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云GIS的概念：自从2006年Google高级工程师克利斯托夫·比希利亚在Google 101项目中提出云计算设想以来，Google、Microsoft、IBM、Yahoo、Amazon等公司纷纷投入巨资，构建自己的云时代蓝图。IBM的创立者托马斯·沃森断言，全世界只需要5台电脑就足够了。将所有数据存储在网上，由云计算平台提供强大的处理能力，由全球顶尖专家提供数据维护和保密服务，困扰GIS开发者的数据存储、管理、计算、传输问题已不足为虑，云计算为GIS的进一步发展开辟了道路。
云GIS将空间数据存储处理交给大量的分布式计算机，通过设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）以及软件即服务（Software as a Service，SaaS）三种形式为用户提供空间信息服务。云GIS用户只需要网络浏览器，就可以像获取导航信息一样方便地获取所有的GIS服务（专业分析制图并开展业务应用）。
Esri公司目前在亚马逊弹性计算云（Amazon Elastic Compute Cloud，Amazon EC2）上提供空间信息数据和服务，部署预先配置好的ArcGIS Server以及企业级Geodatabase镜像，用户除了遵循亚马逊的付费要求外，也可以根据ArcGIS的Term License选择不同的租赁使用模式。
Esri基于云体系提供了全系列服务，包括对基础设施、平台、应用和服务层面的支持。用户端可以通过多种方式来访问云端的服务。用户只需要在Amazon EC2上按流程填写好相应表格，后端配置就能自动部署完成，后期维护升级也由平台提供方来提供。用户能快速享受到云GIS带来的服务，而不需像过去那样自己购买软件、硬件设施，免去了配置、复杂的调试过程，此外，云GIS将根据用户的数据和服务使用量来收费，结算方式灵活。
Esri针对SaaS还提供了Esri Business Analyst Online，允许用户将GIS技术结合美国大量统计专题、消费者数据，以及商业数据进行在线分析。因为Esri维护Business Analyst Online，用户不需要担心数据管理和技术更新。
1．ArcGIS Online
ArcGIS 10.1及ArcGIS Online被称作是全球第一个落地的云GIS产品，兼具云端化、移动化、智能化、个性化和简捷化五大特征，可以基于云计算模式实现随时随地对空间信息的获取和共享，使得任何人在任何地方都可以享用智能的地图服务。GIS普适化是地理信息产业发展的必然趋势，普遍适应、普遍适用，包含无所不在和透明性两个特征。首先，从硬件角度来说，从以往主机到PC，再到各式各样的Pad，过去只能在机房、办公室里操作的GIS系统，现在用便携式笔记本、平板电脑，甚至是智能手机就可以方便地使用；其次，GIS软件从过去安装在主机、服务器上的“专业化”复杂系统，发展到通过浏览器、移动设备终端就可以在Web环境中轻松使用，云计算模式的兴起，使得在终端设备上甚至无须安装GIS软件，就可以享用空间信息服务；而从人的角度来说，GIS也经历了从实验室产品到为政府、企事业单位服务，再到目前为非专业人士使用这几个阶段。不断简化的硬件设施和人们逐渐旺盛的地理信息需求，让GIS更加广泛和深入地融入到大众生活的方方面面。云GIS解决方案有着强大的处理、分析、建模能力以及操作更为简单的ArcGIS 10.1及ArcGIS Online，让GIS走进现实生活的道路变得更加平坦。
