云计算技术的GIS软件工程模式

分类：应用电子技术论文发表 时间：2019-11-04 10:42 关注：(1)

　　云计算技术发展至今，已经对人们日常的工作和生活产生了深远的影响，并且融入其中成了不可分割的组成部分。它在大数据处理方面的卓越表现对信息处理系统产生了革命性的影响，甚至对系统应用和GIS软件工程的界限进行了重新定义。GIS应用以软件系统和数据服务系统的结合为基础，作为建立在IT网络上的信息体系，GIS必将伴随着云计算技术共同发展。在当代，对基于云计算技术的GIS软件工程模式进行探讨是一项非常重要的课题。本文将对云计算技术与GIS软件工程的概念和特点进行简单论述，并对基于云计算技术的GIS软件工程模式及其未来的发展趋势进行探讨。

　　关键词：云计算技术;GIS;软件工程

　　近年来，得益于云计算技术的高速发展，人们的工作和生活方式发生了巨大的变化，云计算技术俨然已经成为IT界一颗璀璨的新星。从云计算技术的概念开始进入大众的视线，至今不过短短几年的时间，它似乎已经在不知不觉中渗透进我们生活中的每一个角落，成了我们生活中不可分割的一部分，它在我们生活中所产生的作用至今无法被替代。由于GIS具有计算和数据密集型的特点，天然地成为了云计算大展拳脚的舞台和加速发展的助推器。

　　1云计算技术

　　1.1云计算的概念

　　云计算属于分布式计算的一个分支，它的主要工作原理是将一个庞大且复杂的问题分解成为多个简单明确的小问题，然后通过网络，利用由众多服务器所组成的系统对这些小问题进行检索和运算，在得出结论之后再将答案传递回问题的源头。这种处理问题的方式可以大幅度提升系统的服务效率，为用户提供更加优质和高效的服务，功能可以与超级计算机相媲美。云计算方式可以被分为广义云计算方式和狭义云计算方式，两者的区别在于需求的目标不同，前者的目标是服务，后者的目标是资源。这种服务并不局限于软件或者与互联网相关的内容，任何其他的服务都可以。

　　1.2云计算的优势

　　与其他计算系统相比，云计算具有不受空间和网络终端限制为用户提供服务的优点。由于为客户提供服务的云并没有实体，也没有任何实体的限制，甚至没有某个特定的服务器为用户提供服务，因此只要网络能够到达的地方，云的资源和服务都能够到达。云在接收到用户使用计算机或者手机发送的请求后，云中的某一处将会对该请求进行处理，再将处理后的结果返回给用户。通过这种方式，云计算仿佛一个无处不在的虚拟助手一样向用户提供贴身服务。此外，云计算技术还具有无可比拟的庞大规模。以Google为例，其集团下目前拥有超过百万台专业的服务器是基于云计算功能的，范围遍布全世界。紧随其后，各大网络服务商也已经陆续将数十万基于云计算的服务器投入使用，利用其在数据存储与运行处理上的强大功能来为人们的生活和工作提供服务。受益于多种纠错分析以及权威数据专家和安全维护处理系统的高安全维护，云计算能够为服务的安全性提供高度保障。云计算的服务范围非常广泛，他并不针对个特定的应用程序，而是通过网络同时为数万个应用程序提供服务。一个云有可能同时为多位用户提供服务，排除用户的权限因素，同一位用户也可能同时享受多个云提供的服务。然而云计算的使用者并不需要担心因为同时使用的用户过多会造成使用体验变差，因为网络云如同一个伸缩自如的橡皮筋一样，完全能够消化这种客户增长带来的工作量变化。云还具有高度的智能化，它可以如同一个贴心的私人管家一样根据用户的使用习惯提供个性化的资源和服务。最重要的是，云的成本及其低廉，它的时间成本和资金成本大约是以往系统的十分之一到百分之一，这是由它独特的容错措施决定的，它的构成节点价格极其低廉，加上集中式的自动化管理模式使企业免于为数据中心支付昂贵的使用费。

　　1.3云计算在软件开发中的意义

　　云计算对软件开发的工具、模式，甚至软件的设计和模型都有着重要的意义。到目前为止，世界范围内用于计算机软件开发的主要模式仍旧是具有局限性的单机版开发模式，这种开发模式对资源的利用率非常低，且存在资源分享方面的缺陷，无法对他人分享的成熟资源加以利用，为计算机软件的发展产生了严重的负面影响。而云计算技术的面世打破了这种局面，使用云计算模式进行软件开发工作能够使资源的利用效率得到大幅度提升。云计算技术的出现也对软件开发工具进行了革新。在尚未出现云计算技术之前，计算机软件开发的过程中需要程序员转换编码来延长辅助工具的使用寿命，为软件的内存和性能提供保障成了软件开发工作的重点。云计算的出现首先将软件开发中的编程语言变成了互联网语言，拉近了互联网之间的距离，程序员得以将注意力集中在云计算资源的分布上。云计算还对软件设计模型的核心软件产生了影响。在软件模型设计的过程中，云计算技术能够使资源的利用率产生大幅度的提升，进而减少软件开发所消耗的资金数量，为提高模型设计的水平和效率提供助力。

　　2GIS的意义

　　2.1GIS的概念

　　GIS软件系统从本质上来讲属于一种工作的方法，它利用开发软件的方法对GIS类软件的开发、测试和维护进行规划。它的工作范围非常广泛，从GIS工程的规划、设计、实施、评价、维护技术，到工程需求、质量、进度、风险的管理技术，再到GIS数据的生产管理和质量控制体系都包括其中。

