[GIS热点] 网络篇-WebGIS、物联网、网格GIS、雾GIS、云计算

青旅半醒 2023-06-13 06:13 30阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  网络篇
 *   *  WebGIS
     *  物联网
     *  网格GIS（GridGIS）
     *  雾GIS
     *  云计算

# 网络篇 #

## WebGIS ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>语义Web</td> 
   <td>【what】①Semantic web，是计算机业和互联网业对网络下一阶段发展所作出的术语化定义。其基本含义就是基于网络建立任何微小数据的连接，这种连接不仅仅局限于网页。这样一来，任何微小的数据都可以与其他信息进行“沟通”；②在语义Web中，各种资源被人为地赋予了各种明确的语义信息，计算机可分辨和识别这些语义信息，并对其自动解释、交换和处理<br>【技术实现】① <strong>核心：<strong>通过给万维网上的文档添加能够被计算机所理解的语义“元数据”，从而使整个互联网成为一个通用的信息交换媒介；②</strong>依赖的三大关键技术：<strong>可扩展标记语言（XML）、资源描述框架（RDF）、本体（Ontology）；③</strong>挑战：</strong>“语义Web”现在所面临的最大挑战是找到一种方法来表示所有的数据<br>【应用】①语义Web提供各种依靠语义的自动化服务，如天气预报服务、航班信息服务、在线航班预定服务、数据查询服务、目录查询服务、搜索和分类服务、B2C交易服务、B2B交易服务等；②互联网信息发布与搜索：通过对内容的标注与分析从而克服了关键词查询的歧义性，提高了查询的精度；③Web问题解答：在用ontology对信息源进行标注的基础上，进一步运用知识库来解答用户的提问<br>【用途举例】万维网之父蒂姆·贝纳斯-李(Tim Berners-Lee)称，使用“语义网”的用户将可应用远远强于现有网络中任何东西的功能。他表示，在“语义网”中，用户可将两个毫不相干的东西连接在一起，比如说银行报帐单和日历。用户可以将银行报帐单拖到日历上，也可以将日历拖到银行报帐单上，这样就可以知道何时应当进行支付。他指出，“语义网”将呈现给人们的是一个所有数据“无缝”式连接的网络</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>WebGIS</td> 
   <td>【WebGIS（万维网GIS、网络GIS) 】把GIS功能划分为客户单元和服务器单元，分别加载到局域网的客户机与服务器，通过相同协议实现正常通信<br>1. 以网络为中心的GIS，它使用Internet环境，为各种GIS应用提供GIS功能和空间数据获取能力<br>2. 是GIS技术和WWW技术的有机结合，是Internet环境下的一种传输、存储、分析、显示与应用地理空间信息的计算机系统<br>3. 从WWW的任意一个结点，Internet用户可以浏览Web GIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户<br>4. 是一种Internet信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能<br>【类别】B/S模式；C/S模式；多层架构；混合架构</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>POI</td> 
   <td>【POI】Point of Interest，可以翻译成“感兴趣点”<br>1. 每个POI包含四个方面信息：名称、类型、经度纬度、附近的酒店饭店商品等其他信息<br>2. 可以称它为“导航地图信息”，导航地图数据是整个导航产业的基石<br>【举例】目前许多电子地图提供商有提供POI的HTTP服务，提供用户调用，如高德地图、百度地图等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>瓦片技术</td> 
   <td>【what】类似于影像金字塔的思想，在服务器端对地图根据预定义生成不同比例尺级别的底图<br>【作用】以减少在客户端每发送一次地图浏览请求时，服务器根据请求实时生成一张地图，解决时间长、效率低和出图慢的问题</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 物联网 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>传感器网络</td> 
   <td>【what】由在空间上分布的各种传感器（光、电、温度、湿度、压力等）加上中低速的近距离无线通信技术构成一个独立的网络，是由多个具有有线/无线通信与计算能力的低功耗、小体积的微小传感器节点构成的网络系统，它一般提供局域或小范围与物之间的信息交换。是物联网末端采用的关键技术之一</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>泛在网</td> 
   <td>【what】即无处不在的网络。并不是一个新的网络，它包含现有的电信网、互联网、以及未来的融合各种业务的下一代网络以及一些专用网络，接入技术涵盖宽带无线移动通信技术、光纤接入等，以及包含传感器网络和包括射频标签技术等近距离通信技术。它是<strong>在原有网络基础上</strong>，根据人类生活和社会发展需求，<strong>增加和拓展的应用网络</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>物联网</td> 