Esri推出的ArcGIS Online，含有可轻松部署到亚马逊弹性计算云上的解决方案——ArcGIS Server on Amazon EC2。该方案为许多公司减少了软件应用开发的复杂性。用户不再需要提前安装和维护本地ArcGIS Server例程，只需在带有预先配置好ArcGIS Server的EC2例程上轻松地启动即可，像本地服务器一样被管理和使用。该解决方案里有一个被称为亚马逊机器镜像（Amazon Machine Images，AMIs）的预配置虚拟镜像集。ArcGIS Server的用户只需向Esri客户服务中心提出申请，即可获得该镜像集。AMIs可大大简化部署ArcGIS Server的工作。ArcGIS Server on Amazon EC2可提供以下内容：①ArcGIS Server软件（Esri公司已经对其进行了预配置），可在Windows 2008环境下运行，拥有100GB的附加存储能力。②ArcGIS Desktop软件，可在PostgreSQL环境中运行的预配置地理数据库，拥有100GB的附加存储能力。③Esri的技术支持，包括一些成功应用案例以及新手入门指南等。④Esri还为用户提供了咨询服务，帮助其轻松开展云应用。
ArcGIS Server的用户可以调用Amazon EC2的所有功能，包括S3存储、自动缩放、弹性负载均衡、虚拟专用网等。ArcGIS的发布标志着基于云计算的GIS系统解决方案被首次提出，它的成功为其他云GIS的研究提供了参考和借鉴：①基于云平台Amazon EC2的实现方式提供了先云计算再GIS的研究思路，研究者们可以从云计算的底层研究解放出来，只关注GIS在云平台上的实现；②ArcGIS允许用户开发自己的云端服务，为云GIS研究者们设计云服务接口提供了参考。
ArcGIS Online是Esri提供的一站式的地图云服务，通过ArcGIS Online，用户可以实现在线查找、共享和组织地理内容，来建立GIS应用，无须管理空间数据库并无须负责GIS数据和软件的更新工作，从而减少了软件维护和数据维护的费用。ArcGIS.com是Esri资源中心对外展示的窗口，是分享、管理和使用Esri公司、社区中其他用户提供的资源的平台，以服务形式向用户提供各类数据、地图服务，实现按需访问，无须建立数据库或维护数据。ArcGIS.com不是部署在本地的软件，它的各项功能在互联网上实现，以服务的形式提供给客户使用，GIS开发人员可基于此服务，构建和部署定制的应用系统、计算设备、存储等各种IT基础设施。通过ArcGIS.com，用户可以访问Esri和其他用户所发布的地图、应用和工具，并共享地图内容，访问免费的、高质量的基础地图服务，应用到GIS项目中；创建和加入工作组，可以将地图内容进行共享和协作；快速开发Web应用。
ArcGIS Sharing是Esri提供的共享社区服务。它是地理信息内容即服务的集中表现，在这里，用户可以浏览和使用Esri和ArcGIS用户发布的地图，上传自己的地图和注册ArcGIS服务；共享数据；创建在线地图。ArcGIS Web Mapping API是Esri提供的地图数据接口，通过这些地图数据接口，用户可以创建互联网应用。ArcGIS Web Mapping API是地理信息平台即服务的一种表现方式，即把地图API当作服务来提供。通过ArcGIS Web Mapping API，用户可以免费地访问各种ArcGIS Web制图内容，包括在线帮助系统、API内容、代码库、示例代码和配置应用模板等，还可以用ArcGIS Web Mapping API来实现地图编码服务、路径分析服务、专题统计数据分析和报表服务等。
2．Google Map
Google Map是Google云计算产品在地图方面的应用，它提供全球在线地图服务。Google地图除了提供各城市行政区划地图之外，还包括卫星地图、地形地貌，并提供了部分城市的实时交通地图展现，以及公交地铁站点信息的查询。在浏览器控件方面，包含地图鹰眼、比例尺信息、浏览放缩控件，可通过鼠标的右键单击来添加标记，将地图与Google网页搜索的结果进行紧密结合，为使用者提供新奇好用的功能。