　　2.2GIS的特点

　　由于交付的文档复杂程度高，GIS需要在短时间内进行大量高精度的数据处理，因此对数据库具有更高的要求，在初期的数据开发中需要对数据的质量、时效性和组织体系的合理性格外关注。GIS对于输入的数据质量具有非常严格的要求，如果数据质量不够高将会对系统的工作效率和工作质量产生负面影响，甚至要面临系统崩溃的风险。GIS空间的数据具有很强的时效性，如果不及时更新数据，可能会导致数据运算的结果出现偏差。此外，不同空间数据的组织结构模式也对系统的计算速度和安全性具有很大的影响力。

　　3基于云计算技术的GIS软件工程模式

　　3.1软件工程体系结构模式

　　基于云计算的GIS软件体系结构相较于以往的GIS软件体系结构具有更强的开放性和更加成熟的结构化的特点，大量使用云中已有的GIS构件已经成为未来的发展趋势。信息存储量大、扩展性强、全虚拟化和通用性强是云计算的核心特点，这些特点对GIS软件工程的体系结构进行进一步的优化，在原有的基础上得到了快速提高。与以往的GIS软件工程结构体系相比较，由于云服务所提供的GIS构件在软件中的大量使用，基于云计算技术的GIS软件具有无可比拟的先进性。云计算对于GIS软件体系的重要意义还体现在它能够大幅度降低其软件开发的复杂程度。在云计算环境下，新研发的GIS软件可以直接作为成熟的构件用于后续软件的研发。用户可以方便地通过计算机浏览器使用云服务提供的海量地图数据与服务，且数据的实用性和可靠性能够得到有力的保障。GIS软件体系结构在与云计算结合后，将开发端、管理端、测试端、服务端和客户端进行了有机的集成，应用之间的物理边界被有机地结合成一个整体，稳定的体系结构使软件未来的研发升级和维护更加的便利。

　　3.2软件开发组织模式

　　以往的GIS软件生命周期都是更加易于控制的瀑布模型的变形，而云计算在逐渐将其淘汰后使并发模型和多重螺旋模型成了主要的生命周期模型，使软件升级常态化。GIS软件的开发流程不再是受全局控制的封闭流程，可能同时存在多个并发和自治的流程，有机的集成在一个项目中。GIS软件在开发的过程中将要在需求阶段消耗大量的工作时间和资源。构架和详细的设计都可以直接选用以往的成功案例，而且GIS软件的重复使用率越高，用于软件测试的投入就会相应的减少。在GIS软件开发的每一个时期，各个参与方可以统一使用由服务商提供的云计算软件开发工具，通过按照使用周期向服务商租用软件使用许可的方式代替永久性的购买可以大幅度降低软件的开发成本，此外还能够帮助GIS软件快速解决在数据处理中遇到的问题。服务商提供的云空间数据能够与使用者已有的空间数据进行无缝连接，方便用户随时使用。

　　3.3软件的规划、管理和维护模式

　　基于云计算的GIS软件在规划、管理和维护中都表现出了更好的灵活性，可以对某一个特定的功能应用同时进行这些动作。软件的部署可能需要分多个步骤来进行，从功能的一小部分开始逐步进行升级和完善。基于云计算技术的GIS软件可以通过各个端口分别进行管理和部署，也可以采用对用户透明的方式对各种资源的运行进行升级或部署。云计算GIS软件的服务器能够通过虚拟技术帮助客户将庞杂的管理工作简单化，客户在使用的过程中可以根据自己的使用习惯选择不同的虚拟环境。由于具有极强的实效性，GIS软件中的数据必须进行不断地更新，向空间数据库中导入海量不同格式的新数据。基于云计算环境下的GIS软件则不受此限制，它可以通过将已有的空间数据与预备导入的空间数据无缝对接的方式来避免反复的数据导入工作。在使用的过程中将会有专业的计算机信息系统集成商为用户软件和硬件系统的运行提供统一的维护管理。

　　4应用前景

　　云计算技术目前仍然在发展的过程中，因此依然需要人们谨慎的对待，但可以确定的是，云计算技术具有巨大的商业发展潜力。云计算目前最大的优势表现在其极其低廉的成本，能够大幅度降低企业用于开发软件的投资，提高企业的经济利益。而站在服务商的角度上来看，云计算需要投入大量资金用于基础设施的建设。现阶段看来，企业可以通过利用现有工具设备来降低成本，当进入云计算领域的企业达到一定规模之后也可以实现软件开发成本的摊销。云计算体系的开发应该从成熟构件的积累开始，优先开发符合质量保证构架的应用。对于在云计算过程中出现的与现有GIS体质和技术维护有关的问题可以组建专门的团体进行解决。

　　5结语

　　云计算技术目前尚处于发展的初期，未来的道路还很漫长，需要投入大量的人力和物力来加速这个过程。由于缺乏核心技术，我国GIS的发展曾经长期受到外国厂商的制约，发展趋势非常的不明朗。云计算技术的出现为我们开辟出了一条新的道路，给了我们一个弯道超车的机会。主动出击，把握住这次机遇，为我国的GIS产业创造一个机会摆脱眼前的困境，走向新的篇章。

　　作者：易灿 单位：湖南大众传媒职业技术学院