张鲁明
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摘要:云计算是网格计算及分布式计算、并行计算发展到一定阶段后衍生出来的,是这些计算方法的商业实现。云计算是一种断型的计算模型,其基础体系结构属于云计算的技术层次,主要说明系统属性和设计思想;云 计算的服务集合源于服务类型,说明能带给客户什么。云计算的核心技术有数据存储技术、数据管理技术、编程 模型和云安全。云计算在地理信息工程和地理空间信息网格计算中有着广泛的应用前景。
关键词:云计算;网格;地理信息
引言
云计算是随着计算机和信息技术而发展起来的一种新技 术,具有在无初始投入的情况下,对企业、机构或个人的IT资 源进行动态组合和扩展的特点。而在地理信息工程中,云计算可以帮助处理大量的可以进行分布式运算的数据，对促进政 府成机构工作效率的提高和方面人们的日常出行方面发挥着 重要的作用。
一、云计算概述
云计算是一种新兴信息技术，目前对云计算比较认可的 理解是:云计算是一个可实现动态缩放的计算平台，可支持 “即用即付"模式,主要由相互联接的、虚拟化的计算机组成， 它是一个并行的、分布式的计算机系统,其申计算机在定义好 的服务协议下被动态的分配任务,具有高数据密度、高透算强 度、超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性等特点。基于此,云计 算自诞生之日起就在具有数据密度大、计算强度高的承统和 平台中得到广泛应用。在这种背景下,在地理信息工程中引入 了云计算平台,是由于GIS(地理信息系统)应用程序所处理 的问题,大多涉及到高密度的数据的计算。GIS技术的出现已 有几十年了,随着技术成熟度的提高,越来越多的空间数据和 非空间数据被应用其中，日益进步的数据采集技水也使得人 们可以从各种不同的数据源得到各种丰富的数据。与此同时， 这一趋势带来的问题是如此海量的数据使得任何单一的机构 都很难保存或处理。此外,GIS系统主要处理的位置、逻辑或 物理数据大都是来自于不同的运算机构。GIS系统对这些数 据进行的空间分析不但过程复杂而且对运算能力的要求也是很高的。为了和那些在不同物理位置的分散用户分享GIS数 据和运算结果,一个像云计算这样可扩展、低成本的计算平台 对GIS来说是至关重要的,云计算的体系结构见图1。它以互联网为依托，将计算分布在大量 的分布式计算机上，从而摆脱本地计算机或 服务器性能的约束。这意味着，算力可以作 为一种资源被交易，使得计算更方便，成 本更低廉。云计算的核心思想是将大量联 网的计算机资源整合在一块，组成一个“云 团队”，团队拥有强大的运算能力，能在最 短时间内解决用户的处理要求并返回结果到 终端。
(一)云计算的特点
云计算的特点有:规模大，云服务器数 量能达到百万级别;虛拟化，用户能够通过 网络和终端设备随时随地获得云计算服务；可靠性高，通过副本容错、节点同构保障可 靠性；可移植性强，不同的应用均可以调用 同一个“云”的计算服务；高扩展性，“云” 具有生命特征，可实现动态增长，满足各种 应用和用户需求；按需服务，可以像汽油、 电力等资源一样按需购买极其廉价，云计 算的自动化集中管理方式颠覆传统中心管理 的方式，实现资源集约，节省时间和资金。
(二)云计算的核心技术
1.编程模式
为了满足普通用户的需求，云计算上的 编程模式必须简单易规范化、简单化。让一 个没有太多云计算知识的客户也能直接操 作。通过云计算应用，快速获取用户需求， 为用户提供一站式服务。
2.数据存储
