" src="http://www.supermap.com.cn/pic/tongxunpic/2012221103359450.jpg"/> 图1 2009年9月GIS平台软件技术光环曲线 
 
<img border="0" src="http://www.supermap.com.cn/pic/tongxunpic/2012221103423140.jpg"/> 图2 2012年1月 GIS平台软件技术光环曲线 
 在过去的两年多时间里，GIS平台软件技术都得到了不同程度的发展，它们在光环曲线上的位置也发生了相应的变化。比较两组光环曲线，不难看出以下五个特点： 
空间数据库担纲主角，组件式GIS成为中流砥柱 
 组件式GIS和空间数据库技术诞生于十多年前，已在GIS相关领域得到了深入应用，体系和技术已发展得比较成熟，两年来在光环曲线上的位置变化不大。 早期的GIS软件采用普通文件（Flat File）存储和管理空间数据，后来过渡到用普通文件管理图形数据、用数据库管理属性数据的混合模式，解决了前者的属性数据管理能力相对欠缺问题。而空间数据库技术使用关系数据库解决了存储非结构化图形数据的难题，最终实现了图形数据和属性数据的一体化存储和管理。几年前，空间数据库技术就已经成为GIS应用数据管理的主流模式。 十年前，组件式GIS的出现给GIS应用开发方式带来了革命性的突破。组件式GIS摒弃了传统GIS的专用开发语言，采用所见即所得的通用软件开发工具，具备高度伸缩性（既可用于大型GIS应用系统开发，也可在裁减后用于小型应用系统），并具有与其他信息技术无缝集成的特点，真正让GIS融入了IT大潮。 凭借独特的优势，组件式GIS影响了过去十年的GIS应用开发方式，在GIS软件技术发展历程中书写了浓墨重彩的一笔。尽管B/S结构的应用已经很大范围替代了C/S结构的应用，但在仅存的C/S结构应用系统中，绝大多数是基于组件式GIS 技术，更为重要的是，组件式GIS还是Service GIS、Web GIS和桌面GIS的技术核心和基础。因此，尽管直接销售组件式GIS平台的订单越来越少，但并不能影响组件式GIS在GIS 软件技术中的地位。 
Web GIS行将没落，Service GIS规模应用 
 Web GIS诞生于十年前，它的快速发展带动了B/S结构的GIS应用系统快速成长，但在很多系统中，还是很难替代C/S结构应用。传统Web GIS本身是一个不够完善的体系架构，终究是GIS软件的过渡形态。SOA思想被引入后，Service GIS作为体系架构更加成熟的软件形态迅速发展起来。 广义的Web GIS指面向Web的GIS产品和技术，可以包括Service GIS在内；这里所提为狭义的Web GIS，特指如同SuperMap IS、ArcIMS、MapXtreme等这样架构的GIS平台软件产品形态。Service GIS则指如SuperMap iServer和ArcGIS Server这类架构的GIS平台软件形态。 Service GIS是基于SOA思想重新构架的一种面向Web服务的GIS技术体系，从表面上看是对Web GIS的技术升级，但实质上是对组件式GIS的架构升级，用Web服务的方式封装提供了组件式GIS的全部功能。随着越来越多的应用系统建设采用SOA思想，Service GIS不仅大量替代Web GIS，还在不少项目中替代组件式GIS，成为越来越重要的GIS开发平台。2009年尚处于复苏期的Service GIS，现在正在进入成熟期。 基于Service GIS的应用开发正在成为主流的GIS应用开发方式，基于服务式GIS的地理信息共享模式也正大行其道，目前国家有关部门正在推广的数字城市地理空间框架和地理信息公共服务平台均属于此类应用，超图软件基于Service GIS平台SuperMap iServer Java承建了重庆市、福建省、湖南省、西安市、大连市、石家庄市、柳州市、泉州市和遂宁市等省市级数字城市框架或公共服务平台。此外，还正在为环保和水利等行业承建数字行业共享平台。 
二维GIS成熟应用，三维GIS蓄势待发 