   <td>【what】Internet of things(IoT)，①物物相连的互联网，是新一代信息技术的重要组成部分；②是通过各种信息传感设备（如射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器），按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络，是互联网的基础之上延伸和扩展的一种网络；③本质上说，物联网是“物物相连的互联网”，是在互联网的基础上建立起来的，并对物联网进行了极大地延伸和扩展，其用户端延伸和扩展到了任何物品之间，进行信息交换和通信<br>【内涵】①物联网的核心和基础仍然是互联网；②其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信<br>【核心问题】①GIS如何接收物联网中成千上百万个的实时流数据；②GIS如何实时动态的聚合这些数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>物联网与GIS</td> 
   <td>某种程度上讲，物联网是包含WebGIS的。但这一说法是建立在物联网需要使用GIS的空间分析功能的基础上。物联网应用广泛，不可避免的需要处理与位置相关的数据，而空间分析正是GIS所擅长的。所以WebGIS本身就具有物联网的理念，而物联网很大程度上是离不开WebGIS的。物联网和WebGIS的综合应用是必然的选择</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>物联网（采集）</th> 
   <th>GIS（处理）</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>数据源</td> 
   <td>感知层各种传感器</td> 
   <td>遥感影像、数字化成图、GPS测量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据类型</td> 
   <td>多种多样(图像音频视频等多媒体)</td> 
   <td>矢栅数据、媒体数据(不能参与系统管理分析)</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据传输</td> 
   <td>各节点性能和网络环境的质量影响数据传输的速度和质量</td> 
   <td>通过浏览器享用服务，只要网络质量良好，系统便正常工作</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>数据处理</td> 
   <td>多源数据融合-&gt;云计算海量数据分析-&gt;根据用户需求反馈结果</td> 
   <td>地理学的空间分析算法+其他方法</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 网格GIS（GridGIS） ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>网格GIS</td> 
   <td>【what】①基于网格计算及空间信息格网的地理信息系统，它是一种汇集和共享空间信息资源、进行一体化组织与处理，具有按需服务能力的空间信息基础设施。②网格GIS的建立能够为用户在空间信息获取、共享、访问、分析和处理等方面提供技术支持，为空间信息应用提供一个强大空间数据管理和信息处理基础设施；③实现广域网络环境中空间信息共享和协同服务的分布式GIS软件平台和技术体系；④将地理上分布各处、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等，通过高速互联网络连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境<br>【特征】分布性、基础性、共享性、综合性<br>【评价】基于网络计算的GIS平台，能够分布式、协作化和智能化地处理地理信息，特别适合用于解决涉及大量空间分析的问题，其最大目标：实现空间信息的网格化<br>【未来】随着应用的深入，网格计算必将会应用到GIS中，并和计算资源、空间地理数据和通信等集成，构成一个较完整的空间信息服务系统。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>网格</td> 
   <td>网格（Grid）被称为<strong>第三代互联网应用</strong>，把整个互联网整合成一台巨大的超级计算机，实现各种资源的全面共享</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>网格计算</td> 
   <td>【what】Grid computing是分布式计算的一种，它研究如何把需要<strong>巨大计算的问题</strong>切分成许多个小部分，然后把<strong>子任务</strong>分配给在地理上分布的各类计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果<br>①通过网络连接地理上分布的各类计算机（包括机群）、数据库、各类设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境；②网络计算被定义为一个<strong>广域范围的“无缝集成和协同计算环境”</strong>；③云计算与网格计算都能提高IT资源的利用率。但云计算侧重于IT资源的整合，整合后按需提供IT资源；而网格计算侧重于<strong>不同组织间计算能力的连接</strong>，拥有的<strong>计算能力节点多来自于自发形成的联盟</strong>，共同解决涉及大规模计算问题，是基础IT资源<strong>联合共享模式的运用</strong><br>【应用】分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 雾GIS ##