Google Maps API还可提供建筑物三维模型、实际街景图显示，以及基于手机GPS或网络辅助定位的用户位置分享功能。如同Google Earth之类的富客户端用户体验，不久之后也可以在Google Maps之上通过用户的网络浏览器实现。Google Maps API除了帮助开发者将地图嵌入到Web应用中，还允许开发者利用JavaScript进行开发拓展，给地图添加标注和折线，以及其他地图图层覆盖物，或者响应用户的点击动作，显示包含内容信息在内的气泡提示窗。Google Maps API实质上是一组JavaScript类，包括事件、方法和属性等，用户通过脚本引用，就可以使用数据和服务。
3．Virtual Earth
Virtual Earth是微软公司为了对抗Google Earth推出的地图产品，主要特点是提供了一种不同的地图浏览视角（EyeView），其影像数据采用的是航拍影像而不是卫星影像。
其地图服务提供多种数据源接口，当前版本基于Silverlight技术，只提供Web方式浏览（www.viawindowslive.com）。
4．World Wind&Nebula
World Wind是NASA推出的开源三维世界浏览产品，现在由NASA和一些开源社区开发组织维护。默认安装包含低分辨率的Bluemarble数据，其他数据则在联网浏览时自动下载，包括Landsat、USGS影像数据、SRTM地形数据及Rapid Fire MODIS等科学数据，支持任何以OGC规范发布的WMS数据源，与Google Earth类似，也可以查看火星和月球数据。软件采用Java开发，在遵循其开源协议的前提下允许用户对软件进行修改，并允许添加新的功能。
Nebula是NASA基于云计算的空间数据管理项目。Nebula基础设施服务（IaaS）可提供可扩展的计算和科学应用的存储。这些服务允许NASA用户通过Web界面或命令行工具，提供所需的基本管理、计算和存储资源。Nebula的平台服务（PaaS）提供一致框架、代码库和Web服务，使NASA开发者部署可以自动扩展以满足需求变化的、安全的、符合政策的Web应用程序。
GIS的出现从根本上改变了人类认识自然和管理社会的方式和方法，随着当前IT技术日新月异的发展、物联网技术的应用、云计算的结合，空间相关信息获悉、处理、研究、分析和分享，正以前所未有的速度，为人类社会提供更多实效服务。基于云计算框架GIS的在线服务，标志着空间信息和空间思维的进一步普适化，人们将以地理为平台，更好地共享信息和知识，更高效、便捷地协同工作，更科学、理性地规划和决策。
从GIS的应用趋势来看，正面临“两极分化”，一方面是朝企业化、专业化的方向发展，需要GIS能够深度融合到各个行业的主体业务中，为其提供强大的空间信息支持。另一方面，朝着大众化、平民化的方向发展，旨在为公众提供公共信息在线服务，如交通、旅游、餐饮、娱乐、房产、购物等与空间有关的服务。这两种趋势分别与基于“私有云”和“公有云”的GIS系统相对应。云计算模式为GIS带来良好的发展机遇，但同时也在商业模式、技术以及相关政策上面临着挑战，需要GIS厂商做出技术和应用服务的革新，而不仅仅是GIS单纯的功能升级。
在当前阶段，云GIS应该是一套完整的、涵盖软件/硬件和服务的解决方案，包括地理空间数据的统一存储、高性能的地理计算和功能强大的地理服务，最终提供给无所不在的不同类型的用户来使用和访问。云GIS的发展需要逐步完善，具体内容如下。
（1）实现与云计算架构的兼容，使GIS平台可以在主流的云计算平台上通过虚拟机方式运行。实现云计算业务模式调整和性能优化，建立业务规范和接口标准。
（2）在GIS内核层实现线程安全、并行计算，数据存取方面实现云存储、分布式数据库与空间数据管理的全面整合，支持通过Web数据源机制访问云端资源。
（3）研制高效的GIS应用服务软件，包括高并发地图服务系统、高性能应用服务系统、可视化数据并行处理系统及其配套的客户端软件等，以实现云地图和GIS应用服务，通过高效的集群技术和聚合技术来满足云计算的需求。