 二维GIS和三维GIS是从计算机对真实世界表达方式的角度划分的两种GIS技术，但在光环曲线中两者却处于相去甚远的位置。历经了四十余年的发展，二维GIS技术早已进入了成熟期，三维GIS距离成熟应用的路还较远。 Gartner认为，有些技术的发展可能存在不止一个过热期的波峰，三维GIS无疑就是这样的例子。在2000年后，三维GIS一度被热炒，但最终因为功能简单不能解决更多实际问题而被多数用户冷落。Google于2005年推出了Google Earth，其良好的用户体验和令人眼前一亮的全球三维模式再度激发了大家对三维GIS的热情，把三维GIS再度推到光环曲线的过热期顶点。 国内不少公司基于开源的全球三维可视化项目成果，各自开发了全球三维可视化软件，构建了大量应用系统。但不久发现，承载着用户很高期望的三维项目没有看起来那么中用，部分应用单位开始感到三维还是个花瓶和面子工程，于是对三维GIS的期望有所下降，三维GIS从2009年开始进入低谷期，2012年初，已经处于低谷期的底部。 三维GIS如何才能触底反弹，走出低谷期呢？显然不是靠更完美的三维可视化效果，而需要靠逐渐成熟的二三维一体化GIS技术。这里所说的二三维一体化GIS不是通过二次开发把三维可视化软件和二维GIS软件集成在一起，而是二维和三维在软件内核层面就一体化的GIS技术体系。这个产品不太可能由虚拟现实软件扩展二维GIS功能来实现，更不可能由二维GIS厂商增强三维可视化技术而成。国际国内的主流二维GIS平台厂商都在加大三维的研发投入，并已经先后发布了一系列产品。 尽管二三维一体化GIS的三维可视化效果还没达到最好的虚拟现实软件水平，但这两年来进步非常明显，结合其强大的二维GIS功能，已经具备较强的竞争力。假以时日，二三维一体化GIS的可视化效果会越来越完善，而众多的三维可视化软件的生存空间则会越来越小。当单纯的三维可视化软件在市场上已经所剩无几时，三维GIS就会真正进入成熟期。 超图软件于2009年年底发布的SuperMap GIS 6R(2010)系列平台软件，奠定了二维与三维一体化的GIS技术框架。2011年年底发布的SuperMap GIS 6R(2012)，不仅三维可视化技术大幅提升，在三维GIS区别于虚拟现实软件的诸多方面也颇有进展：首先是基于空间数据库的三维数据存储和管理，其次是三维线性地物符号化，用同一套数据兼顾了三维可视化和空间分析。SuperMap GIS 6R(2012)已经能为面向管理的三维GIS应用提供技术支撑，并在2011年成功应用于数字柳州、数字洞头等项目。 在接下来的几年里，超图软件会持续增加三维GIS研发投入，SuperMap GIS的三维可视化效果还将持续进步，而三维分析功能也将逐步增强，为进一步推动三维GIS迈向成熟应用阶段而努力。 
云计算彩霞满天，GIS云冉冉升起 
 2009年，云计算处于概念炒作期的顶峰，当时GIS云计算还处于萌芽阶段，两年以后的今天，GIS云计算已经进入热炒的过热期顶峰，各GIS企业已纷纷传播着自己的云计算GIS技术。 云计算更多是一种应用交付的模式，开发的应用系统不是部署到每个用户的计算机，而是集中部署在计算中心，用户在线访问使用。从这个角度而言，不基于任何商业云计算平台，不基于任何云GIS技术，自行开发一套图片服务器也是可以架构GIS云计算的。尽管如此，但一些GIS关键技术得以突破后，可更好适应这一商业模式，也能更好地发挥云计算的价值。比如GIS服务器对虚拟化的支持，可以充分发挥云计算平台的优势；GIS服务器对真64位计算的支持，可以提升对高端服务器大内存等硬件资源的使用率，从而提高效率；GIS服务器的集群能力的提升，可以提供强大的并发访问能力和更高的系统可用性；端GIS尤其是移动端GIS软件技术的进步，让云有更好的用户体验等等。 因此，云GIS平台软件技术不像组件式GIS或Service GIS那样是一种GIS的软件形态，而是体现在多种产品形态中的一群关键技术。云GIS解决方案也是由贯穿了这些关键技术的多种GIS软件形态集合起来，再加上云服务的计算模式和商业模式构建的。 未来，云计算的应用模式是：云+端的组合。在政务网、企业内网、互联网上有很多的云，它们可提供各种各样的能力和服务，并可通过多租户架构和统一服务协议支持多种多样的端；应用方面就是端，端可以是台式电脑、电视机、笔记本电脑、平板电脑甚至智能手机，因为云计算更多是服务器计算，对端的计算和存储能力要求较低，而且以后的应用当中，端的便携性越来越重要，会有越来越多的GIS应用使用便携终端。因此，Service GIS和移动GIS，将在GIS云计算中有特别重要的作用。 显然还需要一段时间，GIS云计算才能大规模成熟应用。对一些应用单位而言，若立即就上“云”，可能条件还不具备；但若置之不理，当云真的不能回避时，一些系统可能会需要推倒重来，造成巨大浪费。