云計(jì)算技術(shù)的GIS軟件工程模式

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1云計(jì)算技術(shù)

1.1云計(jì)算的概念

云計(jì)算屬于分布式計(jì)算的一個(gè)分支，它的主要工作原理是將一個(gè)龐大且復(fù)雜的問題分解成為多個(gè)簡(jiǎn)單明確的小問題，然后通過網(wǎng)絡(luò)，利用由眾多服務(wù)器所組成的系統(tǒng)對(duì)這些小問題進(jìn)行檢索和運(yùn)算，在得出結(jié)論之后再將答案?jìng)鬟f回問題的源頭。這種處理問題的方式可以大幅度提升系統(tǒng)的服務(wù)效率，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)和高效的服務(wù)，功能可以與超級(jí)計(jì)算機(jī)相媲美。云計(jì)算方式可以被分為廣義云計(jì)算方式和狹義云計(jì)算方式，兩者的區(qū)別在于需求的目標(biāo)不同，前者的目標(biāo)是服務(wù)，后者的目標(biāo)是資源。這種服務(wù)并不局限于軟件或者與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的內(nèi)容，任何其他的服務(wù)都可以。

1.2云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)

與其他計(jì)算系統(tǒng)相比，云計(jì)算具有不受空間和網(wǎng)絡(luò)終端限制為用戶提供服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)。由于為客戶提供服務(wù)的云并沒有實(shí)體，也沒有任何實(shí)體的限制，甚至沒有某個(gè)特定的服務(wù)器為用戶提供服務(wù)，因此只要網(wǎng)絡(luò)能夠到達(dá)的地方，云的資源和服務(wù)都能夠到達(dá)。云在接收到用戶使用計(jì)算機(jī)或者手機(jī)發(fā)送的請(qǐng)求后，云中的某一處將會(huì)對(duì)該請(qǐng)求進(jìn)行處理，再將處理后的結(jié)果返回給用戶。通過這種方式，云計(jì)算仿佛一個(gè)無處不在的虛擬助手一樣向用戶提供貼身服務(wù)。此外，云計(jì)算技術(shù)還具有無可比擬的龐大規(guī)模。以Google為例，其集團(tuán)下目前擁有超過百萬臺(tái)專業(yè)的服務(wù)器是基于云計(jì)算功能的，范圍遍布全世界。緊隨其后，各大網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商也已經(jīng)陸續(xù)將數(shù)十萬基于云計(jì)算的服務(wù)器投入使用，利用其在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)行處理上的強(qiáng)大功能來為人們的生活和工作提供服務(wù)。受益于多種糾錯(cuò)分析以及權(quán)威數(shù)據(jù)專家和安全維護(hù)處理系統(tǒng)的高安全維護(hù)，云計(jì)算能夠?yàn)榉?wù)的安全性提供高度保障。云計(jì)算的服務(wù)范圍非常廣泛，他并不針對(duì)個(gè)特定的應(yīng)用程序，而是通過網(wǎng)絡(luò)同時(shí)為數(shù)萬個(gè)應(yīng)用程序提供服務(wù)。一個(gè)云有可能同時(shí)為多位用戶提供服務(wù)，排除用戶的權(quán)限因素，同一位用戶也可能同時(shí)享受多個(gè)云提供的服務(wù)。然而云計(jì)算的使用者并不需要擔(dān)心因?yàn)橥瑫r(shí)使用的用戶過多會(huì)造成使用體驗(yàn)變差，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)云如同一個(gè)伸縮自如的橡皮筋一樣，完全能夠消化這種客戶增長(zhǎng)帶來的工作量變化。云還具有高度的智能化，它可以如同一個(gè)貼心的私人管家一樣根據(jù)用戶的使用習(xí)慣提供個(gè)性化的資源和服務(wù)。最重要的是，云的成本及其低廉，它的時(shí)間成本和資金成本大約是以往系統(tǒng)的十分之一到百分之一，這是由它獨(dú)特的容錯(cuò)措施決定的，它的構(gòu)成節(jié)點(diǎn)價(jià)格極其低廉，加上集中式的自動(dòng)化管理模式使企業(yè)免于為數(shù)據(jù)中心支付昂貴的使用費(fèi)。