（4）建设在线GIS服务运行平台，实现地图资源和GIS应用功能的在线调用，为大量用户提供基础服务，使GIS的普及和推广进一步加速。
（5）开发多种云服务应用，实现服务资源的全面整合。这将使二次开发商可以基于云GIS软件和云服务开发多样化的新型应用系统，帮助用户升级到新的技术平台，整合各方面资源、调整部署模式和管理模式并逐步优化。
（6）推动GIS与空间定位、高分辨率遥感、传感器、三维虚拟现实等IT技术的整合，推动GIS在大型关键性业务系统中的应用，推动地理相关科研领域的大尺度研究，推动GIS新业务模式、新业务领域开拓和地理空间信息相关产业的发展。
云GIS因可通过网络服务的方式，按需提供各种存储和计算能力，从而省去用户大量的运行和维护方面的精力，正在被越来越多的用户所重视和利用。云GIS服务可提供数据存储、客户端网络应用和焦点计算服务。最重要的是，云GIS可以使信息共享更加方便快捷，这正是许多服务性机构一直在追求的目标。但是同时，云计算浪潮使GIS面临应用模式、软件技术、业务应用等多方面的挑战，GIS行业与云计算、物联网的结合将导致第三次技术转型。云计算不仅是新型的计算体系，而且是新型的商业模式。大型地理信息系统不仅可以快速部署到各种云计算平台上，更可以利用云计算的资源优势，使更广泛的用户便捷、轻松地获得地理信息服务，云GIS将在建立国家、区域、行业级的空间数据中心和服务中心过程中发挥巨大潜能。
虽然目前在云GIS方面取得了一定进展，但仍处于初级阶段，业界更多地还在做准备和试水的工作。尤其在国内，即使不考虑企业用户的使用习惯，基础设施供应商在众多软技能方面达不到相应的水平，限制了云GIS模式在国内的快速普及。尽管基于云GIS有着诸多优点，但许多关键的技术难题仍有待突破。
（1）不同云计算平台的互操作技术。云GIS是以某供应商的云计算平台作为基础的。除应用软件之外，云GIS还在云平台中存储了庞大的空间数据，急需解决不同云计算平台的互操作技术问题，建立数据导入和导出的云计算业界标准。
（2）GIS空间数据整合。虽然云计算平台提供了庞大的存储空间，但它并不是无限的，如果不对不同格式的空间数据进行有效整合，云计算平台的大部分存储空间将被重复的空间数据所占据，造成资源的浪费。
（3）云GIS平台的最终目的是让用户通过一个网络浏览器就可以获得GIS的所有功能。为满足此过程中海量数据通畅的传输，一种无处不在、不会中断、稳定、快速、廉价的网络接入方法将是云GIS大范围应用的基础。
（4）云计算时代的GIS将面临应用模式、软件技术、业务应用的多方面挑战，作为一项全新的技术和业务模式，云GIS的发展也需要配套的政策、法规的支持。
（5）作为国家信息基础设施的重要组成部分，云GIS及其服务一定要建立独立自主的技术体制和标准规范。需要加快云GIS和GIS云服务标准化及其规范的建立，包括云计算服务参考模型、服务质量、服务接口等。
（6）加强完善分类的数据安全控制体制。对地图的保密安全规定考虑分类进行管理，电子地图和地理数据采用新的管理办法，加快建立适应云计算环境的管理模式和技术体系。
从总体趋势来看，云GIS在我国发展迅猛，但同时也面临诸多难题。云计算支撑下的GIS平台融合服务技术的创新突破还需要较长时间来探索。空间数据共享上的障碍，使GIS企业都面临着一定的政策风险，造成在公有云应用推进上心有余而力不足的局面。在标准规范上，由于云计算和GIS技术本身具有的专业性和综合性，使不同用户开发的地理空间信息处理工具良莠不齐，制定统一标准来指导和规范云GIS的发展迫在眉睫。
云GIS已落地，但还只是在路上，要全面实施还需一个长远的过程，这涉及云GIS的基础设施建设、系统集成、运营服务和应用开发等诸多环节，需从事云GIS的基础设施提供企业、系统集成企业、服务提供企业和应用开发企业携手合作，各自在云GIS的建设中发挥优势。云GIS的价值在于应用，而用户对云GIS平台的认可度决定了其发展前景。只有将二次开发商、用户成功过渡到云平台上，真正满足了最终用户的需求时，云GIS的应用才算步入正轨。