因此，为云做准备（Cloud-Ready）正当其时，在架构一个应用系统时，要充分考虑到未来是否能顺利、方便地迁移到“云”。为云做准备，要从两个方面考虑：一是应用架构，二是GIS平台软件选型。 应用架构方面，首先要采用面向服务的体系架构（SOA）思想，让后端的功能服务化，其次是前端应用Web化，使用富客户端或瘦客户端，尽量少采用胖客户端。 GIS平台软件选型方面，鉴于云计算是服务器计算，因此服务器GIS平台选型非常重要，必须选择支持虚拟化的Service GIS，最好选择拥有跨平台能力、具备二三维一体化技术以及真正64位计算的GIS服务器软件。 2011年年底，超图软件发布了云使能的GIS平台软件SuperMap GIS 6R(2012)，其中包括支持真64位计算的Service GIS平台SuperMap iServer 6R(2012)和多种端软件，为搭建各类云平台提供强有力的工具。与此同时，超图软件还发布了GIS公有云服务门户SuperMap Cloud。 
移动互联网升温，移动GIS峰回路转 
 移动GIS早在十年前就已出现，也曾热过一阵子，但终究没有大规模应用起来。究其原因，主要有二：一是移动网络带宽不足以支撑在线GIS应用，移动GIS多为离线应用，发展严重受限；二是移动终端种类不够丰富，此前手机的处理能力不够，PDA作为移动终端的主要设备普及不够。 尽管在相当长一段时间内，移动GIS差不多被视为“食之无肉、弃之有味”的鸡肋，但移动互联网的快速升温即将为移动GIS带来新的春天。 3G宽带移动通信发展迅速，直接导致移动互联网升温。目前三大运营商的3G用户保有量已经突破1.2亿，且保持月新增3G用户超过月新增移动用户50%的水准，3G移动通信业务正在快速成长，从而带动移动互联网业务全面升温，各大通信运营商和IT企业都在布局移动互联网战略。 另外，WIFI无线网络覆盖更为密集，也助推了移动互联网的发展。据报道，北京2011年年底开通西单、王府井、奥运中心区、三大火车站、金融街、燕莎、中关村大街等地区的公益性无线网络信号覆盖，每天可享受3小时免费无线上网。有北京带头，相信会有更多城市也陆续建立公益性WIFI接入。 宽带移动互联网的快速发展，让基于移动终端的在线应用更加方便。此外，GIS云计算的应用推广同样也给移动GIS发展带来新的机遇，云计算是中心计算模式，会大幅度降低对端的计算能力要求。此前移动GIS仅仅能满足简单应用的需要，在云计算时代，移动GIS在强大的云服务支持下，可以满足大多数应用的需要。移动GIS不仅可以应用于专业领域，更可以面向个人应用，具有十分巨大的发展前景。 超图软件已经于2011年年底发布了基于HTML5和Flex Air的面向Web的移动GIS客户端软件，支持手机、平板电脑，当然也支持PC。2012年，超图软件还将发布面向iPad等平板电脑的专业级移动GIS软件。 除了进入成熟应用的技术外，未来几年GIS平台软件技术的重点发展体现在三个技术方向，即：二三维一体化GIS、云GIS和移动GIS。鉴于不同技术所处阶段不同，三大技术方向当前面临的任务也不尽相同：二三维一体化GIS技术重在通过建立成功案例推广应用，以及二三维一体化GIS技术中三维可视化效果的进一步提升；云GIS技术还处于过热期，当前重点在于如何落地；移动GIS则还需继续完善产品线，既要有支持在线应用的轻量级的端，也要有能支持离线应用的专业级的端。在未来几年内，移动GIS和云GIS将会互相促进，相得益彰。 无论GIS平台软件厂商，GIS增值开发商，还是最终用户，了解这些技术发展趋势都是有重要意义的。了解并把握好这些技术方向，GIS平台软件厂商才可以在未来的技术竞争格局中处于有利地位，GIS增值开发商可以提前准备技术和市场资源，争取未来更大发展空间，最终用户可以少走弯路实现信息化投资价值最大化。 
 链接： 光环曲线——又称炒作周期，或称技术成熟度模型，Gartner从1995年开始用光环曲线来标识各种信息技术所处的发展阶段。光环曲线是从成熟度（Maturity）和期望（Expectation）两个维度进行分析并进行图形表示的一种方法。在光环曲线中，以技术应用成熟度为横轴，期望为纵轴，新技术的发展分为五个阶段，即：萌芽期、过热期、低谷期、复苏期和成熟期。Gartner定期发布主要信息技术的光环曲线，为业内相关从业者提供决策参考。

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