为了保证数据的高可靠性，云计算通常 会采用分布式存储技术，将数据存储在不同 的物理设备中。这种模式摆脱了硬件设备的 限制，能够快速响应用户需求的变化。传统 的存储方式采用集中的存储设备存放所有数 据，该设备成为系统性能的瓶颈，不能满足 大规模存储应用的需要。分布式网络存储系 统采用可扩展的系统结构，利用多台存储设 备分担存储负荷，利用位置服务器定位存储 信息，它不但提高了系统的可靠性、可用性 和存取效率，还易于扩展。
3.数据管理方式
云计算管理的数据具有海量性、异构性 等特点。
则数据管理方式必须具有高效的管 理能力，实现数据的快速定位，分析，存 取。对数据进行分块，建立索引值，按节点 存储的方式是目前的主流方式。
4.云安全
云安全是我国企业创造的概念。它融合 了并行处理、网格计算、未知病毒行为判断 等新兴技术和概念，通过网状的大量客户端 对网络中软件行为的异常监测，获取互联 网中木马、恶意程序的最新信息，传送到 Server端进行自动分析和处理，再把病毒和 木马的解决方案分发到每一个客户端，从而 实现安全处理。
二、云计算在地理信息工程中的应用
(一)硬件方面
地理信息工程中的数据种类繁多，包括 数字线划数据、数据影像数据等，其结构复 杂，数据量庞大。尤其是栅格数据，计算过 程对机器的运算能力，图形显示能力和磁盘 读写能力要求高。通过云计算的分布式存 储技术，能实现海量地理信息数据的“云储 存”，同时通过虚拟化的计算过程，使得用 户在利用数据时实现零I/O，运算过程不可 见，直接反馈结果。大大降低了用户在对机 器性能的要求。
(二)软件和平台 地理信息工程的应用软件五花八门，包 舌规划、审批、展示等。政府和企事业单位 在软件开发方面会耗费大量的资金，后期维 户也会有一定的消耗，而且各部门之间数据 不能共享，流通性差，可用性低。通过云计 算服务，构建一个统一的地理信息云平台， 在“云端”构建统一的地理信息数据格式、 数据库结构、数据字典，构建地理信息云平 台与各应用之间的协议，将地理信息工程的 应用搬到浏览器端，直接调取平台发布的数 居服务。实现各个企事业单位的“云办公”,降低本地对数据和软件的维护性。
(三)数据安全 数据是地理信息工程的血液。在地理信 息工程项目中，可以利用云计算将大量的地 理信息数据分布式存储在云端，安全可靠， 用户无需担心机器损坏、数据丢失、病毒破 坏等问题。同时用户管理权限可以让用户对 数据有唯一的处理权，实现对数据的共享、 出售等操作。
三、云计算应用展望
(一)云计算功能的扩展
随着国务院自然资源部的设立，我国对 海陆空自然资源的信息整合日益迫切，对地 理信息技术的需求也更加明显，而云计算以 其优越的计算能力和分析能力，将为地理信 息技术的提高提供更多的可能。 将云计算与我因北斗导航系统、智慧城 市、国土监测等重点地理信总项目结合运用 在一起，提升它们的服务能力，提供实时、 可靠、稳定的地理信总资源服务，必将成为 地理信息系统工程应用的趋势。
(二)安全性的进一步提升
在云计算的过程中，用户将地理信息数 据存储在云端，并分发到各个计算节点参与 计算，数据对参与计算的机器是保密的，从 这一点上看云计算是安全的。但是数据保存 在云端仍有个不可避免的安全隐患:在云端 用户管理中，私钥只存在于用户自己手中， 以及服务供应商的加密算法中，一旦云计算 平台自身出现可攻击漏洞，就会导致用户大 私钥泄露，暴露在互联网上的数据资源也面 临风险，因此云计算平台必须要有保证自身 稳定安全的条件，需要安排具有成熟专业技 能的人员来为这样的安全工作状态创造良好 条件。
四、结语
云计算属于现代新型的数据处理和管理 技术，尤其在数据信息的采集、分析、整理 等方面具有非常显著的优势，一旦企业和政 府单位意识到这种优点，将云计算技术应用 到地理信息工程中的研发中来，将会给整个 行业带来更好更快速的发展。
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