1.3云計(jì)算在軟件開發(fā)中的意義

云計(jì)算對(duì)軟件開發(fā)的工具、模式，甚至軟件的設(shè)計(jì)和模型都有著重要的意義。到目前為止，世界范圍內(nèi)用于計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的主要模式仍舊是具有局限性的單機(jī)版開發(fā)模式，這種開發(fā)模式對(duì)資源的利用率非常低，且存在資源分享方面的缺陷，無法對(duì)他人分享的成熟資源加以利用，為計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。而云計(jì)算技術(shù)的面世打破了這種局面，使用云計(jì)算模式進(jìn)行軟件開發(fā)工作能夠使資源的利用效率得到大幅度提升。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)也對(duì)軟件開發(fā)工具進(jìn)行了革新。在尚未出現(xiàn)云計(jì)算技術(shù)之前，計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的過程中需要程序員轉(zhuǎn)換編碼來延長(zhǎng)輔助工具的使用壽命，為軟件的內(nèi)存和性能提供保障成了軟件開發(fā)工作的重點(diǎn)。云計(jì)算的出現(xiàn)首先將軟件開發(fā)中的編程語言變成了互聯(lián)網(wǎng)語言，拉近了互聯(lián)網(wǎng)之間的距離，程序員得以將注意力集中在云計(jì)算資源的分布上。云計(jì)算還對(duì)軟件設(shè)計(jì)模型的核心軟件產(chǎn)生了影響。在軟件模型設(shè)計(jì)的過程中，云計(jì)算技術(shù)能夠使資源的利用率產(chǎn)生大幅度的提升，進(jìn)而減少軟件開發(fā)所消耗的資金數(shù)量，為提高模型設(shè)計(jì)的水平和效率提供助力。

2gis的意義

2.1GIS的概念

GIS軟件系統(tǒng)從本質(zhì)上來講屬于一種工作的方法，它利用開發(fā)軟件的方法對(duì)GIS類軟件的開發(fā)、測(cè)試和維護(hù)進(jìn)行規(guī)劃。它的工作范圍非常廣泛，從GIS工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、維護(hù)技術(shù)，到工程需求、質(zhì)量、進(jìn)度、風(fēng)險(xiǎn)的管理技術(shù)，再到GIS數(shù)據(jù)的生產(chǎn)管理和質(zhì)量控制體系都包括其中。

2.2GIS的特點(diǎn)

由于交付的文檔復(fù)雜程度高，GIS需要在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大量高精度的數(shù)據(jù)處理，因此對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)具有更高的要求，在初期的數(shù)據(jù)開發(fā)中需要對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量、時(shí)效性和組織體系的合理性格外關(guān)注。GIS對(duì)于輸入的數(shù)據(jù)質(zhì)量具有非常嚴(yán)格的要求，如果數(shù)據(jù)質(zhì)量不夠高將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的工作效率和工作質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至要面臨系統(tǒng)崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。GIS空間的數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的時(shí)效性，如果不及時(shí)更新數(shù)據(jù)，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)運(yùn)算的結(jié)果出現(xiàn)偏差。此外，不同空間數(shù)據(jù)的組織結(jié)構(gòu)模式也對(duì)系統(tǒng)的計(jì)算速度和安全性具有很大的影響力。

3基于云計(jì)算技術(shù)的GIS軟件工程模式

3.1軟件工程體系結(jié)構(gòu)模式

基于云計(jì)算的GIS軟件體系結(jié)構(gòu)相較于以往的GIS軟件體系結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的開放性和更加成熟的結(jié)構(gòu)化的特點(diǎn)，大量使用云中已有的GIS構(gòu)件已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)。信息存儲(chǔ)量大、擴(kuò)展性強(qiáng)、全虛擬化和通用性強(qiáng)是云計(jì)算的核心特點(diǎn)，這些特點(diǎn)對(duì)GIS軟件工程的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，在原有的基礎(chǔ)上得到了快速提高。與以往的GIS軟件工程結(jié)構(gòu)體系相比較，由于云服務(wù)所提供的GIS構(gòu)件在軟件中的大量使用，基于云計(jì)算技術(shù)的GIS軟件具有無可比擬的先進(jìn)性。云計(jì)算對(duì)于GIS軟件體系的重要意義還體現(xiàn)在它能夠大幅度降低其軟件開發(fā)的復(fù)雜程度。在云計(jì)算環(huán)境下，新研發(fā)的GIS軟件可以直接作為成熟的構(gòu)件用于后續(xù)軟件的研發(fā)。用戶可以方便地通過計(jì)算機(jī)瀏覽器使用云服務(wù)提供的海量地圖數(shù)據(jù)與服務(wù)，且數(shù)據(jù)的實(shí)用性和可靠性能夠得到有力的保障。GIS軟件體系結(jié)構(gòu)在與云計(jì)算結(jié)合后，將開發(fā)端、管理端、測(cè)試端、服務(wù)端和客戶端進(jìn)行了有機(jī)的集成，應(yīng)用之間的物理邊界被有機(jī)地結(jié)合成一個(gè)整體，穩(wěn)定的體系結(jié)構(gòu)使軟件未來的研發(fā)升級(jí)和維護(hù)更加的便利。