【雾GIS】基于雾计算的地理信息系统

【雾计算Fog Computing】“雾”最开始是为了抵挡黑客入侵所提出的概念，但后来由思科重新定义：雾计算是云计算的延伸，雾计算将计算中心分布于各个节点，故也被人称为“分散式的云计算”。

【OpenFog】开放雾联盟

> 无论是云计算、雾计算，还是边缘计算，它们本身只是实现物联网、智能制造等所需要计算技术的一种方法或者模式
> 
> 严格讲，雾计算和边缘计算本身并没有本质的区别，都是在接近于现场应用端提供的计算。就其本质而言，都是相对于云计算而言的

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>云计算</th> 
   <th>边缘计算</th> 
   <th>雾计算</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>计算功能完全放在云端</td> 
   <td><strong>边缘</strong>是相对于云的计算中心而言，即指部署在网络边缘**（云边端）**的服务器</td> 
   <td>相比于云计算，雾计算将数据、处理、应用程序集中在网络边缘的设备中<br>类似于边缘计算，但雾计算偏向于<strong>分布式计算</strong></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>带宽捉襟见肘；数据中心负担大</td> 
   <td>将需求在边缘端解决，大大提升处理效率，减轻云端的负荷，为用户提供更快的响应</td> 
   <td>云计算是新一代的集中式计算，而雾计算是新一代的分布式计算，符合互联网的“去中心化”特征</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

【CDN（内容分发网络Content Delivery Network）】『依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的**负载均衡、内容分发、调度等功能**模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率，因此被形象地称为“网络加速器”。其关键技术主要有**内容存储和分发技术**。』

## 云计算 ##

**（1）什么是云计算**

【云计算（cloud computing）】是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物  
【目的】云计算旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助软件即服务、平台即服务、基础设施即服务和项目群管理等先进的商业模式，把这强大的计算能力分布到终端用户手中

**（2）云计算的特征**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>特征</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>超大规模</td> 
   <td>“云”具有超大规模。Google云计算已经拥有1.00多万台服务器，Amazon、IBM、微软和Yahoo等公司的“云”均拥有几十万台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>虚拟化</td> 
   <td>云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解应用运行的具体位置，只需要一台笔记本或一个PDA（Personal digital assistant掌上电脑），就可以通过网络服务来获取各种能力超强的服务</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>高可靠性</td> 
   <td>“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更加可靠</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>通用性</td> 
   <td>云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一片“云”可以同时支撑不同的应用运行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>高可伸缩性</td> 
   <td>“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>按需服务</td> 
   <td>云是一个庞大的资源池，用户按需购买，像自然水、电和煤气那样计费</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>极其廉价</td> 
   <td>云的特殊容错措施使得可以采用机器廉价的节点来构成云：“云”的自动化管理使数据中心管理成本大幅降低；<br> “云”的公用性和通用性使资源的利用率大幅提升； <br>“云”设施可以建在电力资源丰富的地区，从而降低能源成本</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>潜在的危险性</td> 
   <td>【背景】云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。但一旦把“数据（信息）”存在云端，就有着潜在的危险。而且对于信息社会而言，“信息”是至关重要的。<br>- 【一方面】“云”中的数据对于数据所有者以外的其他用户是保密的，但对于云计算服务提供商而言，这些数据毫无秘密可言。但他们仅仅能提供商业信用作为保障<br>- 【另一方面】无论云计算的技术优势有多强，在人性上，终究很难避免这些“数据（信息）”落入非法分子手中【所以】无论是商业机构、政府机构，还是个人用户，在选择云计算服务时（特别是国外机构的云计算服务），不得不考虑其潜在的危险性</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**（3）云计算服务形式**

【On-Premises本地部署】从头到尾，自己生产披萨

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>服务形式</th> 
   <th>比喻</th> 
   <th>简介</th> 
   <th>优势</th> 
   <th>详细介绍</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>软件即服务SaaS</td> 
   <td>他人提供厨房、炉子、煤气，你使用这些基础设施，来烤你的披萨</td> 
   <td>通过网页浏览器来接入。任何一个远程服务器上的应用都可以通过网络来运行，就是SaaS了</td> 
   <td>1… 由服务器提供商维护和管理软件<br>2… 提供软件运行的硬件设施，用户只需拥有能够接入互联网的终端，即可随时随地使用软件</td> 
   <td>Google Apps、Dropbox、Salesforce、Cisco WebEx、Concur和GoToMeeting等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>平台即服务PaaS</td> 
   <td>设计披萨的味道（海鲜披萨或者鸡肉披萨），他人提供平台服务，让你把自己的设计实现</td> 
   <td>一种分布式的平台服务。把开发环境作为一种服务来提供（让用户自己部署软件）</td> 
   <td>给企业或个人提供研发的中间件平台，提供应用程序开发、数据库、应用服务器、试验、托管及应用服务</td> 
   <td>Google App Engine,Microsoft Azure，Force.com,Heroku，Engine Yard</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>基础设施即服务IaaS</td> 
   <td>他人直接做好了披萨，不用你的介入，到手的就是一个成品。你要做的就是把它卖出去，最多再包装一下，印上你自己的 Logo。</td> 
   <td>将硬件外包出去，由特定公司来提供场外服务器，存储和网络硬件，节省维护成本和办公场地，在他们的地盘上运行应用</td> 
   <td>1… 最灵活的云计算模型<br>2… 轻松实现存储、网络，服务器和处理能力的自动部署<br>3. 可以根据消耗量购买硬件<br>4. 使客户能够完全控制其基础架构<br>5. 可以根据需要购买资源<br>6. 高度可扩展</td> 
   <td>Amazon, Microsoft, VMWare, Rackspace和Red Hat</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**（4）云计算的四种部署模式**