3.2軟件開發(fā)組織模式

以往的GIS軟件生命周期都是更加易于控制的瀑布模型的變形，而云計(jì)算在逐漸將其淘汰后使并發(fā)模型和多重螺旋模型成了主要的生命周期模型，使軟件升級(jí)常態(tài)化。GIS軟件的開發(fā)流程不再是受全局控制的封閉流程，可能同時(shí)存在多個(gè)并發(fā)和自治的流程，有機(jī)的集成在一個(gè)項(xiàng)目中。GIS軟件在開發(fā)的過程中將要在需求階段消耗大量的工作時(shí)間和資源。構(gòu)架和詳細(xì)的設(shè)計(jì)都可以直接選用以往的成功案例，而且GIS軟件的重復(fù)使用率越高，用于軟件測(cè)試的投入就會(huì)相應(yīng)的減少。在GIS軟件開發(fā)的每一個(gè)時(shí)期，各個(gè)參與方可以統(tǒng)一使用由服務(wù)商提供的云計(jì)算軟件開發(fā)工具，通過按照使用周期向服務(wù)商租用軟件使用許可的方式代替永久性的購(gòu)買可以大幅度降低軟件的開發(fā)成本，此外還能夠幫助GIS軟件快速解決在數(shù)據(jù)處理中遇到的問題。服務(wù)商提供的云空間數(shù)據(jù)能夠與使用者已有的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行無縫連接，方便用戶隨時(shí)使用。

3.3軟件的規(guī)劃、管理和維護(hù)模式

基于云計(jì)算的GIS軟件在規(guī)劃、管理和維護(hù)中都表現(xiàn)出了更好的靈活性，可以對(duì)某一個(gè)特定的功能應(yīng)用同時(shí)進(jìn)行這些動(dòng)作。軟件的部署可能需要分多個(gè)步驟來進(jìn)行，從功能的一小部分開始逐步進(jìn)行升級(jí)和完善。基于云計(jì)算技術(shù)的GIS軟件可以通過各個(gè)端口分別進(jìn)行管理和部署，也可以采用對(duì)用戶透明的方式對(duì)各種資源的運(yùn)行進(jìn)行升級(jí)或部署。云計(jì)算GIS軟件的服務(wù)器能夠通過虛擬技術(shù)幫助客戶將龐雜的管理工作簡(jiǎn)單化，客戶在使用的過程中可以根據(jù)自己的使用習(xí)慣選擇不同的虛擬環(huán)境。由于具有極強(qiáng)的實(shí)效性，GIS軟件中的數(shù)據(jù)必須進(jìn)行不斷地更新，向空間數(shù)據(jù)庫(kù)中導(dǎo)入海量不同格式的新數(shù)據(jù)。基于云計(jì)算環(huán)境下的GIS軟件則不受此限制，它可以通過將已有的空間數(shù)據(jù)與預(yù)備導(dǎo)入的空間數(shù)據(jù)無縫對(duì)接的方式來避免反復(fù)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作。在使用的過程中將會(huì)有專業(yè)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)集成商為用戶軟件和硬件系統(tǒng)的運(yùn)行提供統(tǒng)一的維護(hù)管理。

4應(yīng)用前景

云計(jì)算技術(shù)目前仍然在發(fā)展的過程中，因此依然需要人們謹(jǐn)慎的對(duì)待，但可以確定的是，云計(jì)算技術(shù)具有巨大的商業(yè)發(fā)展?jié)摿?。云?jì)算目前最大的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在其極其低廉的成本，能夠大幅度降低企業(yè)用于開發(fā)軟件的投資，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。而站在服務(wù)商的角度上來看，云計(jì)算需要投入大量資金用于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)?，F(xiàn)階段看來，企業(yè)可以通過利用現(xiàn)有工具設(shè)備來降低成本，當(dāng)進(jìn)入云計(jì)算領(lǐng)域的企業(yè)達(dá)到一定規(guī)模之后也可以實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)成本的攤銷。云計(jì)算體系的開發(fā)應(yīng)該從成熟構(gòu)件的積累開始，優(yōu)先開發(fā)符合質(zhì)量保證構(gòu)架的應(yīng)用。對(duì)于在云計(jì)算過程中出現(xiàn)的與現(xiàn)有GIS體質(zhì)和技術(shù)維護(hù)有關(guān)的問題可以組建專門的團(tuán)體進(jìn)行解決。

5結(jié)語

云計(jì)算技術(shù)目前尚處于發(fā)展的初期，未來的道路還很漫長(zhǎng)，需要投入大量的人力和物力來加速這個(gè)過程。由于缺乏核心技術(shù)，我國(guó)GIS的發(fā)展曾經(jīng)長(zhǎng)期受到外國(guó)廠商的制約，發(fā)展趨勢(shì)非常的不明朗。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)為我們開辟出了一條新的道路，給了我們一個(gè)彎道超車的機(jī)會(huì)。主動(dòng)出擊，把握住這次機(jī)遇，為我國(guó)的GIS產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造一個(gè)機(jī)會(huì)擺脫眼前的困境，走向新的篇章。

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作者：易燦 單位：湖南大眾傳媒職業(yè)技術(shù)學(xué)院