【背景】目前绝大多数混合云由企事业单位主导。以私有云为主体，并融合部分公共云资源。就是说，混合云的消费者主要来自一个或几个特定的单位组织

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>部署模式</th> 
   <th>简介</th> 
   <th>特点</th> 
   <th>详细介绍</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>私有云</td> 
   <td>云端资料只给本单位使用</td> 
   <td>1… 有利于保护资料；<br>2… 稳定性高（对云端集中监控和布防，更容易监控病毒）<br>3. 维护方便（终端是纯硬件，不用维护，只要维护好云端即可）；<br>4. 降低成本（购买费用低，使用成本低，终端使用寿命长，软件许可证费用降低）</td> 
   <td>1… 本地私有云部署<br>2… 托管私有云部署</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>社区云</td> 
   <td>云端资料给两个或两个以上单位使用</td> 
   <td></td> 
   <td>这些单位对云端具有相同诉求（如安全要求、云端使命、规章制度、合规性、数据共享）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>公共云</td> 
   <td>用户来自社会公众</td> 
   <td></td> 
   <td>亚马逊、微软的Azure、阿里云等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>混合云</td> 
   <td>两个或两个以上不同类型的云（私有云、社区云、公共云）组成的</td> 
   <td></td> 
   <td>云服务消费者通过混合云管理层租赁和使用资源,感觉就像在使用同一个云端的资源,其实内部被混合云管理层路由到真实的云端了。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**（5）云GIS是什么？**

> 解释两种技术的融合是有套路

【what1.】

*  云GIS是基于云计算的理论、方法和技术，扩展GIS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

【what2.】

*  云GIS是利用云基础设施获得大规模计算能力
 *  来解决GIS中海量空间数据的分布式存储、处理任务划分、查询检索、互操作和虚拟化等关键性科学问题
 *  提高GIS数据处理与管理能力
 *  为计算密集型和数据密集型的各类GIS服务提供高性能处理的技术

**（6）GIS与云计算结合的优势**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>优势</th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>降低了对GIS用户的要求（服务模式方面）</td> 
   <td><strong>一方面</strong>，用户不需要一样在自己的计算机上安装软件，不需要购买数据，甚至不需要有硬件基础；<br><strong>另一方面</strong>，云计算的一个组成部分是效用计算，用户可以按需支付自己需要的服务，可以用最低代价实现真正意义上的移动GIS</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>降低了GIS开发人员的工作量（公有云方面）</td> 
   <td>用户只需对云计算平台提出资源申请就可以获得超级计算机般的数据处理能力，能够快速完成空间数据的分析处理，而无需进行算法的优化和构建复杂的并行计算、调度模型</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>具有极高的资源利用效率（按需服务）</td> 
   <td>由于用户对GIS计算能力的要求极其不平均（如：简单的导航、最优路线计算和深入的数据挖掘相比，它们之间计算量的差别非常大），基于云计算的GIS用户就可以根据自身需要向云计算平台申请合理的资源，按需使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>提高了空间数据的安全性</td> 
   <td>空间数据由于采集与更新不易，因此经济价值不菲，其安全管理一直是用户和开发者共同关心的问题。不同WebGIS和网格GIS的单独管理，基于云计算的GIS对其空间数据集中进行存储和备份，并由专业人士管理，最大程度保证了数据的安全</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>降低了网络的负担</td> 
   <td>网络GIS利用网络节点上空闲计算机来提供所需的计算能力，在计算过程中势必涉及空间数据的传出和传回，增大了网络的负担。基于云计算的GIS只需向云计算平台提出申请，数据存储和处理都在云内部完成，在网络传输的只是最后的处理结果，因此大大减少了网络传输的数据量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>互操作的可能性</td> 
   <td>降低了门槛，有了物质基础</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>